Участок восстановления коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130

Введение

   1.1Технический проект имеет целью выявить техническую возможность и экономическую целесообразность нового строительства, обеспечить правильный выбор участка, источников снабжения водой и энергией, обосновать размеры площадей, количество и правильную техническую взаимосвязь отдельных участков и оборудования.

В соответствии с техническим проектом устанавливают лимит на все строительные и монтажные работы.

Для предварительного определения  числа рабочих и размера площадей все расчеты выполняют по укрупненным нормам и измерителям по предприятиям  в целом по функциональном участкам без деления на цехи, а при разработке технического проекта – по цехам и характерным участкам с годовой производственной программой, выраженной в номенклатуре агрегатов и деталей с весами и поверхностями покрытий. При отсутствии данных о весах и поверхностях покрытий расчеты выполняют по укрупненным измерителям на ремонтируемые объекты.

В состав  расчета технического проекта отдельных участков входят следующие вопросы:

—  определение режимов работы и годовых фондов времени;

— установление годовой программы участков;

— определение годовых объемов работы;

— расчетов количества оборудования;

— расчет числа производственных рабочих;

— расчет производственных площадей;

КП 190 604 011 000 ПЗ

— расчет расхода отдельных видов энергии.

1.2КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ конструкция .

Коленчатый вал двигателя четырехколенный, пятиопорный, кованный. Материал вала — сталь 45. Шатунные и коренные шейки закалены т. в. ч. до твердости Н RC 52-62. С целью наилучшего уравновешивания Двигателя коленчатый вал выполнен по крестообразной схеме, при которой первая и четвертая шатунные шейки расположены в одной плоскости, а вторая и третья _ в перпендикулярной ей плоскости. При такой схеме вала и у. образном расположении цилиндров под углом 900 устраняется неуравновешенный момент сил инерции второго порядка. Суммарный момент сил инерции первого порядка и центробежных сил неуравновешенных частей коленчатого вала уравновешивается с помощью противовесов, выполняемых с ним как одно целое. При этом расположение противовесов выбрано так, чтобы вал можно было изготовлять штамповкой. Массы, положение центра тяжести и моменты инерции коленчатого вала приведены в таблице.

КП 190 604 011 000 ПЗ

Массы, координаты центра тяжести и моменты инерции коленчатого вала в комплекте с установленными на него деталями

Примечания: 1. Координаты центра тяжести указаны ОТ упорного торца коленчатого вала.

2. Моменты инерции указаны с установленными на шатунные шейки грузами. масса которых эквивалентна массе деталей шатунно-поршневой группы, связанных с одним кривошипом.

С целью дальнейшего повышения уравновешенности двигателей в настоящее время шатуны по массе подгоняют к одной величине (ранее их разбивали по массе на четыре группы). Вследствие этого масса шатунов несколько повышается из-за увеличения размеров бобышек для подгонки их массы, расположенных на верхней головке шатуна и его крышке. В связи с этим введены дополнительные выносные противовесы на шкиве» коленчатого вала и маховике двигателя ЗИЛ-130.

В коленчатом валу имеются каналы для подвода смазки от коренных вкладышей к шатунным, а в шатунных шейках — закрытые резьбовыми

КП 190 604 011 000 ПЗ

пробками полости большого диаметра, уменьшающие массу неуравновешенных частей коленчатого вала и одновременно служащие для центробежной очистки масла, подаваемого для смазки шатунных подшипников.

В качестве упорного используется первый коренной подшипник коленчатого вала. Для предотвращения утечки масла на переднем конце коленчатого вала в гнезде передней крышки блока установлен резиновый каркасный сальник. На заднем конце вала для этой цели предусмотрены: дренажная канавка в задней части вкладыша коренного подшипника с отверстием для слива масла, маслосбрасывающий гребень на коленчатом валу, сальник из асбестовой набивки, расположенный в канавке блока и крышки коренного подшипника, микрошнек на ,шейке вала в зоне под этой набивкой, резиновые уплотнители между горизонтальными

поверхностями стыка крышки коренного подшипника и блока цилиндров и деревянные уплотнители между вертикальными соприкасающимися поверхностями этих деталей. Для повышения эффективности работы сальника перед ним на коленчатом валу сделана винтовая маслосгонная канавка. Чтобы предотвратить проворачивание сальниковой набивки, она насажена на штифт, установленный в канавке крышки коренного подшипника.

