Сравнение способов восстановления деталей

Механическая технология включает в себя несколько этапов: вырубку бортовых колец на специальном станке, порезку покрышек на крупные куски размером около 10 квадратных см., несколько операций по дальнейшему дроблению на вальцах до фракции 1-0.5 мм, очищение от металлокорда путем магнитной сепарации, за которым следует еще одна операция перетирания крошки до необходимого размера.Взрывоциркуляционная технологии заключается в том, что измельчение покрышек взрывом осуществляется в замкнутой кольцевой системе с образованием циркулирующего потока, а также в том, что пакет покрышек формируется в виде плотно упакованных слоев, а его первичное разрушение проводится в условиях свободного растяжения до момента разрушения его периферийных слоев.При этом переработка шин в резиновую крошку по технологии ударно-волнового измельчения проводится в два-три этапа.2. Практическая часть2.1. Анализ конструкции и условий работы деталиТаблица 1. Исходные данные.Вариант 9N=8000Кр = 0,5Деталь: кожух полуоси заднего моста№ детали: 500А-2401020Материал: сталь 40Х ГОСТ 4543 - 71Твердость 28…33HRCПозиция на эскизеВозможный дефектСпособ установления дефекта и средства контроляРазмер, ммпо рабочему чертежудопустимый без ремонтаЗаключение1Износ посадочных шеекКалибр-скоба НЕ82,1288,1991,18ГОСТ 2015 - 8482,1288,1991,18Ремонтировать2Износ шейки под подшипник ступицыКалибр-скоба НЕ89,9289,92РемонтироватьРассматриваемая деталь –кожух полуоси заднего моста детали: 500А-2401020 входит в задний мост автомобиля МАЗ-500А (рис. 14).Рис. 14. Задний мост:1 - колесная передача; 2 - ступица заднего колеса; 3 - тормоза задних колес; 4 - стопорный штифт кожуха полуоси; 5 - направляющее кольцо полуоси; 6 - кожух полуоси; 7 - полуось; 8 - центральный редуктор; 9 - спаренный сальник полуоси; 10 - регулировочный рычаг; 11 - разжимный кулак тормозов.Конструктивно она представляет собой полый вал, с нарезанными на одном конце шлицами и служит для восприятия изгибающих моментов от сил веса груза и собственного веса автомобиля, что позволяет разгрузить полуось заднего моста.Кожухи полуосей в связи с наличием колесных передач, кроме изгибающего момента от сил веса груза и собственного веса автомобиля, нагружены еще и реактивным крутящим моментом, воспринимаемым чашкой колесной передачи, неподвижно закрепленной на шлицевом конце кожуха. Вследствие этого к прочности кожуха предъявляются повышенные требования. Кожух изготовлен из толстостенной трубы из легированной стали 40Х ГОСТ 4543 - 71, термически обработанной для обеспечения высокой прочности. Усилия запрессовки кожуха в картер заднего моста недостаточно для удержания его от проворачивания, поэтому кожух еще дополнительно стопорится в картере заднего моста.В перегородках картера, расположенных около рессорных площадок, после запрессовки кожуха просверливают по два отверстия, проходящих одновременно сквозь картер заднего моста и кожух полуоси. В эти отверстия вставляют стальные каленые стопорные штифты 4, привариваемые к картеру заднего моста. Стопорные штифты препятствуют проворачиванию кожуха в картере заднего моста.Чтобы не ослабить картер и кожух при действии вертикальных изгибающих нагрузок, стопорные штифты устанавливают в горизонтальной плоскости.На наружных концах кожухов полуосей нарезаны эвольвентпые шлицы, на которые надета чашка колесной передачи. С той же стороны кожуха нарезана резьба для крепления гаек подшипников ступиц колес. С внутренних концов кожухов сделаны расточки под сальники 9 полуосей 7 и направляющие центрирующие кольца 5. Центрирующие кольца направляют полуось при ее установке, предохраняя сальники полуоси от повреждения. Сталь 40Х относится к относительно недорогим конструкционным материалам и широко используется в промышленности для изготовления осей, валов, штоков, колец и других улучшаемых деталей повышенной прочности.