Разработка приспособления для зенкерования и развертывания клапанных гнезд головки блока

Разработка приспособления для зенкерования и развертывания клапанных гнезд головки блока

Введение

Безотказность работы двигателей сравнительно часто ограничивается из-за потери герметичности сопряжений клапана-седла. Потерю герметичности сопряжений клапана-седла, возникшую в эксплуатации, обычно устраняют регулировкой и притиркой клапанов. Необходимая герметичность сопряжения при притирке достигается в результате истирания соприкасающихся поверхностей тарелки клапана и седла. При этом наиболее трудоемким процессом является обработка рабочих фасок клапанных гнезд, зенкерование и развертывание клапанных гнезд.

К сожалению это операция на предприятии выполняется без специальных приспособлений. Для облегчения труда рабочих, повышение производительности и повышения общего уравнения производства предлагается приспособления для зенкерования и развертывания головки блока.

1. Описание приспособления по зенкерованию и развертыванию клапанных гнезд головки блока

Приспособления для зенкерования и развертывания головки блока состоит из следующих основных частей: рамы сварной конструкции, плиты кондукторной, пальце установочного, прихвата, направляющих втулок, прижимных винтов.

Принцип работы приспособления для зенкерования и развертывания головки блока заключается в следующем. Головку блока после разборки и мойки помещают на основание приспособления. Для того, чтобы при работе не происходило колебаний головки блока, его укладывают на пластины находящиеся на основании. Затем прихватами ослабляют крепление кондукторной плиты к основанию и передвигают ее вдоль головки до совпадения отверстий во втулках кондукторной плиты с гнездами клапанов. Чтобы избежать большого биения конической поверхности седла-клапана относительно поверхности отверстия под клапан, для более точного зенкеровании и развертывания используют установочный палец, а направляющий в стержень развертки при обработке платно вводят во втулку. Затем прихватами закрепляют кондукторную плиту к основанию для избежания смещения ее при обработке и производят обработку головки блока. Затем эти операции повторяют при дальнейшей обработке остальных гнезд клапанов.

После выполнения всей работы ослабляют крепление кондукторной плиты и головку выбирают с основания.

После окончания процесса развертывания необходимо кнопкой «стоп» выключить радиально - сверлильный станок.

2. Меры безопасности при эксплуатации приспособления

Приспособление должно эксплуатироваться в соответствии с требованиями «Правил техники безопасности и производственной ситуации для ремонтных предприятий».

Приспособление должно быть надежно закреплено. Запрещается производить работы по монтажу, ремонту или техническому обслуживанию основных частей приспособления без полного обеспечения безопасности.

Лица, обслуживающие приспособление, должны пройти по общим правилам техники безопасности и производственной санитарии, а так же по мерам безопасности при работе с приспособлением.

3. Техническое обслуживание приспособления

Ежедневно проверять надежность болтовых и шплинтовых соединений

Ежедневно проводить уборку рабочего места после работы.

Ежедневно перед началом работы проверять прочность конструкции.

Регулярно, но не реже одного раза в 10 дней производить смазку направляющих.

4. Расчет основных узлов и деталей приспособления

Основные требования при проектировании сварных конструкций - обеспечение равнопрочности шва и соединяемых ими детали. В соответствии с этим требованием в зависимости от размеров и расположения свариваемых деталей устанавливают соответствующий тип шва данного соединения.

Проводим расчет сварочного шва крепления стойки к основанию. Необходимо определить длину шва для обеспечения требуемой надежности. Швы рассчитываются на срез по сечению, проходящему через биссектрису прямого угла. Расчетная формула [19].

где и - расчетная и предельное напряжение сварного шва на срез, МПа, МПа;

Р - нагрузка шва, Р=1230Н

k - высота катета шва, принимаем k=3мм.

L - длина сварочного шва, силе;

Длина сварного шва для стойки должна быть не менее 61см.

Проведем расчет стойки на изгиб.

Определим допустимую нагрузку по формуле:

Ркр - критическая нагрузка, Н;

где Пу - коэффициент устойчивости, Пу=4…5.

где L - длина стойки, мм;

Е - модуль продольной упругости, Е= 2,1· Н/;

I - момент инерции, ; I=3800 .