Несмотря на то что при многочисленных испытаниях двигателей как на стенде, так и в дорожных условиях уплотнение заднего конца коленчатого вала работало надежно, в некоторых случаях наблюдалась течь масла через это уплотнение. Чтобы установить причины течи масла, были проведены специальные исследования по выяснению влияния различных факторов на эффективность работы уплотнения. В результате было установлено следующее:

— наибольшее разрежение за уплотнением (в зоне маховика) при п = 2200 об/мин составляет всего лишь 5 мм вод. ст. и, естественно, не может вызвать течи масла через уплотнение;

— течь масла через уплотнение начинается только при повышении давления перед сальником до 1,5 кгс/см» при п. = 500 об/мин; с повышением частоты вращения давление, приводящее к течи масла

КП 190 604 011 000 ПЗ

через уплотнение, повышается и при п = 2500 об/мин составляет 2 кгс/см», это свидетельствует о высокой эффективности уплотнения вала;

— при стендовых испытаниях течи масла через уплотнение заднего конца коленчатого вала не наблюдается даже при удалении асбестовой набивки;

— при снятой сальниковой набивке течь масла через уплотнение начинается только при появлении избыточного давления в масляном картере. При п = 3000 об/мин давление, .вызывающее течь масла, равно 25 мм вод. ст.:

— при уменьшении диаметрального зазора в зоне винтовой маслосгонной канавки с 1,50 до 0,50 мм давление, при котором начинается течь масла, если снята сальниковая набивка, повышается до 80 мм вод. СТ. при п = 3000 об/мин;

— увеличение размеров канавки в блоке и крышке коренного подшипника, в которой расположен маслосбрасывающий гребень коленчатого вала, при испытаниях без набивки приводит к резкому снижению давления масла, вызывающему течь через уплотнение, что, очевидно, связано с уменьшением скорости циркуляции воздуха в канавке увеличенных размеров;

— увеличение площади отверстия, отводящего масло из дренажной канавки вкладыша, практически не влияет на давление, при котором начинается течь масла через уплотнение заднего конца коленчатого вала.

В конечном итоге был уменьшен диаметральный зазор в зоне маслосгонной канавки до 0,50 мм. .

Появление течи масла через уплотнение заднего конца коленчатого вала во время эксплуатации вызывается проворачиванием асбестовой набивки или высыханием (с соответствующим уменьшением размеров) боковых уплотнителей крышки пятого коренного подшипника.

Исследованию подвергались различные набивки, отличающиеся формой плетения нитей и их количеством, материалом нитей и их

КП 190 604 011 000 ПЗ

пропиткой, размерами и формой набивки. Предварительные испытания образцов на машине трения позволили отобрать набивку, имеющую минимальный коэффициент трения и значительное время сохраняющую эластичность. Эта набивка имеет сердечник и внутреннюю оплетку из пеньковой пряжи, а наружную оплетку — из асбестовой нити. Набивка пропитана моторным маслом АС-8 с добавкой талька и графита.

Отобранные образцы набивок были испытаны на двигателе, работающем на режиме максимальной мощности при температуре масла в картере 1200 С. Эти испытания подтвердили высокие качества выбранной набивки. .

Чтобы устранить течь масла через уплотнение, возникающую в Связи с высыханием боковых уплотнителей крышки заднего коренного подшипника, были разработаны режимы просушки деревянных уплотнителей, их пропитки в трансформаторном масле и последующей просушки на воздухе. Эти мероприятия обеспечили достаточную стабильность размеров уплотнителей при хранении и работе.

