Разработка технологического процесса восстановления ведомого вала КП ЗИЛ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка технологического процесса восстановления ведомого вала КП ЗИЛ

Введение

деталь дефектовка производственный технологический

В процессе эксплуатации автомобиля его надежность и другие свойства постепенно снижаются вследствие изнашивания деталей, а также коррозии и усталости материала, из которого они изготовлены. В автомобиле появляются различные неисправности, которые устраняют при ТО и ремонте.

Объективная необходимость ремонта обусловлена, во-первых:

Несовершенством конструкции автомобилей.

Неравнопрочностью деталей и агрегатов автомобилей.

Несовершенством системы ТО и ремонта автомобилей.

Несовершенством организации ТО и ремонта автомобилей.

Во-вторых, ремонт частично удовлетворяет потребности народного хозяйства в автомобилях, путем эксплуатации отремонтированных автомобилей. В-третьих, ремонт обеспечивает дальнейшее использование тех элементов автомобилей, которые не полностью изношены. В результате сохраняется значительный объем прошлого труда. В-четвертых, ремонт способствует экономии материалов, идущих на изготовление новых автомобилей. При восстановлении деталей расход металла в 20…30 раз ниже, чем при их изготовлении.

Восстановительный ремонт автомобилей имеет большое экономическое значение. Основным источником экономической эффективности восстановительного ремонта является использование остаточного ресурса деталей. Около 70…75% деталей автомобилей, прошедших срок службы до первого капитального ремонта, имеют остаточный ресурс и могут быть использованы повторно либо без ремонта, либо после небольшого ремонтного воздействия. Себестоимость восстановительного ремонта даже в условиях сравнительно небольших современных предприятий обычно не превышает 60…70% от стоимости новых деталей.

Авторемонтное производство, получив значительное развитие, еще не в полной мере реализует свои потенциальные возможности. По своей эффективности, организационному и техническому уровню оно все еще отстает от основного производства - автомобилестроения. Качество ремонта остается низким, стоимость высокой, уровень механизации достигает лишь 30…45%, вследствие производительность труда в два раза ниже, чем в автомобилестроении. Исходя из этих негативных сторон современного состояния авторемонтного производства, можно выделить следующие пути развития авторемонтных предприятий:

Полный отказ от капитального ремонта полнокомплектных автомобилей.

Освоение технологии высокоточного ремонта перспективных отечественных автомобилей и иномарок.

Расширение номенклатуры и освоение новой технологии восстановления деталей.

Удовлетворение автомобильного рынка в запасных частях.

1. Характеристика условий работы вторичного вала и перечень возможных дефектов

Ведомый вал КПП соединяет коробку передач с фланцем, который в свою очередь соединен с карданным валом. Он вращается в двух подшипниках: в торце ведущего вала на роликовый подшипник установлен передний конец ведомого вала, а адний конец вала вращается в шариковом подшипнике, запрессованном в заднюю стенку картера.

Валы коробок передач изготавливают у автомобилей ЗИЛ из стали 25ХГМ, твердостью HRC 60…65.

Ведомый вал является высоконагруженной деталью КПП. В процессе работы КПП он подвергается действию значительных знакопеременных нагрузок. На вал действуют растягивающие и сжимающие силы, изгибающие и крутящие моменты.

Ведомый вал коробки передач автомобиля ЗИЛ-130 изготавливается из стали 25ХГМ, подвергается цементации на глубину 1,0-1,4 мм, закалке и отпуску до твердости поверхностного слоя 57-60 HRC и твердости сердцевины 35-45 HRC.

В процессе работы он подвергается действию значительных знакопеременных нагрузок. Трущиеся поверхности работают в сложных условиях, особенно при недостаточной смазке, некачественные смазочные материалы приводят к нарушению условий работы пар трения, а в случае недостаточной фильтрации масла вал подвергается абразивному изнашиванию. Вследствие этих факторов трущиеся части ведомого вала подвергаются повышенному износу, что в свою очередь приводит к появлению на этих поверхностях надиров, сколов, микротрещин, раковин, которые могут привести к поломке ведомого вала и выходу из строя коробки передач.

