Технологическое проектирование процесса восстановления тормозного барабана

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ условий эксплуатации и возможных неисправностей детали

Тормозные системы служат для снижения скорости движения и полной остановки автомобиля, а также для удержания на месте неподвижно стоящего автомобиля. Тормозные системы, устанавливаемые на автомобилях должны быть максимально эффективны при торможении с различной нагрузкой и на разных скоростях. Так же тормозные механизмы должны обеспечивать торможение автомобиля независимо от внешних условий.

Наибольшее распространение получили фрикционные тормозные механизмы, в которых торможение происходит за счёт сил трения возникающих между вращающимися и неподвижными деталями. Барабанный тормозной механизм - механизм, в котором силы трения возникают за счёт прижатия неподвижных колодок к внутренней поверхности вращающегося цилиндра тормозного барабана. Основные возможные неисправности - это обломы, трещины, задиры, появляющиеся между трущимися поверхностями, а также кольцевые канавки или износ рабочей поверхности.

1.2 Определение предельных значений дефектов деталей

Согласно «Руководству по ремонту», а также практическому опыту эксплуатации, цилиндры тормозных барабанов подвергают восстановлении при обнаружении на рабочей поверхности цилиндра глубоких рисок, задиров, а также кольцевой канавки образующейся с течением времени в результате соприкосновения цилиндра с накладкой тормозных колодок. Как показывает практический опыт, при дальнейшей эксплуатации тормозных барабанов возможно появление обломов и трещин цилиндра. В результате появления кольцевой канавки уменьшается площадь соприкосновения тормозных накладок с площадью цилиндра и как следствие уменьшение эффективности торможения автомобиля, что может привести к негативным последствиям.

Согласно техническим данным, предельно допустимый диаметр барабана 201,5 мм, в противном случае нарушается его прочность.

1.3 Выбор рациональных способов ремонта деталей

В настоящее время известно довольно много способов восстановления деталей. Ремонт рабочей поверхности цилиндра можно провести следующими способами:

а) в случае, если диаметр барабана не превышает предельно-допустимый размер - слесарно-механическая обработка (расточка);

б) если принятых мер недостаточно или диаметр рабочей поверхности уже превысил предельно допустимое значение, тогда рекомендуются следующие методы: выпресовка цилиндра из тормозного барабана и запрессовка нового, наплавка, газотермическое напыление.

После нанесения слоя материала, поверхность обрабатывают под нужный размер.

Наиболее широкое применение при восстановлении автомобильных деталей получили различные виды слесарно-механической обработки. К ним относится собственно слесарная обработка, механическая обработка, связанная с подготовкой детали к нанесению покрытий и обработкой после их нанесения, обработка деталей под ремонтный размер, поставка дополнительных ремонтных деталей.

Наплавка является самым распространённым способом восстановления детали. Она предназначается для нанесения покрытий с целью компенсации износа поверхностей. Напыление, как способ восстановления деталей, основано на нанесении распылённого металла на изношенные поверхности деталей.

В зависимости от способа расплавления металла различают виды: электродуговое, высокочастотное, плазменное детонационное и другие. Выпресовку цилиндра из тормозного барабана и запрессовку нового мы рассматривать не будем, так как здесь имеет место замена вышедшей из строя детали. В данной работе мы будем пологать, что диаметр тормозного барабана по глубине кольцевой канавки превышает предельно-допустимые значения (201,5 мм). В этом случаи избавится от дефекта только при помощи растачивания не представляется возможным. Поэтому, как способ ремонта мы выбираем напыление дополнительного слоя металла с целью компенсации износа рабочей поверхности с последующей механической обработкой.

1.4 Определение оптимальной последовательности операций по восстановлению деталей

Последовательность выполнения операций назначаем в следующем порядке:

Схема технологического процесса восстановления деталей газотермическим напылением

Основные технологические операции, показанные на блок схеме:

005. Очистка. После разборки тормозного барабана поступает в моечное отделение, где он очищается от различных загрязнений.