Для определения путей дальнейшего повышения прочности вала были проведены сравнительные Испытания нормализованных и улучшенных коленчатых валов из стали 45. Испытания показали следующее:

— при статическом нагружении прочностъ нормализованных и улучшенных валов практически одинакова;

— максимальные напряжения, действующие в коленчатом валу, не превышают предела выносливости нормализованного вала; — пределы выносливости нормализованных и улучшенных валов одинаковы как при кручении, так и при изгибе;

— при перегрузках, при которых напряжения менее чем в 1,5 раза превышают предел выносливости, долговечность нормализованных валов несколько больше долговечности улучшенных, а при больших перегрузках — несколько меньше долговечности последних;

КП 190 604 011 000 ПЗ

— усталостная прочность переднего конца нормализованного вала на 15% ниже, чем улучшенного. Тем не менее в этом случае, как и во всех других случаях нагружения, коэффициенты запаса по усталости различных элементов коленчатого вала двигателя ЗИЛ-1ЗО находятся в рекомендуемых пределах и равны: при кручении 2,0-2,1 для щеки и 4-4,1 для шатунной шейки; при изгибе 2,8 для шатунной шейки.

Одинаковая усталостная прочность нормализованных и улучшенных коленчатых валов объясняется тем, что глубина прокаливаемости стали 45 соизмерима с припусками на обработку вала и весь упрочненный слой металла удаляется в виде стружки. Кроме того, последующая поверхностная закалка т. в. ч, снижает эффект упрочнения детали примерно вдвое. Последнее подтверждается повышением предела выносливости переднего конца Улучшенного коленчатого вала, который, не подвергается закалке т. в. ч.

КП 190 604 011 000 ПЗ

Дефекты коленчатых валов и способы их устранения.

КП 190 604 011 000 ПЗ

2. Расчётно-технологическая часть.

2.1 Восстановление шатунных и коренных шеек.

В зависимости от разрушений шатунных и коренных шеек используют автоматическую и полуавтоматическую наплавку или расточку под ремонт (или шлифовку).

Автоматическая и полуавтоматическая наплавка и сварка под слоем флюса. Идея сварки под флюсом впервые была предложена Н. Г. Сла­вяновым. Способ автоматической наплавки и сварки под слоем флюса в том виде, в каком он применяется. разработан в Институте электро­сварки АН УССР им. академика Е. О. Патона. Сущность этого способа наплавки и сварки заключается в следующем. Между наплавляемой де­талью и электродной проволокой образуется электрическая дуга. В зону горения дуги 5 из бункера при помощи устройства подается сухой зернистый флюс, покрывая толстым слоем наплавляе­мый участок поверхности детали. Выделяющееся при горении дуги тепло плавит электродную проволоку, основной металл детали и часть флюса. Над ванной расплавленного металла образуется полость (пу­зырь), заполненная газом и парами, выделяющимися при горении дуги.

Расплавленный флюс (жидкий шлак) образует эластичную обо­лочку, надежно защищая всю зону горения дуги от влияния атмосфер­ного воздуха. Эта оболочка при повышенном давлении во флюсовом пу­зыре не мешает газам, образующимся при наплавке, выходить наружу.

При наплавке цилиндрической поверхности деталь вращается.

Для того чтобы металл не стекал с наплавляемой поверхности,

КП 190 604 011 000 ПЗ

электродную проволоку смещают от вертикальной оси детали в сторону, противопо­ложную направлению вращения на величину а, которая в зависимости от режима наплавки и диаметра детали принимается в пределах 3 ­-12мм.

. Схема автоматической наплавки де

тали под слоем флюса:

1 — источник тока; 2 — флюсоподающий патрубок; 3 ~ оболочка из жидкого флюса; 4 — электродная проволока; 5 _ электрическая дуга; б — шлаковая корка; 7 _ наплавленный металл; 8 — наплавлявляемая деталь

По мере удаления расплавленного металла от места горения дуги происходит его кристаллизация и затвердевание шлака. В резуль­тате на поверхности детали образуется металлический валик, пок­рытый шлаковой коркой и нерасплавленным зернистым флюсом, который постепенно осыпается вниз. Неиспользованный флюс просеи­вают и засыпают в бункер. Электродная проволока подается в зону горения дуги при помощи подающего механизма, являющегося состав­ной частью наплавочной головки, устанавливаемой на суппорте токар­ного станка. Наплавляемую деталь устанавливают в центрах станка.

КП 190 604 011 000 ПЗ

Для ремонта деталей автоматической наплавкой под слоем флюса применяют установку . Она состоит из токарного станка 3 с редуктором 1 для уменьшения числа оборотов шпинделя до 1,5­2,3 об/мин (согласно требованиям технологического процесса), наплавочной головки 2, кассеты с электродной проволокой, шкафа с электрораспределительным устройством и сварочного преобразователя.

