Ремонт коленчатых валов

Ремонт коленчатых валов

Введение

коленчатый вал дефект

Коленчатые валы изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых, и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов. Наибольшее применение находят, стали марок 45, 45Х, 45Г2, 50Г, а для тяжело нагруженных коленчатых валов дизелей - 40ХНМА, 18ХНВА и др.

Заготовки стальных коленчатых валов средних размеров в крупносерийном и массовом производстве изготовляют ковкой в закрытых штампах на молотах или прессах при этом процесс получения заготовки проходит несколько операций. После предварительной и окончательной ковки коленчатого вала в штампах производят обрезку облоя на обрезном прессе и горячую правку в штампе под молотом. В связи с высокими требованиями механической прочности вала большое значение имеет расположение волокон материала при получении заготовки во избежание их перерезания при последующей механической обработке. Для этого применяют штампы со специальными гибочными ручьями. После штамповки перед механической обработкой, заготовки валов подвергают термической обработке - нормализация - и затем очистке от окалины травлением или обработкой на дробеметной машине.

Литые заготовки коленчатых валов изготовляют обычно из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Полученные методом прецизионного литья (в оболочковых формах) валы по сравнению со «штампованными» имеют ряд преимуществ, в том числе высокий коэффициент использования металла. В литых заготовках можно получить ряд внутренних полостей при отливке.Припуск на обработку шеек чугунных валов составляет не более 2,5 мм на сторону при отклонениях по 5-7-му классам точности. Меньшее колебание припуска и меньшая начальная неуравновешенность благоприятно сказываются на эксплуатации инструмента и «оборудования» особенно в автоматизированном производстве.

Правку валов производят после нормализации в горячем состоянии в штампе на прессе после выемки заготовки из печи без дополнительного подогрева. Сложность конструктивной формы коленчатого вала, его недостаточная жесткость, высокие требования к точности обрабатываемых поверхностей вызывают особые требования к выбору методов базирования, закрепления и обработки вала, а также последовательности, сочетания операций и выбору оборудования. Основными базами коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. Однако далеко не на всех операциях обработки можно использовать их в качестве технологических. Поэтому в некоторых случаях технологическими базами выбирают поверхности центровых отверстий. В связи со сравнительно небольшой жесткостью вала на ряде операций при обработке его в центрах в качестве дополнительных технологических баз используют наружные поверхности предварительно обработанных шеек.

Цель курсового проекта: разработать технологический процесс на ремонт коленчатого вала двигателя ЗИЛ-508

Задачи курсового проекта:

) рассмотреть возможные дефекты работы коленчатого вала;

) по каждому из дефектов выбрать наиболее рациональный способ восстановления;

) разработать схему технологического процесса восстановления детали;

) рассчитать норму времени на выполнение операции.

1. Расчетно-технологическая часть

.1 Общая характеристика детали

Коленчатый вал - деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент . Составная частькривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Коленчатый вал двигателя ЗИЛ-130 кованый стальной. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала ЗИЛ-130 закалены на глубину 3,0-6,5 мм и имеют твердость HRC 52-60. Вал двигателя (как на рисунке) пяти опорный с каналами для смазки. В шатунных шейках вала предусмотрены полости. Поступающее в них масло центрифугируется и очищенное поступает в шатунные подшипники.

Рассматриваем два дефекта:

1)  Дефект №1:Прогиб коленчатого вала;

2)       Дефект №2:Износ коренных и шатунных шеек.

.2 Выбор рационального способа восстановления детали

Дефект №1: Прогиб коленчатого вала.

Для восстановления:

) Правка, с созданием наклёпа на поверхности вала;

) Правка на прессе;

Для восстановления этого дефекта целесообразно будет использовать правку на прессе, так как появится возможность исключить балансировку, если последующее шлифование выполнено качественно, т.е без смещения осей поверхностей и взаимных биений.

Дефект №2: Износ коренных и шатунных шеек.

Для восстановления:

) Наплавка;

) Шлифовка;

Для восстановления этого дефекта целесообразно будет использовать шлифовку, так как шлифовка более точный процесс, менее затратный и не займёт много времени.

.3 Последовательность операции технологического процесса

Таблица 1.Схема технологического процесса устранения дефектов коленчатого вала двигателя ЗИЛ-508

- вал; 2 - индикатор; 3 - штатив; 4 - опоры.

