Ремонт коленчатого вала автомобиля ЗИЛ-130

9

Содержание

• Введение
• 1.Описание назначения, устройства и условий работы коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130
• 2 Анализ дефектов коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130 и технических требований, предъявляемых к отремонтированной детали.
• 3 Количественная оценка программы восстановления коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130
• 4 Выбор способов восстановления дефектов коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130
• 5 Разработка технологического процесса восстановления коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130.
• 6 Выбор оборудования, режущего и измерительного инструмента
• 7 Технические нормирование работ по восстановлению шатунных и коренных шеек коленчатого вала двигателя, автомобиля ЗИЛ - 130
• 7.1 Технические нормирование наплавочных работ по восстановлению шатунных и коренных шеек коленчатого вала двигателя, автомобиля ЗИЛ - 130
• 7.2 Нормирования работ на металлорежущих станках (нормирования токарных работ)
• Заключение
• Список используемой литературы
• Введение
• Для восстановления трудоспособности изношенных деталей требуется в 5-8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей. По данным ГОСНИТИ 85% деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т.е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми, во многих случаях, остается низким. В тоже время имеются такие примеры, когда ресурс восстановленных прогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса новых деталей.
• Основа повышения качества - применение передовых технологий восстановления деталей. При восстановлении коленчатых валов двигателей возникает необходимость изыскания новых, более прогрессивных способов восстановления, которые смогли бы повысить ресурс деталей при сравнительно низких затратах.
• В проекте сделан глубокий анализ различных способов восстановления упрочнения поверхностным пластическим деформированием коленчатых валов.
• Выбор программы восстановления коленчатого вала двигателя ЗИЛ- 130 на период 2004 г. предприятием запланировано произвести ремонт 150 двигателей ЗИЛ - 130 и столько же восстановит коленчатых валов данного двигателя. С учетом того, что парк машин в нашем регионе растет, и ремонт на других предприятиях сокращается, можно остановится на программе восстановления коленчатых валов - 300 шт. в месяц. Планирование на год затруднено, т.к. экономика ориентирована на свободные рыночные отношения и вся работа предприятия зависит от количества заказов и качества восстановленных деталей.
• Целью курсовой работы по учебной дисциплине ремонт автомобилей и двигателей является:
• закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков по оценке технического состояния (дефектов) ремонтного фонда.
• Задачи курсовой работы:
• 1. разборка маршрутов восстановления.
• 2. выбор способов восстановления деталей.
• 3. подбор необходимого оборудования и обоснование рациональных режимов работы на нем.
• 4. нормирование операций восстановления деталей.
• 1. Описание назначения, устройства и условий работы коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130
• Воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент, который затем через маховик передается агрегатам трансмиссии. В двигателе ЗиЛ-130 коленчатый вал стальной. Коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шлифованных шеек, щек и противовесов. На переднем конце вала двигателей ЗМЗ-53-12 и ЗИЛ-130 имеется углубление для шпонки распределительной шестерни и шкива привода вентилятора, а также нарезное отверстие для крепления храповика; задняя часть вала выполнена в виде фланца, к которому болтами прикреплен маховик. В углублении задней торцовой части коленчатого вала расположен подшипник ведущего вала коробки передач. Количество и расположение шатунных шеек коленчатого вала зависит от числа цилиндров. В V-образном двигателе количество шатунных шеек в два раза меньше числа цилиндров, так как на одну шатунную шейку вала установлено по два шатуна -- один левого и другой правого рядов цилиндров. Шатунные шейки коленчатого вала многоцилиндровых двигателей выполнены в разных плоскостях, что необходимо для равномерного чередования рабочих тактов в разных цилиндрах. В восьмицилиндровых V-образных двигателях коленчатые валы имеют по четыре шатунные шейки, расположенные под углом в 90°.
• В двигателе число коренных шеек коленчатого вала на одну больше, чем шатунных, т. е. каждая шатунная шейка с двух сторон имеет коренную. Такой коленчатый вал называют полноопорным. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала соединены между собой щеками. Для уменьшения центробежных сил, создаваемых кривошипами, на коленчатом валу выполнены противовесы, а шатунные шейки сделаны полыми. Для повышения твердости и увеличения срока службы поверхность коренных и шатунных шеек стальных валов закаливают нагревом токами высокой частоты.