010. Механическая обработка рабочей поверхности цилиндра тормозного барабана. Барабан подвергается растачиванию для избавления рабочей поверхности от рисок, задиров и т.д.

015. Обезжиривание. Перед абразивной обработкой рабочая поверхность, подлежащая нанесению газотермического покрытия, обезжиривается органическими растворителями, т.к. цилиндр чугунный, то при температуре 260-530 ⁰С он подвергается обжигу для выгорания масла, содержащегося в парах.

020. Дробеструйная обработка. Такая обработка, предназначенная для активизации и предания шероховатости восстанавливаемой поверхности. Дробеструйную обработку выполняют при давлении сжатого воздуха 0,5-0,7ППа. В качестве абразивного материала принимается чугунная дробь ДИК-01. После обработки деталь обдуть сухим воздухом для удаления частиц абразива с поверхности.

025. Сушка порошка. Перед использованием композиционные порошковые материалы необходимо посушить в электрическом шкафу. Порошки сушат на противнях из нержавеющей стали при периодическом перемешивании.

030. Напыление. В процессе напыления струя должна быть устойчивой, без пульсаций. Расход порошка и транспортирующего газа регулируют в необходимых пределах. После нанесения барабан снимают с приспособления, не допуская повреждения покрытия. Экраны и другие защитные приспособления снимают с детали после охлаждения её до комнатной температуры.

035. Механическая обработка. Окончательная механическая обработка (расточка) рабочей поверхности тормозного барабана с нанесением покрытия осуществляется абразивным инструментом.

040. Контроль качества покрытий. Тормозной барабан с покрытием подвергают контролю по внешнему виду, толщине, геометрическим размерам. Контроль по внешнему виду осуществляется для выявления внешних дефектов: скосов, вздутий, отслоений. Осмотр осуществляется при помощи лупы.

007. Дефектация. Осуществляется при помощи внешнего осмотра для выявления неисправностей тормозного барабана.

017. Обжиг. Осуществляется при температуре 260-530 ⁰С.

1.5 Проектировочные операции очистки и мойки

005. В процессе эксплуатации автомобиля на наружных поверхностях тормозного барабана в больших количествах скапливаются отложения. В данном случаи очистка может быть проведена методом погружения. Для данной цели используют моечную установку ОМ-4267. Установка предназначена для мойки сборочных единиц и деталей с применением синтетических моечных средств. Промывка в струйных моечных машинах с применением соответствующих моющих средств не обеспечивает должной степени очистки от отложений. В связи с этим детали с отложениями очищают в ваннах.

Для очистки погружением в качестве моющих средств применяют «Лабомид-203» или МС-8 концентрацией 20-30 г/л. Рабочая температура растворов 80-100 ⁰С. Для повышения моющих свойств используют каустическую соду. Норму времени на мойку принимаем Т₀=2-6 часов.

1.6 Проектирование дефектовочных операций

007. Целью дефектации деталей является определение их технического состояния и сортировка на соответствующие группы: годные, подлежащие восстановлению и негодные.

Дефектацию тормозного барабана можно провести при помощи внешнего осмотра на наличие трещин, рисок, кольцевой канавки и т.д. После осмотра барабана заполним карту дефектации. Норму времени на дефектовку принимаем Т₀=0.5…1.5 мин.

	Деталь
	Тормозной барабан
	Материал	Твёрдость
	Чугун СЧ 18-36	НВ 170-229
№ поз.	Возможные дефекты	Способ установления дефекта	Размер, мм	Заключение
			По рабочему чертежу	Допуст. без ремонта	Допуст. для ремонта
1.	Кольцевая канавка	Осмотр	-	-	90201,5	Ремонт напылением
2.	Увеличенный в связи с 1 диаметр барабана	Осмотр	200	201	201,5	Ремонт наплавкой
3.	Риски, задиры, трещины	Осмотр	-	-	-	Ремонт расточкой, сваркой
4.	Трещины и сколы барабана	Осмотр	-	-	-	Браковать

1.7 Проектирование операций получения ремонтной заготовки

Перед напылением деталь необходимо механически обработать - расточить, для получения ровной поверхности, без рисок, задиров и кольцевой канавки.