Дефектами вала являются износ опорных шеек под подшипники качения и износ шлицевых зубьев, а также повреждение резьбы. Наибольшему износу подвергается шейка под роликовый подшипник. Восстановление изношенных подшипниковых шеек валов может производиться: электроимпульсной наплавкой, хромированием и железнением. Автоматическая наплавка под слоем флюса здесь менее целесообразна вследствие небольших диаметральных и линейных размеров шеек и величины их износа.

Рисунок 1.1. Ведомый вал коробки передач ЗИЛ-130.

1-износ шейки под передний роликовый подшипник;

2-износ шейки под втулку шестерни 4-й передачи;

3-износ шейки под шестерню 3-й передачи;

4-износ шейки под шестерню 2-й передачи;

5-износ шейки под задний шариковый подшипник;

6-износ шлицевых зубьев под синхронизатор 4-й и 5-й передачи по толщине;

7-износ шлицевых зубьев под синхронизатор 2-й и 3-й передачи по толщине;

8-износ шлицевых зубьев под шестерню 1-й передачи по толщине;

9-износ шлицевых зубьев под фланец ведомого вала по толщине;

10-повреждение резьбы.

Хромирование и железнение применимы ко всем шейкам вала, за исключением шейки под роликоподшипник. Как показывает исследование, износостойкость хрома и железа в сопряжении с роликоподшипником составляет лишь 48-57% по сравнению с новой деталью. Низкая износостойкость объясняется повышенной хрупкостью покрытий и локальным выкрашиванием их в процессе работы. Восстановление шлицев при значительном износе производится наплавкой под слоем флюса, а в случае ее отсутствия - ручной электродуговой наплавкой. Небольшие обломы и отколы на торцах зубьев зачищают, а при значительных повреждениях бракуют. Повреждение резьбы восстанавливают вибродуговой наплавкой или наплавкой под слоем флюса.

2. Технические условия на дефектовку и способы определения дефектов

Материал - сталь 25 ХГМ, твёрдость материала HRC 60-65.

Основные дефекты ведомого вала ЗИЛ-130 и возможные способы их устранения приведены в карте дефектовки деталей (таблица 2.1).

Таблица 2.1. Карта дефектов ведомого вала коробки передач ЗИЛ-130

Обозначение на эскизе	Наименование дефектов	Способ установления дефекта и измерительные инструменты	Деталь: вал ведомый КПП ЗИЛ-130
			Материал: Сталь 25ХГМ
			Размеры, мм	HRC 57-60
			Номинальный	Допусти- мый без ремонта	Допустимый для ремонта	Рекомендации по устранению дефекта
1	Износ шейки под передний роликовый подшипник	Индикатор 25-50 мм		27,91	Менее 27,91	Ремонтировать. Хромирование. Железнение. Наплавка
2	Износ шейки под втулку шестерни 4-й передачи	Микрометр 25-50 мм ГОСТ 6507-90		46,98	Менее 46,98
3	Износ шейки под шестерню 3-й передачи	Микрометр 25-50 мм ГОСТ 6507-90		51,88	Менее 51,88
4	Износ шейки под шестерню 2-й передачи	Микрометр 25-50 мм ГОСТ 6507-90		60,88	Менее 60,88
5	Износ шейки под задний шариковый подшипник	Микрометр 25-50 мм ГОСТ 6507-90		49,98	Менее 49,98
6	Износ шлицевых зубьев под синхронизатор 4-й и 5-й передачи по толщине	Штанген- зубомер		10,84	-	Восстановление автоматической наплавкой под в среде СО2, вибродуговая
7	Износ шлицевых зубьев под синхронизатор 2-й и 3-й передачи по толщине	Штанген- зубомер		8,82	-
8	Износ шлицевых зубьев под шестерню 1-й передачи по толщине	Штанген- зубомер		10,80	-
9	Износ шлицевых зубьев под фланец ведомого вала по толщине	Штанген- зубомер		5,90	-
10	Повреждение резьбы	Осмотр, резьбовой калибр М33х1,5-кл. 2	М33х1,5-кл. 2	Срыв не более двух ниток резьбы	Срыв более двух ниток резьбы	Ремонтировать. Вибродуговая наплавка