• Коренные и шатунные шейки вала соединены каналами (сверлениями) в щеках вала. Эти каналы предназначены для подвода масла от коренных подшипников к шатунным. В каждой шатунной шейке вала имеется полость, которая выполняет роль грязеуловителя. Сюда поступает масло от коренных шеек. При вращении вала частицы грязи, находящиеся в масле, под действием центробежных сил отделяются от масла и оседают на стенке грязеуловителя, а к шатунным шейкам поступает очищенное масло. Очистка грязеуловителей осуществляется через завернутые в их торцах резьбовые пробки только при разборке двигателя. Перемещение вала в продольном направлении ограничивается упорными сталебаббитовыми шайбами, которые расположены по обе стороны первого коренного подшипника или четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в выточке задней коренной опоры. В местах выхода коленчатого вала из картера двигателя имеются сальники и уплотнители, предотвращающие утечку масла. На переднем конце вала установлен резиновый самоподжимный сальник, а на заднем конце выполнена маслосгонная резьба или маслоотражательный буртик.
• В заднем коренном подшипнике сделаны маслоуловительные каналы, в которые сбрасывается масло с маслосгонной резьбы или маслоотражательного буртика и установлен сальник, состоящий из двух кусков асбестового шнура. Шатунные и коренные подшипники. В работающем двигателе нагрузки на шатунные и коренные шейки коленчатого вала очень велики. Для уменьшения трения коренные шейки, как и шатунные, расположены в подшипниках скольжения, которые выполнены в виде вкладышей, аналогичных шатунным. Вкладыши каждого коренного или шатунного подшипника состоят из двух половинок, устанавливаемых в нижней разъемной головке шатуна и в гнезде блока и крышке коренного подшипника. От провертывания вкладыши удерживаются выступом, входящим в паз шатунного или коренного подшипника. Крышки коренных подшипников закреплены при помощи болтов и гаек, которые для предотвращения от самоотвертывания зашплинтованы проволокой либо застопорены замковыми пластинами.
• Маховик уменьшает неравномерность работы двигателя, выводит поршни из мертвых точек, облегчает пуск двигателя и способствует плавному троганию автомобиля с места. Маховик изготовлен в виде массивного чугунного диска и прикреплен к фланцу коленчатого вала болтами с гайками. При изготовлении маховик сбалансируется вместе с коленчатым валом.
• 2. Анализ дефектов коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130 и технических требований, предъявляемых к отремонтированной детали
• Наиболее распространенные дефекты коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130 является:
• 1) изгиб вала;
• 2) износ наружной поверхности фланца;
• 3) биение торцевой поверхности фланца;
• 4) износ маслосгонных канавок;
• 5) износ отверстия под подшипник;
• 6) износ отверстий под болты крепления маховика;
• 7) износ коренных и шатунных шеек;
• 8) износ шейки под шестерню и ступицу шкива;
• 9) износ шпоночной канавки по ширине;
• 10) увеличение длины передней коренной шейки;
• 11) увеличение длины шатунных шеек.
• 1 - изгиб вала; 2 - износ наружной поверхности фланца; 3 - износ маслосгонных канавок; 4 -биение торцевой поверхности фланца; 5 - износ отверстия под подшипник; 6 - износ отверстий под болты крепления маховика; 7 - износ коренных и шатунных шеек; 8 - износ шейки под шестерню и ступицу шкива; 9 - износ шпоночной канавки по ширине; 10 - увеличение длины передней коренной шейки; 11 - увеличение длины шатунных шеек.
• Рисунок 2 - Общий вид основных дефектов коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130
• Восстановление коленчатого вала начинают с устранения радиального биения обеспечивая передачу усилия на среднюю шейку, перегибают в противоположную сторону на величину превышавшую прогиб в 10 раз. Допустимое радиальное биение без ремонта:
• 0,05 мм
• По рабочему чертежу диаметр шатунных шеек коленчатого вала составляет:
• 65,50…65,48 мм
• а диаметр коренных шеек коленчатого вала под подшипники составляет:
• 75,00…74,98 мм
• Коленчатый вал рекомендуется эксплуатировать без восстановления, если радиус кривошипа:
• 47,50 0,08 мм
• После ремонта коленчатый вал должен отвечать следующим техническим требованиям: цилиндрические поверхности коренных и шатунных шеек; шероховатость должна соответствовать Ra = 0,32 мкм.
• 3. Количественная оценка программы восстановления коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130
• Годовая программа автомобильного предприятия (АРП) по восстановлению деталей определяется по следующей зависимости:
• где N_г - производственная программа АРП, шт.;
• n - количество деталей данного наименования в узле, агрегате автомобиля, шт.;
• - коэффициент восстановления.
• Исходные данные для расчёта
• - производственная программа АРП, шт.;
• N = 4200;