Она хорошо обрабатывается резанием, но трудносвариваема. Химический состав стали 40Х указан в табл. 2, а ее механические свойства – в табл. 3.Таблица 2 Химический состав стали 40ХГОСТ 4543 - 71.СSiMnNiSPCrCu0,36-0,440,17-0,370,5-0,8до 0,3до 0,035до 0,0350,8-1,1до 0,3Таблица 3 Механические свойства стали 40Хσ0,2 (МПа)σв (МПа)δ5 (%)ψ (%)КСU (кДж/м2НВ345590184559217В процессе эксплуатации износу подвергаются следующие поверхности детали: - посадочные шейки - изнашиваются вследствие фрикционного износа, возникающего в процессе взаимодействия посадочной поверхности ответных деталей и шеек вала; - шейка под подшипник изнашивантся вследствие фрикционного износа, возникающего в процессе взаимодействия посадочной поверхности подшипника и шейки вала.2.2 Анализ дефектов деталиДля анализа дефектов детали выделим образующие ее поверхности (рис. 1) и разобьем их на следующие группы:1 – изнашиваемые, контролируемые и восстанавливаемые;2 – изнашиваемые, контролируемые и не восстанавливаемые;3 – изнашиваемые и не контролируемые;4 – не изнашиваемые.Указанные группы сведем в табл. 4 и покажем на диаграмме, рис.15Таблица 4.Распределение элементарных поверхностей детали№п/пНаименование поверхностиГруппы поверхностей12341Торец вала+2Фаска+3Шейка вала+4Торец шейки+5Шейка вала+6Торец шейки+7Шейка вала+8Торец шейки+9Шейка вала+10Торец шейки+11Шейка вала+12Галтель+13Шейка вала+14Шлицы+15Фаска шлицов+16Резьба+17Фаска резьбы+18Торец вала+Всего шт.4--14%22,22**77,78 1 4Рис. 2.1 Группы поверхностей.Вывод: Анализ конструкции детали и карты технических требований на дефектацию позволил выявить 18 видов поверхностей. Всего поверхностей 18, при этом изнашиваемых поверхностей, не охватываемых техническими требованиями, нет.2.3. Определение количественных характеристик восстановления деталиГодовую программу определим по формуле:Nг = NmКр,где N = 8000 – производственная программа предприятия;m = 2 – количество деталей в автомобиле;Кр = 0,5Nг =8000*2*0,5 = 8000.Размер производственной партии определяем по производственной программе:где t = 10 – количество нахождения детали на складе дней;y = 1 – количество смен;253 – число рабочих дней в году.=316 деталей.Тип производства определим как среднесерийное.2.4. Выбор способов устранения дефектовВыберем способ для устранения износов шеек под подшипник.а) Определение конструкторско-технологических признаков кожуха ведущей оси:1.1 - сталь 40Х;1.2 - наружная цилиндрическая; 1.3 - сталь; 1.4 – мм; 1.5 ≈ 0,1 мм; 1.6 - неподвижная;1.7 - равномерно распределенные одного знака.По конструкторско-технологическим признакам определяем применимость способов восстановления, приведенных в табл. П 4.1 и П 4 2. согласно алгоритму, приведенному на рис 4.1[1]: напыление плазменное и электродуговое;наплавка в среде СО2 без охлаждения, с охлаждением;железнение ванное горячее и железнение ванное холодное.б). Определяем коэффициент долговечности: - для плазменного напыления Кд = 0,87; - для электродугового напыления Кд =0,56;- для наплавки в среде СО2 без охлаждения, с охлаждением Кд =0,91…1,12;- для железнения ванного горячего Кд =1,1; - для железнения ванногохолодного Кд =1,08;Исходя из критерия долговечности в качестве метода восстановления поверхности подходят наплавка в среде СО2 и железнение ванное горячее. в) Определение экономических критериев. - для наплавки в среде СО2Кп = 1,77 – 1,8;У.