3. Маршруты восстановления детали

При разработке маршрутов восстановления деталей необходимо руководствоваться следующими принципами:

- сочетание дефектов в каждом маршруте должно быть действительным и базироваться на результатах исследования закономерностей появления дефектов данной детали;

- маршрут должен предусматривать технологическую взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления;

- количество маршрутов восстановления детали должно быть минимальным;

- восстановление деталей по маршрутной технологии должно быть экономически целесообразным и учитывать технологическую необходимость и возможность восстановления отдельных поверхностей.

Варианты маршрутов устранения дефектов детали.

Маршрут №1.

1) Забоины, отколы зубьев внутреннего зацепления Слесарная

2) Износ шейки под шариковый подшипник Наплавочная

Шлифовальная

3) износ шлицов Наплавочная

Токарная

4) Срыв или износ резьбы под гайку подшипника М331,5 Наплавочная

Токарная

Фрезерная

5) Вмятины от роликов или износ Слесарная

отверстия под подшипник Токарная

Маршрут №2.

1) Износ шейки под шариковый подшипник Наплавочная

Шлифовальная

2) износ шлицов Наплавочная

Токарная

3) Вмятины от роликов или износ Слесарная

отверстия под подшипник Токарная

4) Срыв или износ резьбы под гайку подшипника М331,5 Наплавочная

Токарная

5) Забоины, отколы зубьев внутреннего зацепления Слесарная

Маршрут №3.

1) Износ шейки под шариковый подшипник Наплавочная

Шлифовальная

2) износ шлицов Наплавочная

Токарная

3) Срыв или износ резьбы под гайку подшипника М331,5 Наплавочная

Токарная

Фрезерная

4) Вмятины от роликов или износ Слесарная

отверстия под подшипник Токарная

5) Забоины, отколы зубьев

внутреннего зацепления Слесарная

3. Анализ возможных способов восстановления дефектов, выбор рациональных способов

При выборе более рационального способа восстановления детали учитывают ряд исходных данных: размеры, форму и точность изготовления детали, ее материал, термообработку, условия работы, вид и характер дефектов, производственные возможности ремонтного предприятия и другие.

Оптимальный способ восстановления выбирают, руководствуясь следующими критериями: применимости, долговечности, экономическим и технико-экономическим, рассматривая их в указанной последовательности.

Дефект №10 Износ резьбы устраняют вибродуговой наплавкой, наплавкой в среде СО₂, ручной электродуговой сваркой. Другого способа условиями на капитальный ремонт детали не предусмотрено.

Дефект №6,7,8,9 Износ шлицевых зубьев по толщине устраняют автоматической сваркой под слоем флюса. Сварка под флюсом обеспечивает хорошее формирование шва, наплавленный металл получается плотным, зона термического влияния не велика. Учитывая, что это наименее трудоемкий и наиболее производительный процесс сварки принимаем его в качестве способа восстановления данного дефекта.

Дефект №1,2,3,4,5, Износ шеек под подшипники, шеек под шестерни передач устраняют вибродуговой наплавкой, и нанесением гальванических покрытий: хромирование и осталивание. Наиболее эффективно в данном случае по качеству восстановленного покрытия - гальваническое покрытие, хромирование несколько дороже, чем осталивание. Вибродуговая наплавка не подходит ввиду значительных остаточных поверхностных напряжений.

