Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Автомобильный транспорт развивается качественно и количественно бурными темпами. В настоящее время ежегодный прирост мирового парка автомобилей равен 10-12 млн. единиц, а его численность - более 400 млн. единиц.

Автомобили марки Фольксваген составляют порядка 20% всего автомобильного парка нашей страны среди подержанных иномарок. В основном это автомобили с большим пробегом, поскольку их рыночная стоимость намного меньше нового автомобиля и следовательно намного доступнее массовому автолюбителю. При этом автомобили марки Фольксваген пользуются заслуженной популярностью у автовладельцев нашей страны. Этим и объясняются столь внушительные цифры. Однако есть и оборотная сторона в сложившейся обстановке. Зачастую двигатель такого автомобиля находится в плачевном состоянии и требует капитального ремонта уже в первые месяцы эксплуатации. При этом одной из самых дорогостоящих запасных частей является коленчатый вал. Коленчатый вал также является одной из самых нагруженных частей двигателя и, следовательно, наиболее подвержен износу, нежели прочие детали.

В современном машиностроении применяются различные конструкционные материалы. Однако и до настоящего времени чугун является одним из основных конструкционных материалов. Например, вес чугунных отливок составляет до 50% веса машин. Это обусловливается простотой и относительной дешевизной изготовления чугунных деталей, хорошими литейными свойствами чугуна, его высокой износостойкостью, малой чувствительностью к концентраторам напряжений, способностью гасить вибрацию и т. д.

Одной из актуальных задач стоящих перед организациями, эксплуатирующих автомобильную технику, является продление срока службы отработавших деталей, в том числе и чугунных. Сварка и наплавка чугуна широко применяется при ремонте вышедшего из строя различного оборудования. Однако она связана со значительными трудностями. Это связано с тем, что металл шва и околошовной зоны очень склонен к образованию твердых непластичных структур (ледебурита, мартенсита) и трещин вследствие больших скоростей охлаждения при сварке и наплавке, низкой прочности чугуна и почти полного отсутствия пластичности. Это осложняет решение многих вопросов, связанных с разработкой сварочных материалов (электродов, проволоки, флюсов и др.) для сварки чугуна.

Немецкий автомобильный концерн Volkswagen-Audi широко применяет в двигателях своих автомобилей детали из чугуна. Одной из них является коленчатый вал.

Целью дипломного проекта является разработка технологического процесса восстановления чугунных коленчатых валов двигателя Фолькваген модели AHL позволяющего избежать выше перечисленных недостатков с возможностью применения в небольших ремонтных подразделениях МПС РФ.

Большую работу по изучению процессов, протекающих при сварке и наплавке чугуна, провели исследователи: Доценко Г.Н., Доценко Н.И., Луппиан Г.Э. и др. Работы этих исследователей использованы в дипломном проекте.

1. Анализ производственной деятельности

Анализ существующей системы То и ТР в ЗАО «АТ-Транспорт»

ЗАО «АТ-Транспорт» г. Выборга является одним из самых крупных автотранспортных предприятий ленинградской области, осуществляет перевозки, как по области, так и по территории Северо - Западного региона и стран СНГ.

В послевоенные годы, являлась базовой конторой, по организации перевозок в интересах города и области. В 1980 году численность рабочих составляла 167 ч. Автопарк предприятия насчитывал порядка 150 единиц техники.

В последние годы предприятие испытывало определенные трудности, связанные с переходом экономики к рыночным отношениям, вследствие чего значительно понизились показатели производства, сократился автопарк, из-за устаревания большого количества техники, сокращения числа рабочих. В течение четырех последних лет наблюдается тенденция к сокращению парка, в результате списания старой техники и частичной продажи, с целью минимизировать налоговые затраты, а так же оставить наиболее работоспособную технику и покупать новую. У предприятия есть все предпосылки, для того чтоб стать прибыльным, и одним из крупнейших по всей области.

Современное автотранспортное предприятие представляет собой сложное эксплуатационно-производственное подразделение с большим количеством и разнообразием функциональных взаимосвязей, возникающих между различными службами АТП как в процессе эксплуатации, так и в процессе производства ТО и ремонта. Естественно, что множество функциональных взаимосвязей требует постоянного их регулирования, оперативного вмешательства в ход технологического процесса, устранения возникающих конфликтных ситуаций.

1.1 Структура технической службы

Техническая служба ЗАО «АТ-Транспорт» состоит из следующих основных производственных участков и отдельных подразделений:

- комплексный участок ТО и диагностики;

- комплексный участок текущего ремонта (постовые работы);

- комплексный участок подготовки производством;

-отдел управления производством;

- технический отдел;

- отдел главного механика;

- отдел снабжения;

- отдел технического контроля.

Производственная структура

Производственная структура технической службы ЗАО «АТ-Транспорт» устанавливает количество, размещение, специализацию и численность производственных подразделений, уровень централизации и концентрации производства.

Производственная структура определяется перечнем реализуемых производственных и вспомогательных функций, которые, в свою очередь, зависят от видов и объемов внешних связей автоколонны с Авторемонтным заводом, Центр КамАЗ, обслуживающими, строительными организациями, магазинами, ПТБ и другими предприятиями и организациями нашей республики. При полном и стабильном удовлетворении внутренних потребностей автоколонны, может не организовываться внешнее сотрудничество. К таким видам работ относят:

· Капитальный ремонт автомобилей, агрегатов, узлов, приборов.

· Реставрация и восстановление деталей.

· ТО-2 и сопутствующий ему ремонт отдельных марок подвижного состава.

· Ремонт оборудования и оснастки.

· Техническая помощь автомобилей на линии.

· Работа по строительству и реконструкции зданий и сооружений.

Централизованное производство

В ЗАО «АТ-Транспорт» организуются подразделения централизованного производства по следующим типам и видам работ:

Таблица 1.1

Виды работ

1) ТО-2;	10)Ремонт двигателей;
2)Диагностика поэлементная;	11)Ремонт агрегатов;
3)Жестяницкие работы;	12)Обойные;
4)Замена агрегатов;	13)Ремонт электрооборудования;
5)Кузовные работы;	14)Ремонт аккумуляторов;
6)Кузнечно-рессорные работы;	15)Ремонт топливной аппаратуры;
7)Малярные работы;	16)Сварочные работы;
8)Медницкие работы;	17)Столярные работы;
9)Слесарно-механические;	18)Шиномонтажные работы.