С. = 28,1…48 руб/м2 - для железнения ванного горячего Кп = 2,0 – 2,25;У.С. = 29,7…34,8 руб/м2Таким образом, окончательно выберем железнение ванное горячее.1.1 - сталь 40Х;1.2 - наружная цилиндрическая; 1.3 - сталь; 1.4 –1.5 ≈ 0,1 мм; 1.6 - неподвижная;1.7 - равномерно распределенные одного знака.Учитывая схожесть геометрических размеров и типа соединения с предыдущим случаем выберем аналогичный способ восстановления.2.5. Выбор технологических базПри выборе технологических баз для операций восстановления необходимо руководствоваться следующими принципами: - базовая поверхность не должна быть изношенной; - целесообразно в качестве базовых поверхностей выбирать те же, что использовались при изготовлении детали; - принятая технологическая база должна сохраняться на всех операциях технологического процесса (принцип постоянства баз), если это невозможно, то за следующую базу необходимо принимать обработанную поверхность детали, которая размерно связана непосредственно с обрабатываемой; - при выборе технологической базы необходимо помнить, что поверхность (или совокупность поверхностей, которые образуют технологическую базу) должна оставлять детали минимальное и в то же время достаточное число степеней свободы.Исходя из этих требований в качестве базовой поверхности выберем внутренние цилиндрические поверхности детали.2.6. Структура технологического процесса восстановления деталиСтруктуру технологического процесса восстановления детали представим в виде таблицы 2Таблица 2.2Технологический процесс восстановления ведущей цилиндрической шестерни 5320-2402110-10.Подготовительные этапыМойка и очисткаОперация005.МоечнаяМойка и очисткаОценка технического состоянияОперация010.ДефектовочнаяИзмерительный контроль дефекта1.015.ДефектовочнаяИзмерительный контроль дефекта 2.Этапы восстановленияВосстановление поверхностиОперация020ШлифовальнаяУстранение (грубое) дефектного слоя025ШлифовальнаяУстранение (грубое) дефектного слоя030ШлифовальнаяУстранение (грубое) дефектного слоя035ШлифовальнаяУстранение (грубое) дефектного слоя040ГальваническаяНаращивание слоя металла045КонтрольнаяИзмерение после наращивания слоя металлаМеханическая обработкаОперация050ШлифовальнаяДля обеспечения требований к поверхности3055ШлифовальнаяДля обеспечения требований к поверхности 7060ШлифовальнаяДля обеспечения требований к поверхности 11065ШлифовальнаяДля обеспечения требований к поверхности 13070. КонтрольнаяПроверка геометрических параметров2.7 Разработка технологической операции нанесения материала на изношенные поверхности детали2.7.1. Расчет толщины наносимого материала на изношенные поверхности деталиРассчитаем толщину слоя покрытия, наносимого на изношенные поверхности детали.Расчёт удобно представить в виде таблиц.Таблица 2.3.Расчет толщины наносимого материала (Размер поверхности по рабочему чертежу Dн= ; L = 60мм; допустимый без ремонта размер DД= 82,12, способ восстановления –горячее ванное железнение)№ операцииНаименование операцииКвалитетОперац-ионный допуск, δi-1, ммПрипуск, Z(i-1)min, мм№ табл.0302 переход Чистовое шлифование h80,0540,06П7.2, П7.3, П7.12 [2]0301 переход Черновое шлифованиеh90,0870,4П7.2, П7.3, П7.12 [2]Итого0,1410,460,851035Устранение (грубое) дефектного слояhД = 0,04ммП6.1 [3]Толщина нанесенного материала, предназначенного для механической обработкиhН =0,04+0,5*0,851 = 0,466 ммВеличина допустимого износа поверхностиhИ =0,5(82,15-81,95) = 0,1Минимальная толщина наносимого материалаhМmin =0,466+0,1 = 0,566 ммПринимаем hМmin =0,6 ммТаблица 2.4.