Технология восстановления чугунных коленчатых валов двигателей ЗМЗ-53А

где [pic] - перемещение (сжатие) резины. Принято [pic]= 0,001 м.

L – толщина резины. Принято L = 0,006 м.

Е – модуль упругости резины. Принято для СКС - 30 Е = 8,4

МПа [26 стр. 166].

[pic] – усилие сжатия, Н.

А – площадь резины, [pic].

[pic], (3.2)

где [pic] - диаметр шатунной шейки чугунного коленчатого[pic] вала.

Принято [pic] = 0,0675 м;

[pic]- толщина металлической оболочки. Принято [pic]= 0,0009

м;

[pic]- ширина шатунной шейки за вычетом галтелей. Принято

[pic]= 0,048 м;

[pic][pic];

[pic], (3.3)

[pic]Н;

Окончательно принимаем сжимающее усилие [pic] = 15 кН.

Эскиз полуколец.

Рис. 3.4

Внутренний диаметр полуколец получен из формулы:

[pic], (3.4)

где [pic] - диаметр шейки чугунного коленчатого вала, м

[pic]- толщина оболочки. Принято [pic]= 0,9 мм;

[pic]- толщина резины. Принято [pic]= 6 мм;

Для шатунных шеек:

[pic] мм;

Принято [pic]= 80,5 мм;

Для коренных шеек:

[pic] мм;

Принято [pic]= 70,5 мм;

Ширина полуколец получена из формулы:

[pic], (3.5)

где [pic]- длина шейки чугунного коленчатого вала;

R – радиус галтелей;

Для коренных шеек:

[pic]мм;

Для шатунных шеек:

[pic]мм;

Схема приложения сил.

Рис. 3.5

Размеры L2, L3, L4, L5 – приняты конструктивно:

L2, L3 – 40 мм, L4 – 50 мм, L5 – 30 мм.

Усилие сжатия механизма стенда [pic] - 15 кН.

[pic], (3.6)

[pic]кН;

По рекомендациям [8] принято усилие на штоке пневмапривода [pic]=6

кН.

[pic], (3.7)

[pic] кН;

Расстояние L1 исходя из найденных усилий.

Расчетная схема для нахождения L1.

Рис. 3.6

[pic] кН;

[pic]; (3.8)

[pic] м;

3.3.1. Расчет привода.

Окончательно принятое усилие на штоке пневматической камеры [pic]= 6

кН.

Избыточное давление в магистрали рм. Принято рм = 0,6 МПа.

Диаметр мембраны, при толкающем усилии [8]:

[pic] , (3.9)

где [pic]- усилие на штоке;

[pic]- коэффициент [pic];

[pic]- диаметр опорного диска;

[pic]- диаметр мембраны;

По рекомендациям [8] принимаю рм – 0,6 МПа, [pic] - 0,6;

[pic]м;

Рекомендуемый максимальный ход поршня [8].

[pic] , (3.10)

[pic]м;

Принимаю ход поршня S – 0.03 м;

По принятому усилию на штоке, из [8] принимаю мембранную камеру КПЦ –

600 ГОСТ 15608-70 с характеристиками:

Максимально допустимое давление магистрали рм – 0,6 МПа;

Диаметр мембраны (в заделке) Dм – 140 мм;

Диаметр штока Dшт – 16 мм;

Ход поршня S – 30 мм;

Максимальное усилие на штоке Ршт – 6 кН;

Возвратное усилие Рв – 60 Н;

Жесткость пружины С – 660 Н/м;

Схема пневмапривода принципиальная.

МК – мембранная камера;

Р – пневмораспределитель двухпозиционный, трехлинейный;

КР – клапан редукционный;

Ф – фильтр;

МН – манометр;

ВН – вентиль;

Рис. 3.7

Принцип работы пневмапривода:

При открытии вентиля ВН воздух из пневмомагистрали направляется в

фильтр для очистки от грязи и пыли. Манометр МН показывает фактическое

давление в линии. После очистки, воздух проходит через клапан редукционный

КР для стабильной работы привода при скачках давления в основной

магистрали, где давление воздуха понижается до 0,6 МПа. После клапана

редукционного воздух попадает в пневмораспределитель двухпозиционный,

трехлинейный ручного действия. В первом крайнем положении, воздух

направляется в мембранную камеру, где производит работу движения поршня. Во

втором положении основная магистраль перекрыта, а рабочая полость

мембранной камеры соединяется с атмосферой и под действием возвратной

пружины шток мембранной камеры возвращается в исходное положение.