Установки предназначены для круговой наплавки и сварки цилиндрических поверхностей, а также для продольной наплавки шлицев

Наплавку и сварку ведут постоянным током обратной полярности Источниками постоянного тока обычно служат сварочные преобразователи пе-зоо, пеГ-500. Могут быть также использованы выпрямители: (ВСГ-А, ВСГ-3М).

Автоматическую сварку и наплавку применяют в тех случаях, если: необходимо получить сварные швы значительной длины на плоских поверхностях или кольцевые швы на цилиндрических поверхностях диаметром более 40 мм. При меньших диаметрах расплавленный шла стекает с поверхности свариваемой детали. В остальных случаях обычно используют полуавтоматическую сварку под слоем флюса

Наплавку цилиндрических поверхностей деталей обычно производят по винтовой линии. Наплавляемые валики накладывают так, чтобы каждый последующий валик примерно на 1/4 перекрывал предыдущий.

Шлаковую корку удаляют с поверхности наплавленного валика ударами заостренного молотка до того момента, как к нему будет приварен следующий валик, т. е. за время меньшее, чем требуется для одного оборота детали.

КП 190 604 011 000 ПЗ

При продольной наплавке шлицев деталь, установленная в центра токарного станка, остается неподвижной, а суппорт станка с наплавочной головкой совершает продольную подачу. После наложения одного

Установка для автоматической наплавки деталей под слоем флюса

продольного валика деталь поворачивают на 180⁰ и с противоположной стороны наплавляют следующий валик. В такой последовательности проводят весь процесс продольной наплавки. При этом конец электродной проволоки должен находиться на середине впадины между шлицами. Величина продольной подачи наплавочной головки (суппорта станка) 3,4-12 мм/об.  Для ремонта деталей применяют наплавочную проволоку из сталей марок Нп-40, Нп-50, Нп-20ХГСА, и сварочную проволоку из сталей марок Св-08, Св-ГА. Диаметр поволоки равен 1,2-2,0 мм.

Можно рекомендовать следующий режим наплавки:

Напряжение, В______________________________________25-40

КП 190 604 011 000 ПЗ

Для круговой наплавки____________________________85-140

Для продольной наплавки шлицев___________________170-270

Скорость наплавки, м/ч:

Круговой_________________________________________15-25

Продольной_______________________________________8-20

Толщина наплавленного слоя должна быть определена с учетом припус­ка на последующую механическую обработку, величину которого при­нимают 1,0 — 1,5 мм на сторону.

Автоматическую наплавку и сварку под слоем флюса применяют для ремонта следующих деталей: коленчатого вала (наплавка шеек), полуоси (наплавка шлицевого конца), карданного вала (наплавка шли­цевого конца и сварка вилки с трубой), трубы полуоси (наплавка шеек под подшипник и под резьбу), распределительного вала (наплавка концевой шейки под резьбу).

Особенно эффективно использование этого способа для ремонта ко­ренных и шатунных шеек коленчатых валов. При этом в практику работы авторемонтных предприятий внедрены различные технологические процессы наплавки шеек коленчатых валов под слоем флюса, характеризующиеся определенными особенностями.

При автоматической наплавке шеек коленчатых валов с примене­нием флюсов АН-348А и ОСЦ-45 не обеспечивается требуемая износо­стойкость наплавленного металла и усталостная прочность отремонти­рованных деталей.

Для улучшения свойств наплавленного металла и обеспечения на­дежности и долговечности отремонтированных стальных коленчатых

КП 190 604 011 000 ПЗ

валов применяют флюсы, добавляют к обычным флюсам (АН-348А, ОСЦ-45) легирующие компоненты, ведут наплавку легированной или порошковой проволокой. Порошковая проволока представляет собой трубку, изготовленную из тонкой малоуглеродистой ленты, заполнен­ную шихтой.

В состав шихты входят порошки железа, ферросплавов и другие легирующие компоненты, которые определяют механические свойства наплавленного металла.

Хорошие результаты получаются также при наплавке шеек сталь­ных коленчатых валов легированной проволокой с последующей по­верхностной закалкой т. в. ч.