• - количество коленчатых валов в двигателе, автомобиля ЗИЛ - 130, шт.:
• n = 1;
• - коэффициент восстановления:
• = 0,8.
• Годовая программа АРП по восстановлению коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130 будет определятся:
• Таким образом годовая программа АРП относится к среднесерийному типу производства.
• 4. Выбор способов восстановления дефектов коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130
• Для выбора способов устранения возможных дефектов коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130 проанализируем различные способы восстановления деталей и остановимся на тех способах, которые являются наиболее приемлемы по следующим основаниям:
• 1) по технико - экономическим показателям. К ним относятся: удельный расход материала. Удельная трудоёмкость наращивания, подготовительно - заключительная обработка, коэффициенты производительности процесса, удельная себестоимость восстановления, показатель технико - экономической оценки, удельная энергоемкость.
• 2) по показателям физико - механический свойств. К ним относятся коэффициенты: износостойкости, выносливости, долговечности, сцепляемости, микротвердость.
• Технические и технологические возможности различных способов восстановления коленчатых валов автомобиля ЗИЛ - 130 и рекомендуемая область их применения приведены в Приложение 1 (Характеристика способов восстановления деталей автомобилей).
• Проанализировав вышеуказанное Приложение приходим к следующему заключению, что наиболее приемлемым способом восстановления для нашего коленчатого вала является наплавка под слоем флюса.
• Основанием для выбора данного способа восстановления послужили следующие показатели:
• 1) вид основного материала изношенной детали:
• - стал 45, HRC 52…62;
• 2) вид поверхности восстановления:
• - наружное цилиндрическое;
• 3) материал покрытия:
• - железнение;
• 4) минимально допустимый размер диаметра восстанавливаемой поверхности:
• - наружный 44…45
• - внутренний 250 мм
• 5) обеспечиваемая толщина:
• - минимальная 1,5…20
• - максимальная 3…4
• 6) сопряжения и посадки восстанавливаемой поверхности:
• - подвижные и не подвижны.
• 7) виды нагрузки на восстанавливаемою поверхность:
• - детали, работающие в условиях граничной смазки и больших нагрузок
• 8) виды нагрузок на восстанавливаемою поверхность:
• - все виды нагрузок.
• 5. Разработка технологического процесса восстановления коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130.
• Разработку технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя автомобиля ЗИЛ - 130 необходимо начать с выбора или восстановления технологической базы для обработки. При это необходимо выполнять следующие общее требования:
• 1) поверхность, являющиеся базовыми, обрабатываются в первую очередь;
• 2) поверхность, связанные с точностью взаимного расположения обрабатываются с одной установки;
• 3) в качестве технологических баз использовать те же поверхности, что и при изготовлении;
• 4) стремится соблюдать требования постоянства баз при обработке всех или большинства поверхностей детали;
• 5) при выборе основных технологических баз необходимо использовать рабочие поверхности детали;
• 6) при выборе вспомогательных технологических баз выбирают неизношенные детали.
• Базовые поверхности следует выбирать с таким расчётом, чтобы при установке и замене деталь не смещалась с приданного местоположения и не деформировалась под воздействием сил резания и усилий закрепления. При выборе баз необходимо учитывать:
• - по возможности выбирать те базы, которые использовались при изготовлении детали;
• - базы должны иметь минимальный износ;
• - базы должны быть жестко связаны точными размерами с основными поверхностями детали, влияющими на работу в сборочной единице.
• После выбора технологических баз разрабатываем схему технологического процесса восстановления нашего коленчатого вала.
• В первую очередь выполняем подготовительные операции:
• 1) мойка и очистка;
• 2) обезжиривание;
• 3) правка;
• 4) восстановление технологических баз.
• После проведения подготовительных операций проводим дефекацию нашего вала, т.е. проводим контрольные замеры интересующих нас размеров и принимаем одно из следующих решений:
• 1) направить коленчатый вал в оборотный склад на хранения для дальнейшей эксплуатации без какого - либо ремонтного воздействия;
• 2) направить коленчатый вал на восстановления;
• 3) выбраковывать вал и направить его на сдачу в утиль.
• По заданию на курсовую работу из 4200 поступивших в ремонт коленчатых валов направляется:
• 1) на хранения на склад 336 коленчатых валов;
• 2) на восстановления направляются 2688 коленчатых валов;
• 3) списываются в утиль оставшиеся 336 коленчатых валов.
• После этого выполнения описанных выше действий приступаем к непосредственному восстановлению нашего дефектного вала, т.е. производим наращивание изношенных поверхностей:
• 1) наплавка под слоем флюса.