Подразделения производства объединены в следующие производственные комплексные участки:

Комплекс технического обслуживания и диагностики (ТОД) объединяет подразделения, выполняющие:

- ЕО автомобилей, поступающих на ТО-2 или для ремонта, а также автомобилей, располагающихся на основной территории;

- ТО-2;

- ремонтные работы;

- сопутствующие ремонты;

- диагностику.

Комплекс текущего ремонта ТР объединяет подразделения, выполняющие ремонтные работы непосредственно на автомобилях:

- замена агрегатов, узлов, приборов, деталей и связанные с ним крепежно-регулировочные работы;

- кузовные;

- малярные;

- сварочные;

- столярные;

- шиномонтажные.

Комплексы ТОД и ТР обслуживают также подвижной состав, поступающий на ремонт и обслуживание от сторонних организаций.

Комплекс ремонтных участков (РУ) объединяет ремонтные участки, выполняющие ремонт снятых агрегатов, узлов, приборов, реставрацию и изготовление деталей.

Подразделения подготовки производства

В целях обеспечения стабильности основного производства ТО и ремонта, а также сокращения непроизводственных затрат времени у рабочих производственного персонала в ЗАО «АТ-Транспорт» организуется комплекс подготовки производства, в состав которого входят следующие подразделения:

1)Промежуточный склад;	4)Разборочно-деффектовочный участок;
2)Комплектовщики;	5)Инструментальный участок;
3)Транспортный участок;	6)Участок технической помощи.

Организационная структура управления технической службой

Техническую службу ЗАО «АТ-Транспорт» возглавляет главный инженер, обязанности и права которого вытекают из задач технической службы.

Организационная структура управления технической службой автоколонной строится на основе рационального сочетания централизации функции управления. Она состоит из следующих структурных подразделений:

- отдел управления производством;

- технический отдел;

- служба главного механика;

- отдел МТС;

- отдел технического контроля.

Отдел управления производством обеспечивает планирование, контроль и оперативное управление работой всех производственных комплексов, а также административное и оперативное руководство подразделениями комплекса подготовки производства.

Технический отдел разрабатывает планы и мероприятия по развитию производства и совершенствованию деятельности производственно - технической службы, внедрению новой техники, НОТ, организует и контролирует выполнение:

· разрабатывает мероприятия по охране труда и технике безопасности;

· организует рационализаторскую и изобретательскую деятельность;

· осуществляет работы по привязке нормативной, технологической и технической документации;

· анализирует научно техническую информацию с целью использования имеющегося опыта достижений науки и техники;

· проводит техническую учебу;

· осуществляет работы по составлению технических нормативов, конструированию нестандартного оборудования, реконструкцию;

· организует работу в области внедрения и соблюдения стандартов метрологического обеспечения.

Отдел главного механика осуществляет содержание в технически исправном состоянии зданий, сооружений, энергосилового и санитарно-технического оборудования, а также содержание и ремонт производственного оборудования и инструментальной оснастки, контроль за правильностью их использования, изготовление нестандартного оборудования.

Отдел снабжения обеспечивает бесперебойное материально-техническое снабжение ЗАО «АТ-Транспорт» и организует работу складского хозяйства.

Отдел технического контроля организует контроль технического состояния подвижного состава:

· осуществляет контроль качества работ, выполняемых всеми производственными подразделениями, а также качество продукции предприятий, услугами которой пользуется автоколонна;

· обеспечивает контроль качества выполняемых работ при ТО и ремонте;

· осуществляет контроль технического состояния подвижного состава при его приеме и выпуске на линию;

· осуществляет анализ причин низкого уровня технического состояния и анализом возникновения неисправностей подвижного состава, качество работы по ТО и ремонту;

· разрабатывает и осуществляет мероприятия по совершенствованию деятельности ОТК;

· осуществляет контроль за состоянием и эксплуатацией оборудования, приборов и инструментов.

Управление технической службой

Производство ТО и ремонта возглавляет начальник производства предприятия, которому подчиняются начальники (бригадиры) комплексов ТОД, ТР, РУ. Начальникам комплексов подчиняются мастера участков и бригадиры.

Оперативное управление подразделениями комплексов осуществляет отдел управления производством. В административном подчинение у начальника отдела управления производством находится начальник комплекса подготовки производства, которому в свою очередь подчинены заведующие промежуточным складом и мастера или бригадиры участков.

1.2 Анализ технико-экономических показателей ЗАО «АТ-Транспорт»

Анализ технико-экономических показателей производим по данным производственного, торгово-финансового плана, производственно-технического паспорта и годовых отчетов предприятия.

Таблица 1.2

Состав основных производственных фондов

Показатели	2005	2006	2007	2008	2009	2004-2009 г. %
Среднегодовая стоимость основных производственных фондов, тыс. руб.	68325	70092,4	77404,8	75607,1	81147,9	18,76
в том числе:
здания и сооружения	14424,6	14636,2	14952,6	15156,4	15652,4	10,5
оборудования и машины	53900,4	55456,2	62452,2	60450,7	65495,5	1,21

Производственная площадь в ечение последних пяти лет не изменилась в количественном соотношении и составляет - 14700 м².

Из этой таблицы видно, что стоимость ОПФ с каждым годом увеличивается, причем это увеличение происходит за счет повышения стоимости оборудования и машин в следствии либеризации цен и увеличения цен на строительные материалы.

Динамику развития ЗАО «АТ-Транспорт» за последние пять лет можно проследить по данным, приведенным в таблице 1.2.

Объем реализации работ и услуг с каждым годом увеличивается. Количество автомобилей остается практически одним и тем же, но автопарк не стареет, т.к. ежегодно закупаются новые автомобили, а старые, выработавшие свой ресурс, списываются. С каждым годом повышается спрос на грузоперевозки, уже в 2009 году грузоперевозки возросли на 20%.