1.4 План технологических операций

Таблица 2.1: План технологических операций по дефекту: прогиб коленчатого вала

Таблица 2.2: План технологических операций по дефекту: износ коренных и шатунных шеек

.5 Техническое нормирование работ

Дефект №1: Прогиб коленчатого вала:

Норма времени Тн определяется так:

Тн=То+Тв+Тдоп+Тп.з (1)

Тн=0,1+0,16+0,02+0,08=21,6 мин.

где То - основное время (время, в течение которого происходит изменение формы, размера, структуры детали). Машинное время То определяется расчетом.

То =0,1 принимаем по таблице «Норма времени»;

Тв - вспомогательное время (время, обеспечивающее выполнение основной работы, то есть на установку, выверку и снятие детали, поворот детали, измерение и так далее).

Тв = 0,16 принимаем по таблице «Норма времени»

Тдоп - дополнительное время (время на обслуживание рабочего места, перерыв на отдых и так далее).

Тдоп=(То+Тв)/100*К(2)

Тдоп=(0,1+0,16) /100*8=1,2 мин.

где К - процент дополнительного времени, принимается по таблицам

Тп.з - подготовительно-заключительное время (время на получение задания, ознакомление с чертежом, наладка инструмента и так далее).

Тп.зопределяется по таблицам.

Тп.з=0,08 принимаем по таблице «Норма времени»

Необходимо знать, что

Тшт=То+Тв+Тдоп, (3)

Тшт=0,1+0,16+0,02=16,8 мин.

где Тшт - штучное время.

Вывод: для устранения дефекта норма времени Тн= 21,6 мин, дополнительное время Тдоп= 1,2 мин, штучное время Тшт=16,8 мин.

Дефект №2: Износ коренных и шатунных шеек

Норма времени Тн определяется так:

Тн=То+Тв+Тдоп+Тп.з (4)

Тн=0,33+0,25+0,04+0,6=73,2 мин.

где То - основное время (время, в течение которого происходит изменение формы, размера, структуры детали). Машинное время То определяется расчетом.

То =0,33 принимаем по таблице «Норма времени»;

Тв - вспомогательное время (время, обеспечивающее выполнение основной работы, то есть на установку, выверку и снятие детали, поворот детали, измерение и так далее).

Тдоп - дополнительное время (время на обслуживание рабочего места, перерыв на отдых и так далее).

Тдоп=(То+Тв)/100*К(5)

Тдоп=(0,33+0,25) /100*8=2,4 мин.

где К - процент дополнительного времени, принимается по таблицам

Тп.з - подготовительно-заключительное время (время на получение задания, ознакомление с чертежом, наладка инструмента и так далее). Тп.зопределяется по таблицам.

Тп.з=0,6 принимаем по таблице «Норма времени»

Необходимо знать, что

Тшт=То+Тв+Тдоп, (6)

Тшт=0,33+0,25+0,04=37,2 мин.

где Тшт - штучное время.

Вывод: для устранения дефекта норма времени Тн= 73,2 мин, дополнительное время Тдоп= 2,4 мин, штучное время Тшт=37,2 мин.

Шлифовальные работы

Шлифовальные работы.

Основными видами шлифовальных работ являются: круглое наружное и внутреннее шлифование, бесцентровое шлифование, плоское шлифование периферией круга.

Круглое наружное шлифование при поперечной подаче на двойной ход стола:

Основное время:

где Lр - длина хода стола, при выходе круга в обе стороны

р=l+В (8)

р=1+0,6=1,6- длина обрабатываемой поверхности, мм.

В - ширина (высота) шлифовального круга, мм

В=0,6, по паспортным данным- припуск на обработку на сторону, мм.= 1,5, по чертежуч - частота вращения обрабатываемого изделия, об/мин.

ч =(1000*Vи)/π*D (9)

ч =(1000*50)/3,14*60=95,5

где Vи - скорость изделия, м/мин- диаметр обрабатываемой детали, мм.

Согласовать частоту вращения с паспортными данными станка nппр - продольная подача, мм/об- глубина шлифования (поперечная подача);

К- коэффициент, учитывающий износ круга и точность шлифования.

К=1,1…1,4 при черновом шлифовании;

К=1,5…1,8 при чистовом шлифовании.

Круглое наружное шлифование методом врезания определяется по формуле:

То=(z/ nч*Sр)*К, мин (10)

То=(1,5/ 95,5*0,8)*1,8=0,02

где Sр - радиальная подача, мм/об.

