Ремонт коленчатого вала автомобиля ЗИЛ-130
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 Nг – 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.
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.
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:
,
- 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.
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.