• После наплавка под слоем флюса покрытия поверхностей выполняем операции окончательной механической обработки, а именно последующую обработку восстановленного вала будем проводить с помощью:
• 1) проверку на станках;
• 2) точение на токарных станках;
• 3) шлифованием на круглошлифовальных станках.
• Расчет режимов механической обработки произведем по специальной литературе.
• Контрольные операции после выполнения наиболее ответственных операции и в конце технологического процесса восстановления.
• Запись технологических операций восстановления коленчатого вала произведём в следующем виде:
• 05 Моечная (проводим наружную и внутреннюю мойку и очистку поверхности коленчатого вала);
• 10 К Контрольная (проводим необходимые контрольные измерения размеров и проверка на изгиб);
• 20 Наплавочная (проводим гальваническое наращивание изношенного коленчатого вала с помощью железнение);
• 25 Слесарная (проводим удаления защитного покрытия с поверхности коленчатого вала);
• 30 токарная (тонкое точение шатунной шейки);
• 35 Шлифовальная (шлифования шейки);
• 40 Контрольная
• После разработки маршрутной технологии (маршрутная карта представлена в Приложении А настоящей курсовой работы) для операций связанных с восстановлением соответствующих поверхностей коленчатого вала, составим операционную технологию (операционная карта представлена в Приложении Б настоящей курсовой работы) на восстановление с выполнением операционных эскизов.
• 6. Выбор оборудования, режущего и измерительного инструмента
• При выборе оборудования для каждой технологической операции необходимо учитывать назначение обработки, габаритные размеры деталей размер партии обрабатываемых деталей, расположение обрабатываемых поверхностей, требования к точности и качеству обрабатываемых поверхностей.
• Для обработки деталей, восстанавливаемых наплавкой под слоем флюса, чаще всего применяют абразивную обработку.
• Для проверки и правки используется универсальное приспособление. Изгиб правится на ручном или гидравлическом прессе до устранения дефекта. Для контроля используют станок для определения радиального биения.
• Для шлифование шеек используют круглошлифовальные станки 3А432 с шлифовальными кругами 15А40ПСТ1Х8К. Размеры контролируются микрометром с ценой деления 10 мкм.
• 7. Технические нормирование работ по восстановлению шатунных и коренных шеек коленчатого вала двигателя, автомобиля ЗИЛ - 130
• Техническая норма штучно - калькуляционного времени (мин) определяется по следующей зависимости:
• ,
• где - основное (технологическое, машинное) время, необходимое для наплавки, железнение, хромирования и т.д., мин;
• - вспомогательное время, затрачиваемое на установку, снятия детали, измерение размеров, подвод и отвод инструмента и т.д., мин;
• - время, затрачиваемое на организационное и технологическое обслуживание рабочего места, мин;
• - время на отдых и личные надобности рабочего, мин;
• - подготовительно - заключительное время, которое рассчитывается на партию деталей, мин;
• - количество деталей в партии, шт.
• Штучное время определяется по следующей зависимости:
• ,
• где - штучное время, мин;
• - коэффициент, учитывающий время на обслуживание рабочего места, %.
• Подготовительно - заключительное время, рассчитываемое на партию деталей, определяется соотношением:
• ,
• где - коэффициент, учитывающий потери времени на подготовительно - заключительное время.
• По определенной величине штучно - калькуляционного времени определяется норма выработки (норма восстановления):
• ,
• где - норма выработки (норма восстановления), шт.;
• - продолжительность смены, мин.
• Решение для шатунных шеек
• Решение для коренных шеек
• 7.1 Технические нормирование наплавочных работ по восстановлению шатунных и коренных шеек коленчатого вала двигателя, автомобиля ЗИЛ - 130
• Основное время, затрачиваемое на восстановление детали ручной электродуговой и автоматической сваркой, определяется по следующей зависимости:
• ,
• где - площадь поперечного сечения шва, мм²;
• - длина шва, мм;
• - плотность наплавляемого металла, г/см³;
• - коэффициент разбрызгивания металла;
• - коэффициент наплавки г/(Ач);
• - сила сварочного тока, А;
• - коэффициент учитывающий сложность выполняемой работы.
• Основные данные для расчётов восстановления коленчатого вала наплавочным способом приведены в Приложении 2 [38].
• Вспомогательное время на установку, поворот и снятие изделия приведены в Приложении 3 и 4 [39].
• Дополнительное время и составляет 3 - 6 % от оперативного времени
• Подготовительно - заключительное время при расчетах принимают 10 - 20 минут на партию деталей.
• Решение для шатунных шеек
• Решение для коренных шеек
• Вывод: Таким образом норма наплавки восстановления шатунных шеек коленчатого вала двигателя автомобиля ЗИЛ - 130 за день составляет 70 шт, а коренных шеек коленчатого вала двигателя автомобиля ЗИЛ - 130 за день составляет 96 шт.