Сложившийся коллектив не меняется, из года в год численность работников остается одним и тем же - это говорит о том, что на предприятии хорошая заработная плата, обеспечена охрана труда.

Таблица 1.3

Динамика основных показателей

Показатели	2005	2006	2007	2008	2009	2004-2009г. %
Среднесписочное количество а/м, ед.	235	237	238	234	236	1
Общий тоннаж (грузоподъемность), т	2012	2057	2083	2003	2046	1,01
Общий пробег, тыс. км	1175	1180	1193	42	1201	1,02
Перевезено тонн, тыс. т.	355,4	277,2	256,4	385,9	458,2	1,28
Выполнено т/км, тыс. т/км	13994,2	10905,6	12045,4	16425,7	29054,2	2,08
Средняя грузоподъемность 1 автомобиля, т	8,75	8,76	8,45	8,74	8,75	0
Объем реализации работ и услуг, всего, тыс. руб.	112801,5	114892,3	116703	118654	119994	1,06
Численность работников, чел.	351	356	359	361	363	1,034
Средняя заработная плата, руб.	2561	3132	3410	4136	4456	1,73
Прибыль, руб.	1145284	1567200	1015000	1734000	1751000	1,528
Рентабельность, %	10,5	13	11,9	2,5	13	1,24

Рентабельность предприятия остается одним из самых высоких, выше среднего по области.

На рабочих местах имеется технологическая документация по приемке, мойке, очистке, разборке, дефектовки, комплектации, сборке, обкатке, испытании, окраске и сушке. Имеются средств контроля, в том числе универсальные приборы, контрольно-измерительная аппаратура, испытательные стенды. В службе технического контроля имеются журналы: регистрации входящего контроля, операционного контроля, приемки продукции, внутрицехового брака, учета сдачи продукции с первого предъявления, регистрации параметров, регистрация рекламаций заказчиков.

Таблица 1.4

Число актов рекламаций и затраты на устранение дефектов

Показатель	2005	2006	2007	2008	2009
Число принятых рекламаций	2	4	13	12	7
% от общего числа отремонтированных изделий	0,23	0,85	2,1	1,87	1,6
Трудоемкость устранения дефектов, час	11	41	136	131	72
Себестоимость устранения дефектов, руб.	3750	5700	27000	29050	9170

Как видно из таблицы 1.4 каждый год происходит брак. Причиной этого брака является большая погрешность станков, приспособлений и инструментов находящихся в эксплуатации. На устранения затрачиваются большие средства, которые можно было избежать.

Из всех приведенных данных о хозяйстве видно, что имея потенциал финансовый, трудовой и материальный, оно не развивается должным образом. На предприятии нет участка по организации и технологии обслуживания и ремонта технологического оборудования. Каждый год выходит из строя технологическое оборудование. Ремонтом занимаются неквалификацированные рабочие, которые должным образом не следят за оборудованием. Из-за этого происходят необоснованные ремонтные затраты, что не может не сказываться на качестве ремонта автопарка. Происходит простой, а это убытки в десятки тысяч рублей. В дипломном проекте разработаны мероприятия по организации и технологии обслуживания и ремонта технологического оборудования ЗАО «АТ-Транспорт».

1.3 Цель и задачи дипломного проекта

Цель: Организовать ТО для автомобилей ЗАО «АТ-Транспорт» и спроектировать участок по ремонту тормозных механизмов.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. Выполнить расчеты, связанные с трудоемкостью ремонтной мастерской, с определением числа основных рабочих, с определением производственных площадей;

2. Подобрать необходимое оборудование;

3. Выполнить планировку участка по ремонту коленчатых валов;

4. Разработать технологический процесс по восстановлению коленчатого вала;

5. Разработать приспособление для упрочнение коленчатого вала, с целью увеличения производительности и снижения трудоемкости.

2. Расчет трудоемкости работ по обслуживанию и ремонту АТС и оборудования

2.1 Расчет объемов работ по ремонту оборудования и уходу за ним

Для расчета объемов ремонтных работ и производственной программы ремонтной мастерской предприятия требуются следующие исходные данные: число машин и оборудования по видам и маркам; план-график ремонтов и осмотров машин и оборудования; система показателей и нормативов, с помощью которых определяют продолжительность ремонта каждой единицы оборудования, затраты труда; потребность в запасных частях и ремонтных материалах.

Для ремонтных мастерских отдельных предприятий или их небольших групп число ремонтно-обслуживающих воздействий и объем ремонтных работ определяют помашинным методом расчета.

Помашинный метод расчета заключается в определении требуемого годового числа ремонтов и осмотров по каждой конкретной машине, исходя из ее фактического срока эксплуатации до начала планируемого периода.

Число ремонтно-обслуживающих воздействий в планируемом году определяют из плана-графика ремонтов и осмотров, а объем ремонтных работ по каждой единице оборудования может быть определен по формуле:

где - трудоемкость осмотров и ремонтов единицы технологического оборудования, ч; - соответственно количество капитальных, средних, текущих ремонтов и осмотров оборудования; - коэффициенты, учитывающие соответствующие виды ремонтов и осмотров оборудования, ч; R - категория сложности ремонта машины [2]

Числовое значение категории сложности для технологического оборудования определяется по следующей формуле:

где - трудоемкость капитального ремонта машины, ч; r - трудоемкость капитального ремонта одной условной единицы, ч (обычно r = 35) [2].

Трудоемкость капитального ремонта условной единицы оборудования по видам работ приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Трудоемкость капитального ремонта условной единицы оборудования по видам ремонтных работ, ч.

Виды ремонта	Виды работ
	слесарные	станочные	прочие	всего
Ремонт технологического оборудования
Осмотр	432,663		185,427	618,09
Текущий ремонт	629,244	188,7732	80,9028	898,92
Средний ремонт	1582,7	474,81	203,49	2261
Капитальный ремонт	1172,5	351,75	150,75	1675
Удельный вес к суммарной трудоемкости, %	70	21	9	100

Для оборудования, не имеющего табличного значения категории сложности, в том числе и импортного, оно рассчитывается самим предприятием на основе статистических данных или по аналогии с однотипными машинами и устанавливается как временная величина.