Деталь относится к классу «круглые стержни». При выборе более рационального способа восстановления детали учитывают ряд исходных данных: размеры, форму и точность изготовления детали, ее материал, термообработку, условия работы, вид и характер дефектов, производственные возможности ремонтного предприятия и другие.

Для выбора конкурентных способов восстановления используются следующие удельные показатели на 1дм² поверхности: удельные энергозатраты W, расход материалов на восстановление единицы поверхности Q, показатель использования площади в, трудоемкость Т, себестоимость восстановления С_В, относительная долговечность б. По выбранным параметрам производится расчет интегрального показателя I, по значению которого определяется наивыгоднейший способ.

Интегральный показатель:

(3.1)

где г - относительный удельный показатель способа восстановления, рассчитывается по формуле:

(3.2)

Таблица 3.1. Расчет эффективности способов восстановления дефектов разработанного маршрута

Возможные способы восстановления	Удельные показатели на 1дм2 поверхности	Относительный удельный показатель способа, г	Относительная долговечность, б	Интегральный показатель, I
	W, кВт	Q, кг	в, м2	Т, чел.-ч	СВ, у. е.
Железнение	1,5	0,2	5,7	0,41	0,7	0,993	0,91	1,091
Хромирование	5,0	0,2	47,6	1,44	2,4	2,939	1,66	1,770
Наплавка в СО2	4,3	0,1	2,5	0,46	0,9	1,067	0,80	1,334
Суммарное значение удельных показателей	10,8	0,5	55,8	2,31	4	-	-	-

Для нахождения значений I, г выполним следующие вычисления:

Наиболее эффективно в данном случае по качеству восстановленного покрытия - гальваническое покрытие, хромирование несколько дороже, чем осталивание. Вибродуговая наплавка не подходит ввиду значительных остаточных поверхностных напряжений. Наиболее доступно, дешево, с высокой производительностью является способ вневанное железнение.

4. Обоснование маршрута восстановления и разработка маршрутной карты

В результате контроля и сортировки детали, подлежащие восстановлению делят по маршрутам. Количество маршрутов должно быть минимальным. Маршрут должен предусматривать технологическую взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления. Разработка процессов восстановления деталей производится по маршрутной технологии, что способствует рациональному использованию оборудования, экономии энергоресурсов и исключению встречных потоков перемещения деталей по производственным участкам ремонтного предприятия.

Под маршрутной понимается технология, составленная на комплекс дефектов, а маршрутом называется последовательность выполнения технологических операций при кратчайшем перемещении детали по цехам и участкам. При разработке маршрутной карты ремонта необходимо проанализировать возможные способы восстановления детали по каждому из дефектов, входящих в данный маршрут (см. таблица 2.1).

При разработке маршрутов восстановления деталей необходимо руководствоваться следующими принципами:

- сочетание дефектов в каждом маршруте должно быть действительным и базироваться на результатах исследования закономерностей появления дефектов данной детали;

- маршрут должен предусматривать технологическую взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления;

- количество маршрутов восстановления детали должно быть минимальным;

- восстановление деталей по маршрутной технологии должно быть экономически целесообразным и учитывать технологическую необходимость и возможность восстановления отдельных поверхностей.

Согласно карте дефектации во время капитального ремонта восстанавливаются множество дефектов, соответственно и вариантов маршрутов тоже будет несколько.

5. Расчет режимов выполнения технологических операций и определение технических норм времени на их выполнение

Штучное время на выполнение технологических операций включает в себя основное (машинное) время Т_о, вспомогательное время Т_в (время на установку и снятие детали и время, связанное с переходом) и время на обслуживание рабочего места Т_орм.

Штучное время /3/:

, (5.1)

где t_шт - штучное время;

t_о - основное время;

- вспомогательное время;

- время на организацию рабочего места;

- время на личные надобности.

Расчет технической нормы времени по технологическим операциям:

005 «Слесарная».

Время на выполнение операции

То=0,19 мин.