Круглое бесцентровое шлифование методом врезания определяется по формуле:

То=tвр+(z/Sпп.м) (11)

То=0,01+(0,02/76,4)=0,01

где tвр=0,01…0,02 - время врезания;- припуск на диаметр, мм.пп.м - поперечная подача минутная, мм/мин;

пп.м=Sр*п, (12)

пп.м=0,8*95,5=76,4

где Sр - радиальная подача, мм/об;

п - частота вращения шлифовального круга, об/мин

п =(1000*Vкр)/π*D (13)

п =(1000*10)/3,04*300=95,5

где Vкр - окружная скорость круга, м/с;- диаметр круга (принять D=300 мм).

Тв - вспомогательное время, мин:

Тв=Тсув+Тпрв+Тизмв (14)

Тв= 8+3+5=16

где Тсув - вспомогательное время на снятие и установку. Зависит от способа установки и крепления=8 мин.

Тпрв - вспомогательное время на проход=3мин.

Тизмв - вспомогательное время на измерения, зависит от типа инструмента=16мин.

Тдоп= (То+Тв)/100*К, мин (15)

Тдоп= (1,2+16)/100*9=1,55

К - процент дополнительного времени. Для шлифовальных работ К=9%.

Тп.з - подготовительно-заключительное время, мин. Устанавливается на партию деталей, зависит от вида обработки и способа установки деталей.

Штучное время определяется по формуле:

Тшт=То+Тв+Тдоп, мин (16)

Тшт=1,2+16+1,55=18,75

Вывод: Основное время То= 33,2 мин, вспомогательное время Тв=16, дополнительное время Тдоп= 1,55, штучное время Тшт=18,75.

2. Конструкторская часть

.1 Назначение и устройство приспособления

Назначение коленчатого вала:

Назначение коленчатого вала заключается в восприятии усилия от поршней через шатуны и преобразует их в крутящий момент, который затем передается через маховик на трансмиссию.

Устройство коленчатого вала:

Коленчатый вал двигателя ЗИЛ:

-храповик;

-шкив;

-стулида шкива;

и 5-маслоотражательные шайбы;

-распределительная шестерня;

и 9-упорные шайбы, передняя н задняя;

-шпонка призматическая (8V6X28) ступицы шкива;

-коленчатый вал;

-пробка-заглушка масляных полостей;

-сегментная шпонка распределительной шестерни;

-вкладыши коренных подшипников;

-задний сальник.

Основные элементы коленчатого вала:

Коренная шейка - опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.

Шатунная шейка - опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).

Щёки - связывают коренные и шатунные шейки.

Передняя выходная часть вала (носок) - часть вала на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.

Задняя выходная часть вала (хвостовик) - часть вала соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.

Противовесы - обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

.2 Принцип работы приспособления

Принцип работы коленчатого вала:

В камерах двигателя внутреннего сгорания, после воспламенения нагнетенного туда горючего, образуются газы, которые, расширяясь, толкают поршни. Те, в свою очередь, оказывают воздействие на присоединенные к ним шатуны через кинематическую пару (бронзовая втулка и палец, тончайший зазор между ними заполнен маслом, подающимся сквозь отверстие во втулке). Шатун нижней головкой через подшипник соединен с шейкой колена, расположенного на валу, и каждое движение поршня, таким образом, проворачивает весь коленчатый вал двигателя.

Чтобы крутящий момент был передан на трансмиссию без ослабления, каждую коренную шейку охватывает специальный подшипник коленчатого вала, состоящий из двух половинок, установленных внутри крышек картера. В последнем предусмотрены ячейки для вращающихся колен, с отверстиями для шатунов в верхней части и поддоном для масла в нижней. Между ячейками, по числу опорных шеек, располагаются подшипники, у каждого вместо элементов качения с внутренней стороны имеется канавка для масла.

3. Охрана труда

Слесарные работы:

Перед началом работы:

) Наденьте спецодежду и другие установленные для данного вида работ средства индивидуальной защиты. Одежда должна быть застегнута на все пуговицы и заправлена, брюки должны быть поверх обуви, застегните обшлага рукавов, уберите волосы под плотно облегающий головной убор.

) Проверьте, чтобы применяемый при работе инструмент и приспособления были исправны, неизношенны и отвечали безопасным условиям труда.

) Рабочий инструмент, приспособления и материалы расположите в установленном месте, в удобном и безопасном для пользования порядке.

