Технология восстановления чугунных коленчатых валов двигателей ЗМЗ-53А

восстановление чугунных коленчатых валов без содержания пор и трещин. При

всех преимуществах данной технологии у нее есть и некоторые сложности.

Например, при выполнении наплавочных работ трудно выдержать расчетные

припуски на обработку. Прижатие защитной оболочки к шейке вала производится

на каждую шейку отдельно. При доработке стенда можно уменьшить время на

сборку вала и защитных оболочек. При малых объемах изделий подлежащих

восстановлению не удается полностью загрузить некоторые рабочие места и

приходится искать дополнительную загрузку для рабочих.

2.7. Проектирование участка для восстановления

чугунных коленчатых валов

двигателя ЗМЗ – 53А.

2.7.1 Расчет количества оборудования

и его загрузки.

Определение количества станков для обработки чугунных коленчатых

валов произведено по технико-экономическим показателям [16].

[pic], (2.18)

где Те – оперативное время затраченное на данную операцию, мин;

Тт – такт изготовления детали, мин. Принимаю Тт – равному

максимальному оперативному времени затраченному на наплавочной операции Те

– 148,7 мин.

Требуемое количество станков на токарной операции:

[pic];

На токарные операции принимаю 1 станок. Остальное количество

оборудования рассчитано аналогично и занесено в табл. 2.8.

2.7.2. Расчет количества рабочих и обслуживающего

персонала.

Расчет количества рабочих станочников произведен по количеству

принятого оборудования табл. 2.8.

[pic]

Некоторые рабочие будут загружены не полностью. Токарь на 55%,

слесарь на 7%, мойщик на 35%, сварщик на 45%. В условиях ремонтного участка

целесообразно этих рабочих доза грузить работой согласно их профиля работы.

Например, мойщика можно использовать на входной мойке машин поступающих на

ремонт.

Инженерно-технический персонал рассчитан в размере 11-12% от

количества рабочих [16]. Принят 1 мастер. Остальной обслуживающий персонал

принимается по штатному расписанию ремонтного цеха.

2.7.3. Расчет производственных площадей.

Расчет площадей участка восстановления чугунных коленчатых валов

произведен по нормам технологического проектирования предприятий

машиностроения [23] и занесен в табл. 2.9.

[pic], (2.19)

где [pic] - общая площадь, занимаемая оборудованием;

к – коэффициент проходов и рабочих зон. Принят к = 4,5 [16].

[pic]

[pic] [pic],

2.7.4. Разработка и обоснование схем

планировки оборудования.

Ширина пролета участка принята В = 18 м.

Длина занимаемая участком:

[pic], (2.20)

[pic] м;

Нормы ширины проезда приняты с учетом оргоснастки на основании

типовых проектов организации рабочих мест и требований ГОСТ 12.3.020 – 80

[23].

Ширина проезда – 3 м;

Расстояние от станка до проезда – 2 м;

Расстояние между станками:

между тыльными сторонами – 1м;

между боковыми сторонами – 1,3 м;

между фронтом – 2,6 м;

Расстояние от стен и колон до:

фронта – 1,6 м;

тыльной стороны – 1,5 м;

боковой стороны – 0,9 м;

По рекомендациям [23], принято расположение наплавочного, сварочного

поста у стен участка в изолированном помещении. Шлифовальный и моечный

посты так же располагаю в изолированном помещении.

Схема участка восстановления чугунных

коленчатых валов.

3. Конструирование стенда для прихватки

металлической защитной оболочки.

3.1. Описание детали, технические

условия на ее изготовление.

Эскиз металлической оболочки.

Рис 3.1

D – внутренний диаметр кольца.

Для шатунных шеек D = 57,5 мм;

Для коренных шеек D = 67,5 мм;

S – толщина кольца 0,8 – 0,9 мм.

Технические условия на изготовление:

1. 1. Материал – лист 0,8-0,9 мм, сталь 08 кп (ГОСТ 8075 – 81);

2. 2. Риски, вмятины, царапины глубиной более 0,2 мм не допускаются;

3. Края кольца притупить кругом фаской 0,2х 45;

3. 4. Разностенность детали не должна превышать 0,1 мм.