Время на снятие и установку детали:

Твп=0,36 мин

Тшт=0,19+0,36=0,55 мин.

010 «Токарная».

Машинное время:

Тм=К*D*L (5.1)

где: K-коэффициент обтачивания

S-подача, S=0,25 мм/об

V-скорость вращения детали, V=105 м/мин

D-диаметр, D=56 мм

L-длинна обтачиваемой поверхности, L=30 мм

(5.2)

Тм=0,00012*33*25=0,1 мин

Тшт=Тм+Твп=0,1+0,36=0,46 мин (5.3)

015 «Наплавочная».

Зачистить шлицы до металлического блеска:

Тшт=2,47 мин

Наплавить шлицы:

(5.4)

где: I-число слоёв наплавленного металла, I=3

Z-количество шлицевых впадин, Z=10

tв1 - время на снятие и установку детали, tв1=0,15 мин

tв2-время на очистку 1 м, tв2=0,7 мин

(5.5)

где: dэ-диаметр электродной проволоки, dэ=1,8 мм

К-коэффициент перехода металла на поверхность, К=0,86

а-коэффициент неполноты наплавленного слоя, а=0,92

Vпр-скорость подачи проволоки, Vпр=3,3 м/мин

S-шаг наплавки, S=(1,2…2,2) dэ=1,6*1,8=2,88 мм

t-толщина наплавляемого слоя, t=1,8 мм

м/мин

Наплавить шлицы под синхронизатор 2 и 3 передач:

Наплавить шлицы под синхронизатор 4 и 5 передач:

Наплавить шлицы под шестерню 1 передачи:

Наплавить шлицы фланца:

Наплавить резьбовой конец вала:

Тшт=1,13 (2,7+2,45+3,44+2,34+2,7+0,22+0,7)=18,91 мин

020 «Токарная».

Проточить наплавленные поверхности под синхронизатор 2 и 3 передач:

К=0,00015

Тшт1=0,00015*60,2*85=0,76 мин

Проточить наплавленные поверхности под синхронизатор 4 и 5 передач:

Тшт2=0,00015*45,2*75=0,5 мин

Проточить наплавленные поверхности под шестерню 1 передачи:

Тшт3=0,00015*70,2*90=0,95 мин

Проточить наплавленные поверхности под шлицы фланца:

Тшт4=0,00015*40,2*75=0,45 мин

Проточить резьбовой конец вала:

Тшт5=0,00015*35*25=0,13 мин

Нарезать резьбу:

К=0,00032

Тшт6=0,00032*34,8*25=0,28 мин

Тшт=Тшт1+Тшт2+Тшт3+Тшт4+Тшт5+Тшт6+Твп (5.6)

Тшт =0,76+0,5+0,95+0,45+0,13+0,28+0,36=3,43 мин

025 «Шлицефрезерная».

Тшт=t0+tв1+tв2 (5.7)

К=0,009; tв1=0,26 мин

tв2 - время подвода фрезы, tв2=1,02 мин

Фрезеровать шлицы под синхронизатор 2 и 3 передач:

t01=К*L*Z=0,009*85*10=7,65 мин

Фрезеровать шлицы под синхронизатор 4 и 5 передач:

t02=К*L*Z=0,009*75*10=6,75 мин

Фрезеровать шлицы под шестерню 1 передачи:

t03=К*L*Z=0,009*90*13=10,53 мин

Фрезеровать шлицы фланца:

t04=К*L*Z=0,009*70*10=6,3 мин

Тшт=31,23+0,26*4+1,02*4=36,35 мин

030 «Термическая».

При операции термообработки принимается норма времени 6,3 мин.

035 «Шлифовальная».