010. Токарная операция. Для механической обработки тормозного барабана выберем токарно-револьверный станок 1Д 310 или аналогичный 1Д 310П. Параметры и технические характеристики станков следующие: Наибольший диаметр установленного над станиной-250; Наибольшие размеры обточки штучных заготовок в патроне: диаметр-80, длина-50; Частота вращения шпинделя - 100-4000 об/мин.; Продольная подача револьверного суппорта - 0,04-0,4 мм/об (мм/мин); Габаритные размеры: 1770*800*1500; Приставное оборудование - 1028 кг.

В нашем случаи при точечном точении, при непрерывном резании, режущий инструмент для обработки чугуна рекомендуется принимать из марки твёрдого сплава ВК3 или ВК3М. Рекомендуемый резец - токарный расточный резец с углом с пластиной из твёрдого сплава по ГОСТ 18882-73 с размерами: h=16 мм, в=12 мм, l=170 мм, h=12 мм, l=12 мм (рисунок 1).

Расчёт режимов резания

1. Глубина резания t: при черновом точении и отсутствии ограничений на мощности оборудования, глубина резания принимается равной припуску на обработку. В нашем случае припуск на обработку назначим 1,5 мм. При этом параметр шероховатости обработанной поверхности будет равен R_a=3,2мм.

2. Подача S: при черновом точении подача принимается максимально допустимой по мощности оборудования, прочности режущей пластины и прочности державки. Принимаем при глубине резания t=1,5 мм, подачу S=0,2-0,3 мм/об.

3. Скорость резания V об/мин: при растачивании рассчитывают по эмпирической формуле:

где значения коэффициентов C_v=292, X=0,15, y=0,2, m=0,2. Коэффициент k_v является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки k_мv.

Коэффициент ,

где HB=200, n_v=1,25 (табл. 2[1])

коэффициенты: k_нv=0,85 k_мv=1,15

Определим коэффициент k_v:

Следовательно:

.

4. Силу резания принято раскладывать на соответствующие силы направленные по осям координат станка. При растачивании эти составляющие рассчитываются по формуле:

Значения постоянной С_р и показателей степени x,y и n для различных условий обработки для каждой из составляющих или резание берём из табл. 22[1].

Для: P_z: С_p=92; x=1; y=0.75; n=0

P_y: С_p=54; x=0.9; y=0.75; n=0

P_x: С_p=46; x=1; y=0.4; n=0

Поправочный коэффициент k_p представляет собой произведение ряда коэффициентов:

учитывающих фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов берём из таблицы 9, 10 и 23 [1]

где n=0.4

Для:

Отсюда:

Для :

Определим силы резания:

ѕ тангенциальная:

ѕ радиальная:

ѕ осевая:

5. Мощность резания, кВт определяем по формуле:

- операция возможна

Норма времени

015. Далее проводим обезжиривание рабочей поверхности цилиндра тормозного барабана при помощи органических растворителей, а также обжигаем при t=260-530 C⁰

020. После обезжиривания следует дробеструйная обработка поверхности для придания ей шероховатости. В качестве абразивного материала применяем чугунную дробь II ЧК-01. Дробеструйную обработку выполнять при давлении сжатого воздуха 0,5-0.7 мПа. После чего деталь обдуть сжатым воздухом под давлением для удаления части абразива с поверхности.

Т₀=10-20 мин

Подготавливаем порошок, предварительно просушив его в электрическом шкафу. Для напыления используем порошок марки ПТ-10Н-01 твёрдостью HRC 55-62

030. Газоплазменное напыление будем проводить ручным способом, при помощи горелки ГН-2. Газоплазменное напыление обеспечивает максимальную толщину покрытия - 2 мм. В этом случае конечный размер ремонтной заготовки будет равен:

где: Д₀ - предельно допустимый диаметр;

t - глубина резания;

Q - толщина напыления.