Прихваченная, к шейкам чугунного коленчатого вала, оболочка должна

плотно прилегать к поверхности шейки, в местах неплотного прилегания

происходит несплавление слоя с основным металлом, образуются поры и

трещины.

Экспериментальная проверка разнообразных приспособлений для прижатия

оболочек к шейкам во время прихватки позволила выбрать наиболее простое и

надежное из них – разъемное металлическое кольцо, облицованное внутри

резиной толщиной 5 – 6,5 мм [3]. При помощи разъемного кольца можно

прижимать оболочки к шейкам вала вручную, используя клещи (Рис. 3.2) [3] и

слесарную струбцину.

Эскиз клещей для прижима оболочки к шейкам вала.

Рис. 3.2

2. Выбор и обоснование принципиальной

схемы стенда.

Разрабатываемый стенд должен удовлетворять нескольким требованиям:

1. Удобство в работе и обслуживании.

2. Малые габаритные размеры.

3. Низкая цена комплектующих.

4. Приспособление должно обеспечить полное устранение всех

геометрических погрешностей штамповочных операций полным обжатием

оболочки по поверхности шейки вала.

Для удобства работы на сварочных операциях целесообразно применить

верхнюю загрузку чугунного коленчатого вала в приспособление.

Из трех наиболее распространенных видов приводов: электрического,

гидравлического и пневматического наименьшие габаритные размеры имеет

пневмопривод. Преимуществом пневма и гидроприводов по сравнению с

электрическим является возможность воспроизведения поступательного движения

без каких-либо передаточных механизмов.

По сравнению с гидравлическими пневматические приводы обладают

следующими преимуществами: их исполнительные устройства имеют более низкую

стоимость, возвратные линии значительно короче, так как воздух может быть

удален в атмосферу из любой точки системы. Наличие неограниченного запаса

воздуха в качестве рабочего тела также способствует широкому

распространению пневмоустройств. Вместе с тем пневматические приводы при

равных габаритах с гидравлическими развивают меньше усилия, что объясняется

более высоким давлением жидкости в гидравлических приводах [25].

Исходя из того, что от качества прижатия оболочек к чугунному

коленчатому валу зависит качество наплавочных работ, а также в целях

механизации процессов обжатия оболочек в настоящем дипломном проекте

решается задача разработки стенда для обжатия и последующей прихватки

защитной металлической оболочки к коленчатому валу. Одним из вариантов

решения этой проблемы может быть применение рычажной схемы стенда.

Окончательно принимаю стенд с верхней загрузкой чугунного коленчатого

вала, рычажной схемы передачи усилия сжатия, с использованием

пневмапривода.

Последовательность работы стенда:

В раскрытые полукольца 1 с заделанной в них резиновой прокладкой 4

устанавливают оболочки 5, вал 6 укладывают на оболочки и выставляют их так,

чтобы края полуколец и оболочки совпадали. Затем опускают коленчатый вал с

зажимными кольцами вниз, включают подачу воздуха в пневматическую камеру 8.

Шток пневматической камеры и сама камера производит давление на рычаги 2

который крепятся на раме 7 посредством кронштейнов 3. После этого

прихватывают оболочки встык полуавтоматом в двух точках на расстоянии 5 мм

от галтели. После прихваток выпускают воздух из пневматической камеры,

поднимают вал вверх и снимают его со стенда.

Принципиальная схема стенда.

1. Полукольца; 2. Рычаги; 3. Кронштейны; 4. Резиновая прокладка; 5.

Оболочка; 6. Коленчатый вал; 7. Рама; 8. Пневматическая камера.

Рис. 3.3

3. . Расчет основных параметров стенда.

Для качественного прилегания защитной металлической оболочки к

чугунному коленчатому валу требуется усилие, сжимающее резиновую прокладку,

облегающую оболочку, на 1 мм [3].

Усилие сжатия получено из закона Гука:

[pic], (3.1)

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.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7