Расчет толщины наносимого материала (Размер поверхности по рабочему чертежу Dн= ; L = 100мм; допустимый без ремонта размер DД= 88,18, способ восстановления –горячее ванное железнение)№ операцииНаименование операцииКвалитетОперац-ионный допуск, δi-1, ммПрипуск, Z(i-1)min, мм№ табл.0302 переход Чистовое шлифование h80,0540,06П7.2, П7.3, П7.12 [2]0301 переход Черновое шлифованиеh90,0870,4П7.2, П7.3, П7.12 [2]Итого0,1410,460,851035Устранение (грубое) дефектного слояhД = 0,04ммП6.1 [3]Толщина нанесенного материала, предназначенного для механической обработкиhН =0,04+0,5*0,851 = 0,466 ммВеличина допустимого износа поверхностиhИ =0,5(88,18 – 87,98) = 0,1Минимальная толщина наносимого материалаhМmin = 0,466+0,1 = 0,566 ммПринимаем hМmin = 0,6 ммТаблица 2.5.Расчет толщины наносимого материала (Размер поверхности по рабочему чертежу Dн= ; L = 130мм; допустимый без ремонта размер DД= 91,18, способ восстановления –горячее ванное железнение)№ операцииНаименование операцииКвалитетОперац-ионный допуск, δi-1, ммПрипуск, Z(i-1)min, мм№ табл.0302 переход Чистовое шлифование h80,0540,06П7.2, П7.3, П7.12 [2]0301 переход Черновое шлифованиеh90,0870,4П7.2, П7.3, П7.12 [2]Итого0,1410,460,851035Устранение (грубое) дефектного слояhД = 0,04ммП6.1 [3]Толщина нанесенного материала, предназначенного для механической обработкиhН =0,04+0,5*0,851 = 0,466 ммВеличина допустимого износа поверхностиhИ =0,5(91,18 – 90,98) = 0,1Минимальная толщина наносимого материалаhМmin = 0,466+0,1 = 0,566 ммПринимаем hМmin = 0,6 ммРасчет толщины наносимого материала (Размер поверхности по рабочему чертежу Dн= ; L = 130мм; допустимый без ремонта размер DД= 89,92, способ восстановления –горячее ванное железнение)№ операцииНаименование операцииКвалитетОперац-ионный допуск, δi-1, ммПрипуск, Z(i-1)min, мм№ табл.0302 переход Чистовое шлифование h80,0540,06П7.2, П7.3, П7.12 [2]0301 переход Черновое шлифованиеh90,0870,4П7.2, П7.3, П7.12 [2]Итого0,1410,460,851035Устранение (грубое) дефектного слояhД = 0,04ммП6.1 [3]Толщина нанесенного материала, предназначенного для механической обработкиhН =0,04+0,5*0,851 = 0,466 ммВеличина допустимого износа поверхностиhИ =0,5(89,95 – 89,75) = 0,1Минимальная толщина наносимого материалаhМmin = 0,466+0,1 = 0,566 ммПринимаем hМmin = 0,6 мм2.8. Проектирование операцийИсходные данные:Деталь - кожух полуоси заднего моста500А-2401020;материал - сталь 40Х ГОСТ 4543 - 71;масса детали – 22,3 кг;Dд= ; L = 60мм;Dд= ; L = 100мм;Dд= ; L = 130мм;Dд= ; L = 130мм; hMmin = 0,6 мм;партия деталей n = 316 шт.Способ наращивания - горячее ванное железнение; оборудование –фаолитовая ванна для оставливания;приспособление – подвеска (два крюка);загрузка деталей – электротельфером;[9]; масса приспособления –10 кг;а=0,02 дм2/л;Vв = 1300 л;fд = 11,697 дм2;К = 1,13;Ки = 0,85;Дк = 50 А/дм2;[9]Количество деталей, одновременно загружаемых в ванну, равно:=2.Масса приспособления с деталями в ванной:m = 10+22,3*2 = 54,6.Время на загрузку деталей в основную ванну (вспомогательное неперекрываемое) при расстоянии перемещения до 5 м составляет Тв.н. = 0,7 + 0,3 = 1,0 мин.Продолжительность (основное время) железнения равно:= 72 мин.Оперативное неперекрываемое время Топ.н. = 4,33 мин.Тогда =51,4 мин.2.9. Схема сборки сборочной единицыПружинный энергоаккумуляторОбозначениеНаименованиеКоличество5301-3519160Энергоаккумулятор в сборе1100-3512063О-образное кольцо15301-3519139Чехол защитный1100-3519162Цилиндр в сборе1100-3519168Пружина1100-3519170Поршень цилиндра в сборе1100-3519178Кольцо направляющее1100-3519180Уплотнитель15301-3519186Толкатель1100-3519189О-образное кольцо1100-3519190Фланец1100-3519282Винт1100-3519284Кольцо уплотнительное1100-3519285О-образное кольцо1100-3519288Кольцо