отсюда:

1.8 Проектирование операций получения годной детали из ремонтной заготовки

035. Токарная операция. Годную деталь получаем механическим способом - растачиванием ремонтной заготовки.

Определяем режим резания:

1. Глубина резания t: Для чистового точения припуск срезаем за два прохода. При первом проходе глубину резания назначаем t=1мм. При втором проходе t=0,25 мм. В этом случаи, при снятии слоя материала толщиной 1,25 мы получим суженный диаметр тормозного цилиндра барабана - 200 мм. При этом параметр шероховатости будет:

2. Тогда S: при чистовом точении подачу выбираем в зависимости от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца из таблицы 14 [1].

Для R_a=0,63 мм и R=1мм подача равна S=0,11 мм/об.

3. Скорость резания V, м/мин.

При растачивании скорость резания определяется по эмпирической формуле

Стоимость Т одноинструментальной обработке принимаем Т=45 мм. Значения коэффициентов С_v, х, у, m возьмём из таблицы 17[1].

Коэффициент К_v определяется как произведение следующих коэффициентов:

коэффициенты k_мv, k_нv, k_uv выбираем из таблиц 1-4, 5,6 соответственно [1]

k_нv=0,8; k_uv=1,15

отсюда

Определим скорость резания

- при первом проходе:

- при втором проходе:

4. Сила резания, H;

для:

отсюда:

ѕ при первом проходе:



ѕ при втором проходе:

5. Мощность резания, кВт рассчитывается по формуле

ѕ при первом переходе:

ѕ при втором переходе:

Норму времени на окончательную механическую обработку, в часах примем равной:

1.9 Составление технической документации

В качестве технических документов заполняем маршрутную операционную карты.

В маршрутную кату заносим все операции в том порядке, в котором они выполняются и технические маршруты, оборудование, инструмент.

Операционную карту составляют под токарную операцию 010.

Маршрутная и операционная карты приведены в приложении.

тормозной барабан восстановление ремонт

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор типа и схемы приспособления

Приспособление - это устройство, создающее необходимые условия и удобства для выполнения технологических операций. Приспособления делятся на четыре группы по целевому назначению.

1. Разборочно-сборочные приспособления - предназначены для разборки и сборки узлов и агрегатов. В нашем случаи тормозной барабан снимается со ступицы колеса при помощи лёгких постукиваний деревянного молотка по внутренней кромке барабана, либо при помощи специального съёмного приспособления.

2. Станочные приспособления - для установки и закрепления обрабатываемых деталей относительно режущего инструмента. Для того, чтобы обработать тормозной барабан на станке необходимо изготовить специальное приспособление, чертёж которого приведён на листе 1 графической части.

С данной стороны приспособление крепится тормозной барабан, с другой стороны приспособления вставляется в зажимной патрон станка.

Установочной базой для тормозного барабана является центровое отверстие. Для того, чтобы барабан не сорвался с приспособления он зажимается специальной гайкой приведённой на листе 3 графической части.

3. Контрольное приспособление служит для проверки результатов ремонта. В нашем случаи контрольным приспособлением служит штангенциркуль для проверки внутреннего диаметра цилиндра ШЦ-1 с пределом измерений 250 мм, а также индикатор часового типа для проверки радиального биения (ГОСТ 577-68). Радиальное биение барабана составляет не более 1,5 мм.

2.2 Расчёт усилия зажима

Зажимные механизмы предупреждают перемещение заготовки относительно опор станочных приспособлений. Силу закрепления Р_з определяют из условий равновесия силовых факторов, действующих на установку. При Р_з расчётах всегда учитывают силы резания и реакции опорной силы трения. Дополнительно учитывают силу тяжести, силы инерции.