Определим напряжение, возникающее при действии силы на стойку:

F - площадь сечения стойки, мм2; F=20·750=15000 мм2.

Условие выполнено

Определим силы, действующие на нижнюю плиту основания.

Определим напряжение возникающее в плите при действии на нее сил.

где - изгибающий момент действующий на плиту, Н·м.

W - необходимый момент сопротивления сечения, W=1840 Н/мм.

- допустимое напряжение изгиба, Н/мм H/мм2.

Условие выполняется, следовательно при нагружении плиты в пределах допустимой нагрузки существенных изменений конструкции не произойдет.

Определим напряжение среза сварного шва крепления плиты.

где F - площадь среза, мм2.

5. Затраты на изготовление приспособления

Рассчитаем затраты на изготовление приспособления по формуле, [15].

где - стоимость изготовления приспособления, руб.;

- стоимость изготовления корпусных деталей, руб.;

- затраты на изготовление оригинальных деталей, руб.;

- цена покупных деталей, руб.;

- заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке конструкции, руб.;

- общепроизводственные накладные расходы на изготовление конструкции, руб.

Стоимость изготовления корпусных деталей:

где - масса материала израсходованного на изготовление рамы, кг;

- средняя стоимость 1 кг готовых деталей, руб.;

На основании [15]

Затраты на изготовление оригинальных деталей определим по формуле:

где - заработная плата производственных рабочих, занятых на изготовлении оригинальных деталей с учетом дополнительной заработной платы и начислений по ЕСН, руб.;

- стоимость материала заготовок для изготовления оригинальных деталей, руб.;

где - заработная плата производственных рабочих, руб.;

- дополнительная заработная плата, руб.;

- начисления по ЕСН, руб.;

где - средняя трудоемкость на изготовление отдельных оригинальных деталей, час.;

- часовая ставка рабочих, исчисляемая по среднему разряду, руб/час;

- коэффициент, учитывающий доплаты к основной заработной плате; принимаем

На основании [15, с. 127] и принимаем на основании данных бухгалтерских документов

где - средняя цена 1 кг материала заготовки; руб.;

На основании [15, с. 125] принимаем

- масса заготовки, кг; - на основании определения массы оригинальных изделий расчетным путем.

Определим затраты на сборку:

где - основная заработная плата производственных рабочих занятых на сборке конструкции, руб.;

- дополнительная заработная плата, руб.;

- начисления на ЕСН, руб.;

где - нормативная трудоемкость на сборку конструкции, чел·час;

- средняя тарифная ставка, руб/час;

где - коэффициент, учитывающий соотношение между полным и оперативным временем сборки;

У - общее время сборки элементов конструкции.

На основании [15, с. 128] определим:

время на завертывание болтов:

время на сверление местных отверстий:

время на выполнение сварочных работ:

время на нарезание резьбы:

Итого

Определим общепроизводственные накладные расходы:

где - основная заработная плата производственных рабочих, участвующих в изготовлении конструкции, руб.;

- процент общепроизводственных накладных расходов;

Исходя из данных [15, с. 179], определяем

Определим стоимость покупных деталей. Она определяется суммированием стоимостей всех используемых в разработке покупных деталей. На основании данных организаций, продающих эти изделия имеем:

Определим затраты на общехозяйственные накладные расходы.

где - общехозяйственные накладные расходы, руб.;

- процент общехозяйственных накладных расходов;

Пользуясь [15, с. 179] определим, что

Определим общие затраты на изготовление приспособления:

Себестоимость изготовления приспособления

6. Технология восстановления детали

Восстановление деталей в ремонтном производстве особенно в настоящее время имеет огромное значение, так как затраты на новые запасные части очень большие. Применение при ремонте восстановленных деталей снижает себестоимость ремонта на 20%.

Разработаем технологию восстановления детали-головки цилиндров. Для этого необходимо составить карту эскизов, маршрутную карту, операционные карты восстановления дефектов. Эта документация представлена на листе графической части дипломного проектирования.

Наиболее частой неисправностью головки цилиндров является износ рабочей фаски клапанных гнезд. Проявляется этот дефект в повышенных утопаниях клапанов, что в свою очередь служит одной из причин мощностных и экономических показателей двигателя.