Категории сложности и нормы времени на ремонтные работы для различных видов технологического оборудования могут быть также взяты из различных справочников.

Суммарная годовая трудоемкость осмотра и ремонта технологического оборудования предприятия (цеха, участка) определяется по формуле:

где m - количество единиц оборудования предприятия.

Результаты расчета трудоемкости ремонта технологического оборудования на планируемый период должны быть представлены в виде таблицы приложение 1.

2.2 Состав производственных и вспомогательных участков

Состав участков принимают исходя из технологических процессов ремонта машин и данных проектов ремонтных предприятий.

Различные виды ремонтных мастерских могут включать в себя следующие производственные участки: наружной очистки и мойки, диагностирования, разборочно-моечный, дефектации и комплектации, ремонта электрооборудования, медницко-жестяницкий, испытательный, ремонтно-монтажный с отдельным помещением для регулировки и окраски, кузнечно-сварочный, слесарно-механический, столярно-обойный и т.д. Кроме того, предусматривают вспомогательные помещения: инструментально-раздаточную кладовую, контору, санитарно-бытовой узел, комнату отдыха, в отдельном здании должна находиться газогенераторная.

2.3 Проектирование участка для восстановления чугунных коленчатых валов двигателя Volkswagen AHL

2.3.1 Расчет количества оборудования и его загрузки

Определение количества станков для обработки чугунных коленчатых валов произведено по технико-экономическим показателям [16].

,

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:

;

На токарные операции принимаю 1 станок

2.3.2 Расчет количества рабочих и обслуживающего персонала

Расчет количества рабочих станочников произведен по количеству принятого оборудования табл. 2.2.

Таблица 2.2

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 дозагрузить 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.

2.3.3 Расчет производственных площадей

Расчет площадей участка восстановления чугунных коленчатых валов произведен по нормам технологического проектирования предприятий машиностроения [23] и занесен в табл. 2.9.

,

где - общая площадь, занимаемая оборудованием;

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

Таблица 2.3

,

2.3.4 Разработка и обоснование схем планировки оборудования

Ширина пролета участка принята В = 18 м.

Длина занимаемая участком:

,

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.

3. Технологическая часть

чугунный коленчатый вал

3.1 Описание изделия и технические условия на ремонт чугунного коленчатого вала

Чугунные коленчатые валы в автомобильных двигателях стали применять с 1960 года [3]. Аналогом немецкого материала коленчатых валов являются высокопрочные чугуны. Высокопрочные чугуны по ГОСТ 7293-85 делятся на два класса: перлитные (ВЧ 45-0; ВЧ 50-1,5; ВЧ60-2) и ферритные (ВЧ 40-0; ВЧ 40-6). Большое применение нашли чугуны перлитного класса благодаря высокой прочности и износостойкости.

Рис. 3.1 Чугунный коленчатый вал двигателя Vokswagen AHL

В табл. 3.1 приведены сведения о прочностных свойствах высокопрочного, серого, модифицированного, ковкого чугунов и стали 45 [1].

Таблица 3.1

Из табл. 3.1. видно, что основные механические свойства перлитного высокопрочного чугуна примерно такие же, как и у стали 45 и значительно выше, чем у других чугунов. При этом себестоимость отливок из высокопрочного чугуна в 2-2,5 раза ниже по сравнению с себестоимостью отливок из ковкого чугуна и поковок стали 45 [3].

Усталостная прочность

Применение высокопрочного чугуна взамен стали 45, для изготовления коленчатых валов стало возможным благодаря его высокой усталостной прочности. Соотношение по усталостной прочности для стальных и чугунных образцов гладких и коленчатых валов одинаковой формы представлены в табл. 1.2 [2].

Таблица 3.2

По данным табл. 3.2. у образцов гладких валов, изготовленных из высокопрочного чугуна, предел усталостной прочности на 18% меньше, чем у образцов изготовленных из стали 45; у коленчатых валов, изготовленных из тех же металлов, эта разница равна всего 4%. Объясняется это тем, что усталостные трещины вызывающие разрушения чугунных коленчатых валов, возникают в местах концентрации напряжений на галтелях, а высокопрочный чугун сохраняет присущую всем чугунам малую чувствительность к концентрации напряжений.

Износостойкость

Высокую износостойкость высокопрочного чугуна с перлитной основой, не уступающую закаленной стали 45, большинство исследователей [4] объясняют наличием на его поверхности вскрытых графитовых включений, которые служат смазкой, а освободившиеся полости являются накопителями дополнительной смазки, необходимой при пуске и остановке двигателя.

При сравнении стальных и чугунных коленчатых валов в опубликованных работах [5,7] указывается, что при твердости стальных шеек HRC 56 их износостойкость равна износостойкости шеек чугунного коленчатого вала, при твердости шеек менее HRC 56 - меньше и при твердости более HRC 56 - больше износостойкости шеек чугунного коленчатого вала.

Технические условия на ремонт

У коленчатых валов, поступающих на сборку, масляные каналы и грязеуловители должны быть тщательно очищены от шлама.

Шатунные шейки должны иметь диаметр - 47.80-0,042 мм.

Коренные - 54-0,042 мм.

Овальность и конусность шеек коленчатого вала не должны превышать 0,01 мм.

Чистота поверхности шеек должна соответствовать 5 квалитету Ra 0,1-0,4

Длина передней коренной шейки должна быть в пределах 36,75-37,25 мм.

Длина шатунной шейки 28,0-28,2 мм.

Радиусы галтелей шатунных шеек должны быть в пределах 1,2-2,0 мм, коренных 1,2-2,5 мм.

При вращении вала, установленного в призмы на крайние коренные шейки, биение не должно превышать:

а) для средней коренной шейки - 0,02 мм.

б) для шейки под распределительную шестерню - 0,03 мм.

в) для шейки под ступицу шкива вентилятора - 0,04 мм.