Коленчатые валы, отремонтированные этим способом, по износо­стойкости шеек и усталостной прочности не уступают новым. Вместе с тем наплавка шеек коленчатых валов под слоем флюса с последующей термической обработкой несколько усложняет технологический процесс ремонта (увеличивается трудоемкость, возникает необходимость иметь установку т. в. ч.) И поэтому ее целесообразно применять на крупных специализированных предприятиях. На авторемонтных предприятиях с небольшой производственной программой можно рекомендовать на­плавку шеек коленчатых валов под слоем флюса с легирующими ком­понентами.

Обработкой под категорийный ремонтный размер ремонтируют дефектную резьбу. При этом старую резьбу срезают (рассверливают, зенкеруют или обтачивают) и нарезают новую резьбу – ремонтную, увеличенного (для отверстий) или уменьшенного (для валов) размеров. Размер ремонтной резьбы назначают по возможности ближайшего номинального диаметра.

КП 190 604 011 000 ПЗ

3. Техническое нормирование

Основное время

To=L_px*i/nS

To=75*2/12*2=6,25 мин.

L_px-длина рабочего хода,мм;

i-число проходов; n-частота вращения детали;

S-подача инструмента за 1 оборот детали

Для шлифования

То=nn/n_дв.х

nn-полное число двойных ходов, необходимых для снятия всего припуска

n_дв.х-число двойных ходов в минуту.

Значение nn определяется из зависимости nn=z/d

z-припуск на диаметр, мм

b- толщина слоя металла, снимаемого за двойной ход, мм

-шатунных шеек nn=65,5/0,25=262

То=262/600=0,436

-коренных шеек nn=74,5/0,25=298

То=298/600=0,496

-посадочного места под подшипник nn=60/0,25=240

То=240/600=0,4 .далее запрессовывают в него стальную втулку, подрезают выступающий ее торец, растачивают втулку под номинальный размер и снимают фаску.

КП 190 604 011 000 ПЗ

Вспомогательное  ручное время, связанное с выполнением операции на приеме управления станком:

t_ву— время установки снятия детали

t_вп— время на каждый переход

t_вз— время на замеры изделия

t_в=5+1+0,5=6,5 мин

Расчет оперативного времени:

Топ=То+Твс=0.436*8+0,496*5+0,4+6,25+6,5=19,598 мин

КП 190 604 011 000 ПЗ

4. Заключение

В процессе проектирования курсового проекта я разработал технологический процесс восстановления коленчатого вала автомобиля марки ЗИЛ-130.

Для этого я выбрал рациональный способ восстановления деталей, также выбрал и обосновал последовательность операций технологического процесса, оборудования, режущего и мерительного инструмента

КП 190 604 011 000 ПЗ

5. Литература

1.Б.В.Клебанов и др., Ремонт автомобилей, изд. «Транспорт», 1974

2.Б.В.Клебанов, Проектирование производственных участков авторемонтных предприятий, изд. «Транспорт», 1575

3.Материалы ХХУ съезда КПСС, изд. 1976

4.Фл.верещак, Л.А. Абелевич, Проектирование авторемонтных предприятий. Справочник

инженера-механика, изд. «Транспорт», 1973

5.Н.И.Маслов, Качество ремонта автомобилей, изд. «Транспорт», 1975

6.И.Е.Дюмин, Современные методы организации и технологии ремонта автомобилей, изд. «Техника», 1970, 1974

7.А.глиппид и др., Ремонт автомобилей ЗИЛ-130, изд. «Транспорт», 1970

8.М.ИЛодщеколдин и др., Ремонт V-образных автомобильных карбюраторных двигателей, изд. «Транспорт», 1986

9. В.А.Шадричев, Ремонт автомобилей, изд. «Машиностроение» 1965

10. Ал.кузнецов, Курсовое проектирование по ремонту автомобилей и дорожных машин изд.

1962

11.Технические условия на капитальный ремонт автомобиля ЗИЛ-130, изд. «Транспорт», 1966

12.Техйвческие условия на капитальный ремонт автомобилей Г АЗ-53А, изд. «Транспорт», 1968

13.В.А.Рог, Контроль качества ремонта автомобилей, изд. «Транспорт», 1966

14.Л.А.Александров, Техническое нормирование на автомобильном транспорте, изд. «Транспорт», 1967

КП 190 604 011 000 ПЗ