Восстановление клапанных гнезд - одно из наиболее сложных трудоемких и ответственных операций. Изношенные гнезда головки цилиндров восстанавливают несколькими способами.

При небольших износах клапанов и гнезд герметичность сопряжения может быть восстановлена притиркой клапанов к гнездам. При больших износах клапанных гнезд их ремонтируют, восстанавливая геометрическую форму, ширину фаски и ее расположение.

Перед восстановлением головок блока цилиндров их нужно вымывать, очистить и дефектовать.

При дефектации для обнаружения трещин проводят визуальный осмотр и испытания головок на гидравлическую плотность на стенде КИ - 4806 или ОР - 6605-02 под давлением 4 МН/м2 в течении 3 мин. После этого проверяют состояние клапанных гнезд, измеряя износ специальными шаблонами.

После дефектации распространенным способом ремонта гнезд является фрезерование. Для этого применяют набор специальных фрез (зенковок), в количестве четырех штук.

Обрабатывают седла на вертикально - сверлильном станке 2Н135 с применением специального режущего инструмента, позволяющего одновременно обрабатывать фаски под разные углы. Операции выполняют в такой последовательности, например, у головок цилиндров дизелей ЯМЗ. Седло впускного клапана фрезеруют тремя зенкерами с углом 120є до получения чистой поверхности, фрезеруют верхнюю кромку рабочей фаски зенкером с углом 150є, а нижнюю - с углом 60є до ширины рабочей фаски 1,5-1,8 мм, затем шлифуют рабочую фаску до ширины 2,0-2,5 мм. При этом режимы резания составят: S=2,3 мм/об, n=125 об/мин, V=20 м/с. В аналогичном порядке выполняют обработку гнезд и у других моделей двигателей.

Седло выпускного клапана - фрезеруют рабочую фаску двумя зенкерами сначала с углом 90є, затем с углом 150є до ширины 1,4-1,8 мм, затем шлифуют рабочую фаску до ширины 1,5-2,0 мм. Ширина обрабатываемой фаски должна соответствовать техническим требованиям на ремонт головки блока. Биение конической поверхности седла клапана относительно поверхности отверстия под клапан во втулке допускается не более 0,03-0,05 мм. Чтобы этого добиться, направляющий стержень фрезы при обработке седла плотно вводят во втулку.

В последнее время вместо фрез применяют зерновки с твердосплавными пластинами. Обработку гнезд впускных клапанов двигателей ЯМЗ - 238 НБ, А - 41 и др. проверяют под углами 30є, 60є и 15є.

Гнезда обрабатывают (зенкуют) с помощью плавающей оправки, которая позволяет исключить погрешность в обработке клапанных гнезд из-за неисправности шпинделя станка и обрабатываемых поверхностей. Из

технических условий на ремонт головок определяют частоту вращения зенкера n=140 об/мин; скорость резания V=20,4 м/с, подачу S=0,85 мм/об. При наличии раковин, рисок гнезда зенкуют до удаления дефекта, стремясь снимать минимальный слой металла.

После фрезерования гнезд для обеспечения плотного прилегания к ним клапанов при сборке головки требуется притирка фаски клапана к гнезду. На передовых мотороремонтных заводах в направляющие втулки вставляют цинковые стержни, и при этом исключается износ направляющих втулок в процессе фрезерования. Угол заточки чистовых фрез несколько увеличен (на 1% по сравнению с углом заточки клапана). Это обеспечивает плотное прилегание клапана к гнезду без последующей притирки.

После этого проверяют биение рабочей фаски гнезда относительно оси направляющей втулки клапана, которое не должно превышать для большинства двигателей 0,06 мм.

Предельный (выбраковочный) диаметр гнезда клапана устанавливается по величине утопания тарелки нового (нормального размера) клапана или калибра.

После механической обработки производится контроль гнезда: проверяют угол фаски выпускного клапана. Проверку проводят комплектом оправок 9695Р-030 3 шт. и калибр 9534-031 - 2 шт.

Проверяют угол фаски впускного клапана (калибр 9534-032 - 2 шт).