г) для шейки под задний сальник - 0,04 мм.

д) фланца по торцу - 0,04 мм.

Не параллельность осей шатунных и коренных шеек - не более 0,012 мм на длине каждой шейки.

3.2 Дефекты и неисправности чугунного коленчатого вала

Коленчатый вал является высоконагруженной деталью двигателя. В процессе эксплуатации двигатель машины подвержен различным нагрузкам, в том числе и неблагоприятным, это пуск двигателя в холодных условиях, не качественное смазочное масло, работа в запыленных условиях и т. д.

Вследствие этих факторов трущиеся части коленчатого вала подвергаются повышенному износу, что в свою очередь приводит к появлению на этих поверхностях надиров, сколов, микротрещин, раковин показанных на рис. 3.2., которые могут привести к поломке коленчатого вала и выходу из строя всего двигателя.



Рис. 3.2 Дефекты чугунного коленчатого вала

3.3 Современные технологии восстановления чугунных коленчатых валов

В настоящее время чугунные коленчатые валы используются в двигателях автомобилей концерна Volkswagen-Audi, марки автомобилей VW Passat, VW Bora, VW Transporter, VW Vento. В некоторых автохозяйствах парк этих машин составляет до 60% от всего количества машин. Перестройка народного хозяйства и структурные изменения в нашей стране привели к разукрупнению автохозяйств, появлению мелких парков машин со смешанной формой собственности. Одной из задач, вставшей перед этими автохозяйствами, становится поддержание машин в рабочем состоянии при ограниченных финансовых ресурсах. По этому процесс восстановления изношенных деталей является на сегодняшний день актуальной задачей.

Существует несколько технологий восстановления чугунных коленчатых валов [3]:

Шлифовка под ремонтные размеры

Один из часто применяемых способов восстановления работоспособности коленчатых валов. Преимущества этого способа в его технологической простоте. Из оборудования требуется наличие кругло шлифовального станка и типовой оснастки к нему. Но у этого способа имеется и ряд недостатков. Потеря взаимозаменяемости деталей, потребность в деталях (вкладыши) с ремонтными размерами, наличие складских площадей под них.

Вибродуговая наплавка в водокислородной среде [9]

При этом способе восстановления наплавленный металл имеет структуру троостита, переходящую в сорбитообразный перлит с твердостью слоя HRC 42-48. Такой металл по износостойкости уступает высокопрочному чугуну, тем не менее, коленчатые валы восстановленные этим способом, обеспечивают срок службы двигателей соответствующий пробегу автомобиля 50-60 тыс. км. Сведений об усталостной прочности чугунных коленчатых валов, восстановленных наплавкой в водокислородной среде, не имеется. В целом эксплуатационные свойства таких валов изучены не достаточно, но из-за низкой в сравнении с высокопрочным чугуном износостойкости наплавленного металла этот способ наплавки не может быть рекомендован к повсеместному использованию.

Однослойная наплавка под флюсом

Этот способ наплавки исследовался в НИИАТе и КАЗНИПИАТе [3]. Для наплавки применяли проволоку разных марок, в том числе пружинную 2 класса ГОСТ 1071-81, ОВС, НП-30ХГСА, Св-08, Св-10Х13, Св-12ГС ГОСТ 792-67 и другие. Наплавку производили под флюсами АН-348А, ОСЦ-45, АН-15, АН-20 ГОСТ 9087-81 без примешивания и с примешиванием к флюсу графита, феррохрома, ферромарганца, ферромолибдена, алюминиевого порошка и других компонентов для получения наплавленного металла мартенситной структуры с твердостью HCR 56-62 без пор и трещин. Наплавку производили при разном шаге, прямой и обратной полярности, разных напряжений дуги и индуктивности сварочной цепи, скорости подачи электродной проволоки и вращения детали. Все разновидности однослойной наплавки под флюсом не дали положительных результатов. Наплавленный металл имел неоднородную структуру и твердость, содержал поры, трещины и шлаковые включения.

Газопламенное напыление проволокой или стержнями

При газопламенном напылении проволокой или стержнями распыляемый материал непрерывно подаётся в центр ацетилен-кислородного пламени и там оплавляется. С помощью распыляющего (диспергирующего) газа, например, сжатого воздуха или азота, расплавленные капли выдуваются из зоны плавления и ускоряются в направлении подготовленной детали. Газопламенное напыление проволокой является одним из самых распространенных способов с очень высоким качеством покрытия. В автомобилестроении ежегодно более сотни тонн молибдена напыляется на вилки переключателей, кольца синхронизации и поршневые кольца.

Рис. 3.3. Газопламенное напыление проволокой: 1-Ацетилен/Кислород (2)-Проволока или стержень (3)Сопло (4) Ацетилен/кислородное пламя и напыляемый материал (5) Деталь

Термическая энергия: макс 3160 0С; кинетическая энергия: до 200 м/сек; производительность 6-8 кг/час

Газопламенное напыление порошком

При газопламенном напылении порошком порошкообразные частицы напыляемого материала плавятся или оплавляются в ацетилен-кислородном пламени и с помощью расширяющегося горючего газа ускоряются в направлении подготовленной поверхности детали. Если требуется, то для ускорения порошка можно использовать ещё дополнительный газ (например, аргон или азот). Существует более 100 различных порошковых материалов.

Среди порошков различают самофлюсующиеся и термореагирующие порошки. Для самофлюсующихся обычно требуется дополнительная термообработка оплавлением ацетиен-кисородной горелкой. Термореагирующие порошки используют для подслоя, увеличивающего прочность сцепления покрываемой поверхности и основного покрытия. Термореагирующими их называют в связи с тем, что исходная частица состоит из двух «склеенных» частичек разнородных материалов, которые при нагревании в газовой струе вступают в реакцию образования интерметаллида с выделением тепла, например, Ni-Al, Al-Fe и т.д. Области применения: втулки переключения, ролики рольгангов, посадочные места подшипников, вентиляторы, роторы шнеков и т.д.