Шлифовать шейки вала:

(5.8)

где: h-глубина шлифования, h=0,1

f - коэффициент учитывающий условия обработки, шлифование предварительное, f=1,25

Vd-линейная скорость вращения детали, Vd=25 м/мин

S=0,02 мм/об

tв-суммарное вспомогательное время на установку и снятие детали, перемещение шлифовального круга, контроль размеров

tв=0,37+6*0,11+0,27=1,3 мин

Шлифовать шейку под игольчатый подшипник:

Шлифовать посадочное место втулки 4 передачи:

Шлифовать посадочное место шестерни 2 передачи:

Шлифовать посадочное место шестерни 3 передачи:

Шлифовать шейку под шариковый подшипник:

Шлифовать посадочное место червяка привода спидометра:

Аналогично для операции 045:

Шлифовать шейки вала:

(5.9)

где: h-глубина шлифования, h=0,1

f - коэффициент учитывающий условия обработки, шлифование окончательное, f=1,5

Vd-линейная скорость вращения детали, Vd=35 м/мин S=0,0017 мм/об

tв-суммарное вспомогательное время на установку и снятие детали, перемещение шлифовального круга, контроль размеров

tв=0,37+6*0,11+0,27=1,3 мин

Шлифовать шейку под игольчатый подшипник:

Шлифовать посадочное место втулки 4 передачи:

Шлифовать посадочное место шестерни 2 передачи:

Шлифовать посадочное место шестерни 3 передачи:

Шлифовать шейку под шариковый подшипник:

Шлифовать посадочное место червяка привода спидометра:

040 «Железнение».

Время на установку и снятие детали: Т_в=0,52 [табл.IV.3.58].

Время на электролитическое обезжиривание: Т_об=0,5 мин.

Промывка в горячей и холодной воде: Т_пром=1 мин.

Анодное травление: Т_тр=0,1 мин.

Время осаждения металла:

(5.10)

где h - толщина слоя покрытия, мм;

г - плотность покрытия, г/см³;

Д_к - катодная плотность тока, А/дм²;

с - электрохимический эквивалент, г/А·ч;

з - выход по току, %.

Промывка в холодной и горячей воде: Т_пром=1 мин.

Время на сушку: Т_с=5 мин.

Штучное время: Т_шт=0,52+0,5+1,0+0,1+15,7+1,0+5,0=27,7 мин.

050 «Химикотермическая обработка»

мин

055 «Шлицешлифовальная».

(5.12)

где: а-коэфициент учитывающий время обратного хода, а=1,35

t=2,64 мин

V=6,5 м/мин

t=0,015 мм/дв. ход

h=0,035

Z=10

Шлифовать шлицы под синхронизатор 2 и 3 передач:

мин

Шлифовать шлицы под синхронизатор 4 и 5 передач:

Шлифовать шлицы под шестерню 1 передачи:

Шлифовать шлицы фланца:

060 «Контрольная».

мин

Значения технических норм времени для всех операций заносим в таблицу 6.2.

Таблица 5.2. Значения технических норм времени для операций по восстановлению ведомого вала

Номер операции	Техническая норма времени , мин
005	0,55
010	0,46
015	18,91
020	3,43
025	36,35
030	6,30
035	4,50
040	27,70
045	10,0
050	3,48
055	4,32
060	1,60
Итого	104,58

Список использованных источников

1. Савич А.С., Казацкий А.В., Ярошевич В.К. Проектирование авторемонтных предприятий. Курсовое и дипломное проектирование: Учебное пособие. - Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2002. - 256 с.

2. Восстановительные технологии: учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-37 01 07 «Автосервис»/А.В. Казацкий, А.С. Савич, В.К. Ярошевич. - Мн.:БНТУ, 2005.-48 с.

3. Шадричев В.А. Основы технологии автостроения и ремонт автомобилей. Учебник для вузов. Л.: Машиностроение, 1976. - 560 с.

4. 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.

5. Ярошевич В.К., Савич А.С., Казацкий А.В. Технология ремонта автомобилей: лабораторный практикум: учебное пособие. - Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. - 392 с.

Размещено на Allbest.ru