По рекомендациям [8] рассчитана эффективная площадь сечения

трубопровода.

[pic] , (3.11)

где S – ход поршня;

Ршт – усилие на штоке;

Рм – давление в магистрали;

Uу – безмерный коэффициент [8 Рис. 7.7];

Для определения Uу требуется определить 1/x и Хпр.

1/x – безразмерный коэффициент площади мембраны;

Хпр – безразмерная жесткость пружины;

[pic] , (3.12)

где F – площадь мембраны;

[pic] , (3.13)

где D – диаметр мембраны;

[pic] [pic];

[pic];

Безразмерная жесткость пружины:

[pic] , (3.14)

где С – жесткость пружины;

[pic];

По [8 Рис. 7.7] находим Uу – 6,3;

[pic] мм;

По данным [8] принят трубопровод металлический с наружным диаметром 8

мм толщиной стенки 1,6 мм, труба бесшовная холоднодеформированная из

коррозионно-стойкой стали ГОСТ 9941-72. Длина эквивалентного трубопровода

Lэ = 2,1 м.

По данным [26] принимаю:

Пневмораспределитель В71 – 22А ТУ 2-053-1787-86, диаметр прохода Dу –

6 мм, максимальное давление Рmax = 1МПа;

Фильтр воздушный ФВ6-03 ТУ 25.280666-80, рабочее давление Р = 0,3 –

0,9 МПа;

Пневмоклапан редукционный БВ57-3 ГОСТ 18468-79, диаметр прохода Dу –

6 мм, максимальное рабочее давление Р = 1 МПа;

Вентиль ПОВ-1 ТУ 25-02.380516-80;

Манометр избыточного давления МП ТУ 25.02.180315-78, диаметр корпуса

Dк – 100 мм, верхний предел Р = 1 МПа;

4. . Прочностной расчет деталей.

По заданным силам и найденным плечам рассчитан шарнир А и рычаг Т.

Расчетная схема шарнира А и рычага Т.

Рис. 3.8

[pic]; [pic];

(3.15)

[pic]; при [pic]= 0;

[pic]; при [pic]= 0,04;

Опасное сечение у шарнира А. Предварительно назначаю рычаг с сечением

В = 25 мм, h = 25 мм, материал сталь 45 с расчетным сопротивлением по

пределу текучести R = 360 МПа. Диаметр шарнира – 12 мм.

[pic], (3.16)

Для прямоугольника:

[pic], (3.17)

Для круга:

[pic], (3.18)

Для рычага полностью:

[pic], (3.19)

[pic][pic] ;

[pic] Па ;

[pic];

Выбранное сечение рычага обеспечивает прочность.

Шарнир А проверяем на усилие среза и смятия.

Схема приложения сил к шарниру А.

Рис. 3.9

Условие прочности по срезу:

[pic], (3.20)

где Р – усилие среза;

d – диаметр шарнира;

к – число срезов, к = 2;

Rср – расчетное сопротивление срезу.

Для стали 45 принято Rср = 150 МПа;

Принимаю усилие среза Р = 10,5 кН, из расчетной схемы Рис. 3.8.

Диаметр шарнира:

[pic] , (3.21)

[pic]м ;

Условие прочности по смятию:

[pic] , (3.22)

где Rсм - расчетное сопротивление при смятии.

Для стали 45 принято Rсм = 610 МПа;

Р – усилие смятия. Принято Р = 10,5 МПа;

Асм – площадь поверхности смятия, [pic].

[pic] , (3.23)

где d – диаметр шарнира. Принято d = 12 мм;

[pic] - сумма минимальных толщин листов направленных в одну

сторону. Принято [pic]= 16 мм.

[pic] [pic];

[pic];

[pic];

Аналогично рассчитываем шарнир В.

Усилие среза для шарнира В равно Р =6 кН.

Диаметр шарнира:

[pic];

Усилие смятия для шарнира В равно Р = 6 кН.

[pic] принято 10 мм, Рис 3.10.