Рис. 3.4. Газопламенное напыление порошком. (1) Ацетилен/Кислород (2)Ёмкость с порошком (3)Сопло (4) Газ + Порошок (5) Ацетилен-кислородное пламя и напыляемые частицы (6) Деталь

Термическая энергия: макс 3160 0С; кинетическая энергия: до 50 м/сек; производительность 1-6 кг/час

Газопламенное напыление пластиков

Газопламенное напыление пластиков отличается от других газопламенных технологий тем, что при этом способе пластик не имеет прямого контакта с ацетилен-кислородным пламенем. В центре газопламенного пистолета имеется подающее газопламенное сопло. Вокруг два кольцевых сопла. Внутреннее для воздуха или инертного газа, внешнее кольцо для энергоносителя, ацетилен-

кислородного пламени. Процесс оплавления пластика происходит не прямо от пламени, а от нагретого воздуха и излучения. Применение: перила, кирпичные трубопроводы, ёмкости для воды, садовая мебель, маркировка

Рис. 3.5. Газопламенное напыление пластиков (1) Ацетилен/Кислород (2) порошок пластика (3) сопло с горючим газом (4) воздушная защита (5)Ацетилен-кислородное пламя (6)оплавленный пластик (7)Деталь

Термическая энергия: макс 3160 0С; кинетическая энергия: до 30 м/сек; производительность 2-4 кг/час

Сверхзвуковое газопламенное напыление (HVOF)

При сверхзвуковом газопламенном напылении происходит постоянное горение газа при высоком давлении внутри камеры сгорания, на ось которой подаётся порошкообразный напыляемый материал. Создаваемое высокое давление в камере сгорания смесью горючего газа и кислородом обеспечивает дальше в профилированном сопле необходимую высокую скорость газового потока. Благодаря этому напыляемые частицы ускоряются до больших скоростей, что ведёт к образованию чрезвычайно плотных и с отличной адгезией покрытий. Достаточная, но медленно вводимая температура приводит в процессе напыления к только незначительным металлургическим изменениям, например, минимальное образование твёрдого раствора карбидов. При этом способе напыления получаются экстремально тонкие покрытия с высокой точностью размеров. В качестве горючих газов можно использовать пропан, этан, ацетилен, водород и другие газы.

Применение: поверхности скольжения в парогенераторах, вальцы фотоиндустрии, детали нефтехимического и химического оборудования, например, насосы, шиберы, шаровые краны.

Рис. 3.6 Сверхзвуковое газопламенное напыление (HVOF) (1) горючий газ/кислород (2)Порошок + газ(3) Сопло с или без охлаждения водой(4) Горючий газ/кислородное пламя и напыляемые частицы (5) Деталь

Термическая энергия: макс 3160 0С; кинетическая энергия: до 550 м/сек; производительность 2-8 кг/чаc

Детонационное напыление

Напыление ударом пламенем является прерывистым периодическим процессом напыления. Так называемые детонационные пушки состоят выходной трубы, на конце которой находится камера сгорания. В неё вводится газопорошковая (ацетилен-кислород-порошок) смесь, поджигающаяся искрой. Образующаяся в трубе ударная волна ускоряет напыляемые частицы. Они нагреваются в фронте пламени, ускоряются до высоких скоростей в направлении подготовленной детали. После каждой детонации производится очистка камеры и трубы азотом. Очень высокое качество покрытий оправдывает во многих случаях высокие финансовые расходы.

Применение: плунжеры насосов в газовых компрессорах или насосах, рабочее колесо в паровых турбинах, газовый компрессор или расширительная турбина, накатные вальцы бумажных машин.

.

Рис. 3.7. Детонационное напыление (1) Ацетилен (2) Кислород (3) Азот (4) Напыляемый порошок (5) Устройство поджига (6) Выходная труба с водяным охлаждением (7) Деталь

Термическая энергия: макс 3160 0С; кинетическая энергия: до 600 м/сек; производительность 3-6 кг/час

Плазменное напыление

При плазменном напылении порошок внутри или снаружи плазменного пистолета плавится плазменной струёй и ускоряется в направлении покрываемой детали. Плазма генерируется электрической дугой, горящей в аргоне, гелии, азоте, водороде или их смеси. При этом происходит диссоциация и ионизация газов, они приобретают высокую скорость на выходе, и при рекомбинации отдают своё тепло напыляемым частицам.

Электрическая дуга горит между центральным катодом и водоохлаждаемым анодом. Этот способ используется при нормальной атмосфере, в защитном газе (например, аргоне), в вакууме и под водой. При соответствующем профилировании сопла возникает также сверхзвуковая плазма.

Применение: авиа- и космическая промышленность (например, лопатки турбин, плоскости входа) медицина (имплантанты), термобарьерное покрытие.



Рис. 3.8. Плазменное напыление (1) Инертный газ (2) Охлаждающая вода (3) Постоянный ток (4) Порошок (5) Катод (6) Анод (7) Деталь

Термическая энергия: до 20000 0С; кинетическая энергия: до 450 м/сек; производительность 4-8кг/час

Лазерное напыление

При лазерном напылении порошок вводится в лазерный луч через соответствующее сопло. Лазерным лучом порошок и малая часть подложки (микроны) плавятся, металлургически соединяются. Для защиты сварочной

ванны служит защитный газ. Примерами применения этой технологии могут быть локальное покрытие штампов, гибочный инструмент, гильотина.

Рис. 3.9. Лазерное напыление. (1) Лазерный луч (2) Защитный газ (3) Порошок (4) Деталь Термическая энергия: 10000 0С; кинетическая энергия:до 1 м/сек; производительность 1-2 кг/час

Электродуговая металлизация

При электродуговой металлизации две проволоки одинаковые или разные по составу плавятся электрической дугой, горящей между ними, и распыляющим (диспергирующим) газом, например, воздухом ускоряется в направлении покрываемой детали. Электродуговая металлизация процесс напыления с высокой производительностью, но пригоден только для распыления электропроводящих материалов. Перспективным является использование термореагирующих порошковых проволок. При использовании при распылении азота или аргона окисление материалов не происходит. Применение чрезвычайно широкое, например, покрытие ёмкостей, коррозионная защита металлоконструкций, деталей машин.