В нашем случаи деталь с приспособлением консольно закреплена в патроне, кулачки которого имеют короткие уступы. Формула для расчёта Р_з следующая:

ѕ для трёхкулачного патрона:

ѕ для четырёхкулачного патрона:

где К - коэффициент

ѕ при черновом растачивании:

для Р_z: К=1,5

для Р_у: К=1,2

для Р_х: К=1,25

ѕ при чистовом растачивании:

для Р_z: К=2,5

для Р_у: К=1,4

для Р_х: К=1,3

L - длина заготовки (L=86 мм);

Д_з - диаметр базы (Дз=40 мм);

f - коэффициент трения (f=0,75).

Рассчитаем Р_з

ѕ для трёхкулачкого патрона

при черновом растачивании:

R_t=912,3 Н

при чистовом растачивании на первом проходе:

R_z=328,6 Н

при чистовом растачивании при втором проходе:

R_z=82,15 Н

ѕ для четырёхкулачкого патрона:

при черновом растачивании:

при чистовом растачивании на первом проходе:



при чистовом растачивании при втором проходе:

3. Технико-экономическая часть

Технико-экономическая часть целесообразности ремонта детали.

Вычислим основную заработную плату рабочего С_П:

где З_П - прямая заработная плата

где Т_Сi - тарифная ставка рабочего;

Т_Оi - общее время выполнения операции.

1. Операция чистки и мойки; Т_е1=2,27 т.р./час, Т_о1=4 часа;

2. Дефектовка; Т_е2=3,5 т.р./час, Т_о2=0,025 часа;

3. Токарная операция; Т_е3=6 т.р./час, Т_о3=0,125 часа;

4. Обезжиривание; Т_е4=2,27 т.р./час, Т_о4=0,2 часа;

5. Обжиг; Т_е5=2,27 т.р./час, Т_о5=0,16 часа;

6. Газоплазменное напыление; Т_е6=6,5 т.р./час, Т_о6=0,5 часа;

7. Дробеструйная обработка; Т_е7=3,5 т.р./час, Т_о3=0,1 часа;

8. Контроль качества покрытия; Т_е8=6 т.р./час, Т_о3=0,16 часа;

9. Токарная операция; Т_е9=6 т.р./час, Т_о9=0,22 часа;

10. Контроль качества детали; Т_е10=6 т.р./час, Т_о10=0,16 часа;

11. Сушка порошка; Т_е11=2 т.р./час, Т_о11=0,16 часа.

Дополнительная заработная плата:

Примем З_Д=1,5 т.р.

Начисления на заработную плату:

Примем З_Н=0,8 т.р.

Тогда:

Определим стоимость восстановленной детали

где Н₁ - косвенные цеховые расходы, в % к основной заработной плате

Н₁=80-120%, принимаем 90%;

Н₂ - косвенные общезаводские расходы, в % к основной заработной плате, принимаем Н₂=45%;

П - прибыль, планируемая ремонтным предприятием. В условиях рыночной экономики принимаем П=14%;

М - стоимость материалов, определяемая по количеству расходуемого материала на одну деталь в кг и цены на этот материал.

Объём порошка наплавляемого на поверхность равен:



Масса использованного порошка равна:

где р=2,65*10^-3 кг/мм³ - плотность порошка в этом случае будет

Примем М=6 т.р.

П - прибыль планируемая предприятием (14-18% от дохода)

Стоимость восстановления детали будет равна:

Рыночная стоимость детали (новой) колеблется в пределах 80-120 т.р.

Коэффициент долговечности примем (для металлизации напылением) К_д=0,8

С_д=80*0,8=64 т.р. - min

Отсюда видно, что С_в=62<64

Следовательно, с экономической точки зрения целесообразнее будет восстановить тормозной барабан предложенным способом, чем заменить на новый.

Заключение

Мы провели полный анализ условий эксплуатации тормозного барабана, возможных неисправностей, а также рациональных способов ремонта. Определили оптимальную последовательность операций по восстановлению работоспособности тормозного барабана и составили технологическую и операционную карты.

Список использованной литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя, т.2, под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, 1985 г.

2. Петров «Основы ремонта машин», Москва - 1972 г.

3. Энциклопедия эксплуатации автомобилей ВАЗ: Издательство «За рулём», 1992 г.

Размещено на Allbest.ru