[pic];

[pic];

[pic];

Схема приложения сил к шарниру В.

Рис. 3.10

3.5. Проектирование штампа.

Процесс изготовления защитных металлических оболочек состоит из

следующих операций: очистки и обезжиривания листа, разрезание его на

полосы, вырубка из полос заготовок для оболочек Рис. 3.11, гибка краев

оболочек Рис. 3.12, гибка средней части оболочек Рис. 3. 13.

Эскиз штампа для вырубки оболочек.

Рис. 3. 11

Размер оболочек определен расчетным путем из следующих зависимостей:

Длина оболочки:

[pic], (3.24)

где [pic]- диаметр шейки чугунного коленчатого вала, мм;

[pic]- толщина оболочки, мм;

Ширина оболочки:

[pic], (3.25)

где [pic]- ширина шейки чугунного коленчатого вала, мм;

r – радиус галтели, мм;

Полученные размеры занесены в табл. 3.1.

[pic]

Эскиз штампа для гибки краев оболочки.

Рис. 3. 12

В работе [3] приведена схема штампа для гибки краев оболочек к

чугунному валу двигателя ГАЗ – 21. На основе этой схемы и рекомендаций [28

Т.2] назначаю размеры В, в, R, r и заношу в табл. 3.2.

[pic]

Оставшиеся размеры назначаю исходя из конструкции штампа.

Эскиз штампа для гибки средней части оболочки.

Рис. 3.13

Размеры для штампа гибки средней части оболочки назначаю аналогично

штампу для гибки краев и заношу в табл. 3.3.

[pic]

3.6. Правила и инструкции технической

эксплуатации штампа.

Специальные требования безопасности [29].

Перед началом работы:

1. Привести в порядок рабочую одежду: застегнуть все пуговицы,

заправить одежду так, чтобы не было развевающихся концов, убрать

волосы под головной убор. Перед операцией вырубки из полосы,

которую подают вручную или заправляют в автоматическую подачу,

надеть наладонники.

2. Работу начинать на тех прессах, которые изучены рабочим и до

которых он допущен.

3. Проверить и убедиться в исправности: всех частей пресса и

правильности их взаимодействия; действии остановочно-пусковых

приспособлений (рычагов, пусковых кнопок, педалей и т. д.);

действия тормоза и муфты сцепления; заземляющего провода и

контактов его соединения. Убедиться в правильности установки

штампа при штамповке деталей на провал; В этом случае в плите

стола пресса должно быть отверстие для выхода деталей и отходов.

4. Проверить наличие защитных ограждений на вращающихся механизмах,

особенно обратив внимание на наличие ограждений опасной зоны

пресса или штампа.

5. Проверить работу пресса на холостом ходу.

Во время работы:

1. Быть внимательным во время работы, не отвлекаться самому и не

отвлекать других. Приступать к работе только на исправном прессе.

2. При застревании детали в штампе выключить пресс и сообщить об этом

мастеру или наладчику.

3. Не переключать самостоятельно работу пресса с установленного

наладчиком режима.

4. Не проводить самостоятельную наладку и какие-либо исправления у

пресса или штампа.

5. При отлучке с рабочего места остановить пресс и выключить

электромотор.

По окончании работ:

1. Выключить электромотор. Привести в порядок рабочее место и сдать

его сменщику или мастеру.

2. Сообщить своему сменщику и мастеру о всех замеченных во время

работы неисправностях.

4. Экономическая часть.

4.1. Технико-экономические показатели

восстановления чугунных

коленчатых валов.

Себестоимость восстановленных чугунных коленчатых валов двигателя ЗМЗ-

53А определена расчетом, приведенном в таблице 4.1 Данные себестоимости

коленчатых валов отремонтированных шлифованием взяты в бухгалтерии ОАО

НЗХК. Данные восстановления наплавкой взяты [3].

Таблица 4.1

[pic]

Наименьшую стоимость имеют чугунные коленчатые валы,

отремонтированные шлифованием под ремонтные размеры, поэтому при

восстановлении необходимо стремиться, чтобы наплавленный металл обеспечивал

возможность использования всех ремонтных размеров.

Кроме себестоимости восстановленных чугунных коленчатых валов

необходимо учитывать и другие показатели, в том числе износостойкость и

возможность дальнейшего использования путем шлифования под ремонтные

размеры.