Рис. 3.10 Электродуговая металлизация (1) Распыляющий газ (2) Подача проволоки регулируемая (3) Сопло (4) Электропроводящая проволока (5) Деталь

Термическая энергия: до 4000 0С; кинетическая энергия: 150 м/сек; производительность 8-20 кг/час

Холодное напыление

При холодном напылении речь идёт о новом поколении сверхзвукового газопламенного напыления. Кинетическая энергия напыляемых частиц при этом увеличивается, а термическая энергия уменьшается. Тем самым можно создавать почти полностью безоксидные покрытия. Этот новый способ известен под именем CGDM (Cold Gas Dynamic Spray Method). Порошок нагревается газовой струёй до 6000 С соответствующим давлением ускоряется до скорости более 1000 м/сек и наносится непрерывным потоком на покрываемую поверхность. Поток частиц может фокусироваться от сечения размером 1,5 х 2,5 до 7 х 12 мм. Производительность напыления составляет от 3 до 15 кг в час. Лабораторные исследования показывают, что этим способом производятся покрытия с экстремально высокой адгезией и чрезвычайно плотные. В отличии от других способов газотермического напыления, при которых порошок нагревается до температуры плавления, при холодном напылении порошок нагревается всего на несколько сот градусов. Поэтому окисления порошка и покрытия не происходит, содержание окислов в покрытии ничтожное. Материал покрытия не подвергается изменениям из-затеплового воздействия.

Применение: автомобилестроение, коррозионная защита, электроника.

Рис. 3.11. Холодное напыление (1) Транспортирующий газ (2)Технологический газ (3)Сопло Лаваля (4) Сверхзвуковой поток газа с напыляемыми частицами (5) Деталь

Термическая энергия: макс 500 0С; кинетическая энергия:550-1000 м/сек; производительность 6-8 кг/час

3.4 Тенденция развития ремонтной базы в стране. Зарубежный опыт

С начала 1990 года в стране резко упали объемы автомобильных грузовых перевозок. Отсутствие финансирования государственных предприятий, либерализация цен в экономике, в том числе и не энергоресурсы привели к массовому падению производства. Высокая инфляция ликвидировала оборотные средства автохозяйств, содержание крупных автохозяйств, на несколько сот машин, стало экономически не выгодным.

Зарубежный опыт показывает [11], что в рыночной экономике наиболее эффективными становятся фирмы, которые выбрали узкую специализацию. Это либо автоперевозки, а значит гараж на 5-20 машин, либо авторемонтные работы, предприятие с наличием всего оборудования для ремонтных операций. Количество работающих на этих фирмах не превышает 25-50 человек. Во многих странах на уровне законодательства, через налоги и экономические льготы, поощряется создание именно таких, малых предприятий. Такой фирме легче приспособиться к любым изменениям на рынке. Здоровая конкуренция между этими фирмами подталкивает их к поиску и внедрению новых технологий и предоставлению больших услуг.

В настоящее время в стране большое количество грузовых автомашин находится в частных руках. Ремонт этих машин на крупных авторемонтных мастерских становится не выгодным в связи с большими накладными расходами ремонтного предприятия. Поэтому наличие мелких авторемонтных фирм с невысокими накладными расходами становится необходимостью.

3.5 Проектирование технологического процесса восстановления чугунного коленчатого вала двигателя Volkswagen AHL

3.5.1. Разработка маршрутного технологического процесса

Для осуществления качественных наплавочных операций требуется произвести подготовку ремонтных поверхностей мойкой. Грязь, жировые и масляные пленки при сварочных и наплавочных работах приводят к образованию пор и трещин. Часто поступающие в ремонт валы из-за больших нагрузок испытываемых во время эксплуатации имеют повышенную деформацию. Для исправления этого дефекта требуется предусмотреть операцию правки. Шлифовку коренных шеек вала производят в центрах станка. Выполнения технологических требований по биению коренных шеек, каждый переход шлифовки производят за одну установку в центрах станка. Для этого в технологический процесс введена операция правки центровых фасок. Защитные оболочки устанавливаются на подготовленные поверхности шеек вала. Шейки вала должны иметь шероховатость не ниже Ra 1,25. Для этого шейки вала шлифуют на 1 мм меньше последнего ремонтного размера. Закрепление оболочек к шейкам вала производят сваркой. После закрепления оболочек требуется наплавить галтели шеек и после этого наплавить шейки вала. Обработку шеек вала под ремонтные размеры производят за два раза, черновым и чистовым шлифованием. Обработка отверстий масляных каналов производится перед чистовым шлифованием, чтобы не испортить номинальные размеры на слесарных операциях. При необходимости готовые коленчатые валы не прошедшие операцию контроля по биению коренных шеек правят на прессе. Для этого в технологическом процессе должна быть предусмотрена повторная операция правки. Восстановление номинальных размеров фланца маховика, шейки под шкив вентилятора и резьбы в отверстии под храповик производят токарным и слесарным способом. Для выполнения технических требований по шероховатости Ra 0,32 шейки коленчатых валов полируют. Для удаления жировых и масляных пленок, а также грязи и стружки коленчатые валы моют. Для предотвращения появления следов ржавчины коленчатые валы консервируют смазкой.

Технология восстановления чугунных коленчатых валов двигателя Volkswagen AHL автоматической наплавкой под легирующим флюсом по оболочке приведена в табл. 3.4.

Таблица 3.4

3.5. Расчет и выбор режимов восстановления и механической обработки.

3.5.1 Выбор и обоснование технологического маршрута механической обработки коренных и шатунных шеек

При черновом шлифовании производится большой съем металла, что неизбежно приводит к появлению внутренних напряжений. Чтобы избежать деформаций вала обработку шеек коленчатых валов необходимо производить в следующей последовательности:

Предварительное шлифование шатунных шеек;

Предварительное шлифование коренных шеек;

Зенкование отверстий масляных каналов;

Окончательное шлифование шатунных шеек;

Окончательное шлифование коренных шеек;

Полирование шеек.