7.2 Нормирования работ на металлорежущих станках (нормирования токарных работ)

Штучно - калькуляционное время на выполнение операций механической обработки в единичном и серийном производстве определяется расчетно-аналитическим методом по соотношению:

,

где - штучно - калькуляционное время, мин;

- штучное время, мин;

- подготовительно - заключительное время, мин;

- количество деталей в обрабатываемой партии, шт.

Штучное время определяется следующим соотношением:

,

где - основное время, мин;

- вспомогательное время, мин;

- время на обслуживание рабочего места, мин (принимается из расчета 4-6% от оперативного времени, кроме шлифовальных, для которых оно принимается 3,5-13%);

- время перерывов на отдых, мин (принимается 4-6% от оперативного времени).

Оперативное время состоит из основного (технологического) и вспомогательного времени, т.е.

Основное время определяется соотношением:

,

где - расчетная длина обработки, мм;

- число проходов;

- частота вращения детали или инструмента, об/мин;

- подача, м/об (принимается из технических характеристик металлорежущих станков).

Частота вращения детали или инструмента определяется соотношением:

,

где - расчетная (табличная) скорость резания, м / мин;

- диаметр обрабатываемой детали или инструмента, мм.

Подготовительно - заключительное время определяется соотношением:

,

где - коэффициент, учитывающий потери времени на подготовительно - заключительные работы.

По известной величине штучно - калькуляционного времени определяется норма выработки:

,

где - норма выработки, шт.;

- продолжительность смены, мин.

Решение для шатунных шеек

Решение для коренных шеек

Вывод: Таким образом норма работ на металлорежущих станках по восстановлению шатунных шеек коленчатого вала двигателя автомобиля ЗИЛ - 130 за день составляет 25 шт, а коренных шеек коленчатого вала двигателя автомобиля ЗИЛ - 130 за день составляет 22 шт.

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы были углублены и закреплены знания по дисциплине. Был выполнен расчёт для определённого задания и получены практические знания по проектированию процесса восстановления детали автомобиля. В соответствии с заданием на курсовую работу разработан технологический процесс восстановления коленчатого вала автомобиля ЗИЛ - 130 и выбрано необходимое техническое оборудование, а также рассчитаны режимы и нормы времени на механическую обработку.