направляющее1250510-П29Гайка8301294-П29Болт4301549-П29Болт4305545-ПШайба уплотнительная1485406-ППодшипник игольчатый упорный1485407-П29Кольцо подшипника1485318-П21Кольцо упорное1Для заданной сборочной единицы составим схему сборки изделия (см. Приложение)ЗаключениеВ первой части данной работы нами были рассмотрены и изучены некоторые теоретические вопросы ремонта, а именно, классификация способов восстановления детали; восстановление деталей класса «круглые стержни»;примеры восстановления деталей пластическим деформированием;рассеивающая способность электролита,способы улучшения равномерности покрытия и рециклинг изношенных шин. Во второй части работы нами был спроектирован технологический процесс восстановительного ремонта кожуха полуоси заднего моста 500А-2401020 автомобиля МАЗ-500А. Для этого была проанализированы условия ее работы в узле, назначение и испытываемые нагрузки, а также произведен анализ дефектов детали. Исходя из заданных условий ремонта нами была определена серийность и рассчитана производственная партия. Для заданных дефектов нами был выбран способ восстановительного ремонта –горячее ванное железнение. Выбор производился по критериям долговечности с учетом величины и характера дефектов, геометрии поверхностей, требований к ним, а также действующих на них нагрузок и экономическим критериям. Затем мы составили структуру технологического процесса восстановления детали и рассчитали необходимую толщину наносимого слоя.Для проектируемых операций восстановительного ремонта нами было выбрано оборудование, подобраны режимы, рассчитаны временные нормативы и составлена операционная карта (см. Приложение).Для заданной сборочной единицы мы составили схему сборки (см. Приложение)Таким образом, в выполненной работе были в полном объеме решены все поставленные перед нами задачиЛитература1.РК 200-РСФСР-2/1-2091-87. Задние и средние мосты автомобилей КамАЗ. Руководство по капитальному ремонту.2.Митрохин Н И. Основы технологии производства и ремонта автомобилей. Часть I: Технология машиностроения: теория, справочные материалы, контрольные задания и примеры решения задач У МАДИ (ГТУ). - М , 2002. - 203 с.3.Митрохин Н И. Основы технологии производства и ремонта автомобилей. Часть II: Технология машиностроения: теория, справочные материалы, контрольные задания и примеры решения задач У МАДИ (ГТУ). - М , 2002. - 203 с.4.Оборудование для восстановления деталей Каталог, - М .: Информагротех, 1990 -39 с5.Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей, - М.: Колос, 1981.-351 с6.Восстановление деталей машин: Справочник У Ф.И Пан- телеенко, В.П. Лялякин, В.П. Иванов, В.М. Константинов; Под ред. В.П. Иванова. - М.: Машиностроение, 2003, - 672 с7.Есенберлин Р Е. Восстановление автомобильных деталей сваркой, наплавкой и пайкой. - М : Транспорт, 1994.-256 с8.Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах / Под общ. ред. Н.П. Алешина, ГГ. Чернышева. - М.: Машиностроение, 2004 -Т.1.-624 с., Т.2.-480 с.9.Капитальный ремонт автомобилей; Справочник. Под ред. Р.Е. Есенберлина. - М.: Транспорт, 1989. - 335 с.10.Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановления деталей машин. Справочник. - М.: Машиностроение, 1989. -480 с,11.Колясинский З.С., Сархошьян Г.Н., Лисковец А.М Механизация авторемонтного производства. - М ; Транспорт, 1982. - 160 с.12.Карагодин В. И., Митрохин Н.Н. Ремонт автомобилей и двигателей. - М.: Издательский центр «Академия»: Мастерство 2000, 2002, 2005-496 с.13. Долгополов Б.П., Митрохин Н.Н ,Скрипников С.А. Методические указания по выполнению курсовой работы по курсу «Технология ремонта автомобилей и дорожных машин» / МАДИ, - М., 1991.- 72 с.