По методике Ефремова Е.Е. [24] каждый способ восстановления

характеризуется при помощи стоимостного измерителя, выражающего затраты на

деталь в рублях на 1000 км пробега автомобиля.

[pic], ( 4.1 )

где, Sр – стоимость затрат на восстановление детали;

Х – коэффициент относительной износостойкости детали после ее

восстановления;

Lнх – пробег автомобиля с отремонтированной деталью.

Lн – пробег автомобиля с новой деталью;

Износостойкость чугунных коленчатых валов двигателей ЗМЗ-53А новых,

восстановленных шлифованием. Вибродуговой наплавкой. Наплавкой в два слоя

под легирующим флюсом и в два слоя порошковой проволокой, под легирующим

флюсом по оболочке находится примерно на одном уровне, поэтому коэффициент

износостойкости принят равным единице. Новые и восстановленные чугунные

коленчатые валы используют многократно. Учитывая это, стоимостной

измеритель будет равен:

[pic][pic], (4.2 )

где Sр1-себестоимость восстановления;

Sр2- себестоимость ремонта шлифованием под ремонтные размеры;

L1-пробег автомобиля с восстановленным чугунным коленчатым валом;

L2-пробег автомобиля с чугунным коленчатым валом после ремонта

шлифованием;

n-количество используемых ремонтных размеров;

Средний пробег автомобиля с капитально отремонтированным двигателем

составляет 65 тыс. км [3], после такого пробега значительная часть

коленчатых валов имеет небольшие износы и некоторые из них пригодны для

эксплуатации. Однако на авторемонтных заводах все коленчатые валы

ремонтируют шлифованием под ближайшие ремонтные размеры, поэтому автомобили

с восстановленными чугунными коленчатыми валами имеют один и тот же средний

пробег 65 тыс. км , после чего коленчатые валы либо ремонтируют, либо

выбраковывают.

Коленчатые валы, восстановленные вибродуговой наплавкой, вследствие

увеличения количества пор по глубине слоя используют лишь до третьего

ремонтного размера включительно и далее выбраковывают, т.е. n=3.

Новые чугунные коленчатые валы, наплавленные под слоем флюса по оболочке и

под флюсом в два слоя вследствие деформации в период эксплуатации и

неравномерного износа отдельных шеек, ремонтируют не более 5 раз, т.е. n=5.

Таким образом, общий пробег автомобиля с чугунным коленчатым валом,

восстановленным вибродуговой наплавкой составляет 65+65*3=260 тыс. км, а

для остальных чугунных коленчатых валов 65+65*5=390 тыс. км пробега

автомобиля.

Расчеты по определению затрат в рублях на 1000 км пробега автомобиля,

с начала восстановления до выбраковки коленчатого вала, приведены в таблице

4.2.

[pic]

Как видно из табл. 4.2 все способы наплавки экономически

целесообразны, но поскольку технико-экономический коэффициент критерия

выбора рационального способа при наплавке под легирующим флюсом по оболочке

наименьший, значит, этот способ можно считать более приемлемым по сравнению

с другими.

5. Охрана труда.

5.1. Состояние условий труда при работах по восстановлению

чугунных коленчатых валов.

Технологический процесс восстановления чугунных коленчатых валов

включает в себя ряд неблагоприятных, для исполнителей работ, факторов.

Опасности, имеющие место на рабочих местах, подразделяются на импульсные и

аккумулятивные.

Источниками импульсных опасностей являются подвижные массы, потоки

воздуха, газов и жидкостей, незаземленные источники электрической энергии,

неправильное размещение оборудования на рабочем месте. Импульсная

опасность, приводящая к травме, мгновенно реализуется в случайные моменты

времени и может быть представлена дискретной, случайной функцией

производственного процесса.

Источниками аккумулятивных опасностей являются: повышенный шум,

вибрация, загрязненность воздушной среды газами и парами. В результате

действия этих факторов организм человека переутомляется, нарушается

координация движений, притупляется реакция организма на внешние

раздражители. Аккумулятивная опасность реализуется на протяжении всего

производственного процесса, представляя его непрерывную функцию, и приводит

к повышенному утомлению и заболеваниям.

На рабочих местах сварки и наплавки присутствуют такие вредные

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7