В любом другом порядке шлифования вал деформируется, и соосность коренных шеек нарушается, в связи с этим приходится вводить дополнительную правку чугунного коленчатого вала.

3.5.2 Расчет промежуточных размеров, назначение припусков на механическую обработку

Величина припусков найдена расчетно-аналитическим методом [15].

Расчет начат с нахождения припуска на чистовое шлифование.

Расчетный минимальный припуск:

где - высота микро неровностей;

- толщина дефектного слоя;

- суммарное отклонение расположения обрабатываемой поверхности.

- погрешность установки. При обработке в центрах = 0.

где - отклонение оси от прямолинейности;

- погрешность центрирования;

где - удельная кривизна детали. Для чистового шлифования принято =0,05 мм;

L - длина заготовки, мм. Принято L=710 мм.

Все данные для расчетов (Rz, TD, h) взяты из [15 табл. 2,3 стр. 4]

мм;

мм;

мм;

мм;

Расчетные минимальные размеры определены путем прибавления соответствующего расчетного припуска:

где - минимально допустимый диаметр коренной шейки на чистовой операции, = 54,987 мм;

-минимально допустимый размер коренной шейки на черновой операции.

мм;

Допуск на размер данного перехода составляет 0,2 мм, поэтому округляем до 55,6 мм;

,

мм;

Припуск на черновое шлифование:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

Допуск на размер данного перехода составляет 1,1 мм, поэтому округляем до 71,8 мм.

мм;

Полученные данные заносим в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Расчет припусков и промежуточных размеров для шатунных шеек чугунного коленчатого вала произведено аналогично коренным. Результаты вычислений вносим в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Окончательно принимаем размеры для наплавки:

Шатунных шеек - диаметр 48,9-1,1 мм;

Коренных шеек - диаметр 56,9-1,1 мм;

Для чернового шлифования:

Шатунных шеек - диаметр 49,8- 0,2 мм;

Коренных шеек - диаметр 55,8-0,2 мм;

Список использованной литературы:

1. Клочнев Н.И. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом. М., Машгиз.,1963.

2. Кудрявцев И.В. Конструкционная прочность чугуна с шаровидным графитом. М., Машгиз., 1957.

3. Доценко Г.Н. Восстановление чугунных коленчатых валов автоматической наплавкой. М., Транспорт., 1970. 56 с.

4. Марковский Е.А. Износостойкость чугунов с шаровидным графитом // Высокопрочный чугун. Киев, 1964.

5. Краснощеков М.М., Пахомов Б.П., Марковский Е.А. Исследование износостойкости коленчатых валов методом радиоактивных изотопов // Тракторы и сельхозмашины. 1962. №2.

6. Доценко Г.Н. Износостойкость и усталостная прочность чугунных коленчатых валов ГАЗ - 21, новых и отремонтированных. // Автомобильная промышленность. 1969. №2.

7. Середенко Б.Н. Износостойкость высокопрочного чугуна, применяемого в тракторостроении. // Научные труды ин-т машиноведения и сельскохозяйственной механизации. Киев, 1958. Т. 4.

8. Герц Е.В., Крейнин Г.В. Расчет пневмоприводов. М., 1975. 271 с.

9. Луппиан Г.Э., Симонятов В.Г. Восстановление вибродуговой наплавкой в кислороде чугунных коленчатых валов М - 21. // Автоматическая наплавка. 1968. №4.

10. Спиридонов Н.В. Плазменные и лазерные методы упрочнения деталей машин. Минск, 1988. 155 с.

11. Хасуи А. Наплавка и напыление. М., 1985. 239 с.

12. Гуляев А. П. Металловедение. М., 1966.

13. Лебедев Б. И. Усадка железно-углеродистых сплавов и связанное с ней явление - образование горячих трещин. // Автореферат канд. диссертации. / Л., 1956.

14. Доценко Н.И. Восстановление коленчатых валов автоматической наплавкой. М., 1965.

15. Полиновский Л.А. Расчет припусков на механическую обработку. Определение точности обработки. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ. Новосиб., СГУПС. 1988. 12 с.

16. Егоров М.Е. Основы проектирования машиностроительных заводов. М., 1969.

17. ОНТП-14 - 86. Нормы технологического проектирования предприятий машиностроения. М., 1987. 96 с.

18. Расчет режимов резания при механической обработке металлов и сплавов. Методическое пособие. Хабаровск. 1997. 83 с.

19. Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин и приборов в условиях массового, крупносерийного и среднесерийного типов производства. М., 1991. 158 с.

20. Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на металлорежущих станках, мелкосерийное и единичное производство. Ч. 1. М., 1967. 315 с.

21. Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на шлифовальных и доводочных станках (укрупненные). М., 1974. 112 с.

22. Нормативы для технического нормирования работ при автоматической электродуговой сварке под слоем флюса. М., 1954. 142 с.

23. ОНТП-14 - 90. Нормы технологического проектирования предприятий машиностроения. М., 1991. 115 с.

24. Ефремов В.В. Ремонт автомобилей. М., 1965.

25. Бежанов Б.Н. Пневматические механизмы. М., 1957.251 с.

26. Герц Е.В. Пневматические устройства и системы в машиностроении. М., 1981.

27. Гидравлическое и пневматическое оборудование общего назначения, изготавливаемое в СНГ, Литве, Латвии. М., 1982. 123 с.

28. Ковка и штамповка. Справочник. В 4-х т. М., 1985. Т. 2.

29. Сборник типовых инструкций по технике безопасности. М., 1994. 432 с.

30. ОСТ 32 - 9 - 81 ССБТ. Нормы искусственного освещения объектов железнодорожного транспорта. М., 1982. 40 с.

31. СНиП 11 - 4 - 79. Естественное и искусственное освещения. М., 1980. 48 с.

32. Расчет и проектирование искусственного освещения производственных помещений и открытых площадок. Методические указания к решению задач. Новосибирск. 1989. 30 с.

33. Методические указания к выполнению курсового проекта по теме «Организация ТО автомобилей». - Пушкин: СПбГАУ, 1993. - 18с.

Размещено на Allbest.ru