) Проверьте наличие и исправность у оборудования предупредительной сигнализации, ограждений, предохранительных и блокировочных устройств.

Во время работы:

) Применяйте только исправные инструменты, грузоподъемные средства, приспособления (страховочные, переносные и передвижные, для работ на высоте), средства индивидуальной защиты.

) При разборке (демонтаже) деталей машин и оборудования надежно закрепляйте их при помощи страховочных приспособлений, предотвращая падение.

) Все снятые с машины детали и узлы укладывайте на заранее выбранные и подготовленные места, прочно и устойчиво, применяя подкладки. Под круглые детали подкладывайте упоры (клинья) для предотвращения травмирования ног.

По окончании работ:

) Проверьте отсутствие инструментов на узлах ремонтируемого оборудования, соберите и уложите их в отведенное место.

) Разлитое масло или топливо уберите с помощью песка или опилок, которые после использования ссыпьте в металлические ящики с крышками, предназначенные для этих целей и установленные вне помещения.

) Использованные обтирочные материалы уберите в металлические ящики, удалите из производственных помещений в специально отведенные места.

) Приведите в порядок рабочее место, произведите уборку участка, на котором выполнялась работа.

) Сообщите руководителю работ обо всех обнаруженных неполадках, принятых мерах по их устранению.

) Вымойте руки и лицо теплой водой с мылом, примите душ.

Шлифовальные работы

Перед началом работы:

) Надеть спецодежду, застегнуть рукава и куртку, надеть головной убор;

) Проверить наличие и исправность защитного экрана и защитных очков, предохранительных устройств защиты от абразивной пыли и охлаждающих жидкостей;

) Отрегулировать местное освещение так, чтобы рабочая зона была достаточно освещена и свет не слепил глаза;

) Проверить наличие смазки станка. При смазке пользоваться только специальными приспособлениями;

Во время работы:

) Перед установкой на станок обрабатываемой детали и приспособления очистить их от стружки и масла;

) Тщательно очистить соприкасающиеся базовые и крепежные поверхности, чтобы обеспечить правильную установку и прочность крепления;

) Установку и снятие тяжелых деталей и приспособлений производить только с помощью грузоподъемных средств;

) Поданные на обработку и обработанные детали укладывать устойчиво на подкладках;

) Перед установкой на станок шлифовальный круг подвергнуть внешнему осмотру с целью определения заметных трещин и выбоин;

По окончании работы:

выключить станок и электродвигатель;

привести в порядок рабочее место:

а) убрать со станка стружку и металлическую пыль;

б) очистить станок от грязи;

в) аккуратно сложить заготовки и инструмент на отведенное место;

г) смазать трущиеся части станка;

Заключение

В курсовом проекте разработан технологический процесс на ремонт коленчатого вала двигателя ЗИЛ-508. Определены условия работы и возможные дефекты детали.

Я рассмотрел возможные дефекты работы коленчатого вала;

По каждому из дефектов выбрал наиболее рациональный способ восстановления, разработал схему технологического процесса восстановления детали, рассчитал норму времени на выполнение операции.

По этим дефектам составил схему технологического процесса ремонта детали и разработал план технологических операций.

Произвел расчёт времени на слесарных и шлифовальных работах. Разработал инструкции по технике безопасности. Для дефекта №1 расчёты времени составили Тн= 21,6 мин, дополнительное время Тдоп= 1,2 мин, штучное время Тшт=16,8 мин.

Для дефекта №2 нормы времени составили Тн= 73,2 мин, дополнительное время Тдоп= 2,4 мин, штучное время Тшт=37,2 мин.

Информационные источники

1)http://ohranatruda.ru/ot_biblio/instructions/168/1987/

)http://ohranatruda.ru/ot_biblio/instructions/168/1794/

)http://vdvizhke.ru/vosstanovlenie-i-remont-dvigatelej-smd/krivoshipno-shatunnyj-mehanizm-dvigatelja-smd/kolenchatyj-val-dvigatelja-smd/pravka-kolenchatogo-vala.html

)http://vdvizhke.ru/vosstanovlenie-i-remont-dvigatelej-smd/krivoshipno-shatunnyj-mehanizm-dvigatelja-smd/kolenchatyj-val-dvigatelja-smd/pravka-kolenchatogo-vala.html

) http://www.amc-schou.ru/er-k.html

)Н.И. Макиенко - Общий курс слесарного дела. М.:Высшая школа,2001.