Восстановление отвала корпуса плуга

Министерство  образования и науки Украины 

Черниговский  государственный технологический  университет 
 
 
 

                                                                Кафедра сварочного производства 
 
 
 
 
 
 

Расчетно-графическая

работа 

по дисциплине: «Ремонт и восстановление деталей машин»

на тему: «Восстановление отвала корпуса плуга» 
 
 
 
 

Выполнил:

ст. гр. ЗСП-061                                                                 Клочко А.И. 
 
 

Проверил:

ст. преподаватель                                                         Кислинский С.Е. 
 
 
 
 

Чернигов 2011 г.

Содержание 

      Задание : восстановление отвала корпуса плуга длинной торцовой и нижней части 450 мм и 580 мм толщиной 12 мм.

1. Введение.....................................................................................................................3

2. Описание детали, ее материал, назначение, условия  работы, требования к ее  

   работоспособности....................................................................................................3

3. Анализ вида  износа.....................................................................................................5

4. Анализ пути  ремонта и восстановления...................................................................6

5. Обоснование  выбора наиболее выгодного способа ремонта

   и восстановления.......................................................................................................7

6. Технология  подготовки производства......................................................................8

7. Выбор приспособлений, сварочно-наплавочные материалы.................................9

8. Расчет режимов  и величины слоя наносимого  материала на деталь…………….10

9. Окончательная  обработка детали после ремонта  и восстановления…………….11

10. Контроль качества детали........................................................................................12

11. Ресурсы работоспособности....................................................................................12

12. Выводы.......................................................................................................................13 Литература …………………………………………………………………………….. 14 

Устройство  плуга: 2 — отвал; 4 — грудь; 8 — лемех. 
 
 
 
 
 

1. Введение 

      В настоящее время для обработки  почвы в большинстве случаев используются рабочие органы сельскохозяйственных машин, конструктивные параметры которых были разработаны 30 - 40 лет назад. Их технический уровень и качество не удовлетворяют требованиям, предъявляемых к ним по таким параметрам, как прочность, износостойкость, выполнение агротехнических требований.

      До 70% затрат на ремонт сельскохозяйственной техники приходится на приобретение новых запасных частей взамен предельно  изношенных. Предельные износы 85% деталей  не превышают 0,3 мм, причем многие из них имеют остаточные ресурсы 60% и более и только 20% деталей тракторов, поступающих в ремонт, подлежат окончательной выбраковке. Остальные можно восстановить, причем себестоимость восстановления составит 15...70% себестоимости изготовления.

      В большинстве случаев отказ в работе техники обусловлен износом тяжело нагруженных деталей и прежде всего узлов трения. При этом разрушается только рабочая поверхность детали, которую в большинстве случаев можно восстановить нанесением покрытий со специальными свойствами. Но в практике ремонтных предприятий изношенные детали обычно заменяют новыми.

      Способы восстановления выбираются исходя из затрат на восстановление деталей, загрузки оборудования, стоимости и возможности  приобретения этого оборудования, а  также возможной централизации работ по восстановлению деталей. 

2. Описание детали, ее материал, назначение, условия работы,

требования  к ее работоспособности 

      В сельском хозяйстве наиболее распространены плуги следующих марок: ПТК-9-35, ПЛ-5-35, ПЛН-5-35, ПЛН-4-35, ПКУ-4-35 и др.

      Основные  рабочие органы плуга - корпус, предплужник и нож. Вспомога-тельные органы плуга - рама с прицепным или навесным устройством, опорные колеса механизмы для заглубления и выглубления корпусов (рисунок 1).

Рисунок 1. Навесной тракторный плуг :

1 — предплужник; 2 — отвал; 3 — рама; 4 — грудь; 5 — опорное колесо; 6 — винтовой механизм регулирования глубины пахоты; 7 — навеска плуга; 8 — лемех. 

      Качество  вспашки зависит то формы рабочей  поверхности корпуса плуга, образованной лемехом и отвалом. Корпус состоит из лемеха, отвала, стойки и полевой доски (боковины) с пяткой. В процессе работы лемех подрезает пласт почвы снизу, поднимает его и направляет на отвал. Отвал сдвигает поднятый пласт в сторону, частично крошит его и, переворачивая, сбрасывает в борозду. Такое перемещение пласта происходит благодаря определенной форме лемешно-отвальной поверхности корпуса и установке лемеха и отвала под наклоном к дну и стенке борозды.

      Пласт почвы с поверхности лемеха поступает  на отвал, который поднимает пласт, деформирует его, оборачивает верхним слоем вниз и отваливает в сторону. Отвал изображен на рисунке 2.

      По  форме рабочей поверхности отвалы подразделяют на: цилиндрические, культурные, полувинтовые и винтовые, по конструктивному  выполнению на: цельные, составные (из двух частей), пластинчатые, прутковые и др.

Рисунок 2 - Отвал основного корпуса плуга. 

      Цилиндрический  отвал (рисунок 3) . У данного типа отвала наиболее простая геометрическая поверхность. Академик В.А. Горячкин показал, что рабочую поверхность корпуса плуга можно рассматривать как развитие косопоставленого трехгранного клина, который состоит из трех простых клиньев. Совокупность простых клиньев с непрерывно изменяющимися углами образует криволинейную поверхность отвала. Степень крошения и оборота пласта зависит от значений углов, которые определяют тип рабочей поверхности корпуса, и в том числе отвала

      Цилиндрическая  поверхность отвала образуется при  перемещении прямой по направляющей кривой параллельно дну борозды  и самой себе. Эту линию называют образующей отвала. В цилиндрическом отвале эти линии параллельны между собой.

      Культурный  отвал (рисунок 3). Рабочая поверхность у культурного отвала образуется так же, как и у цилиндрического. Однако при этом углы между образующими и стенкой борозды у поверхности культурного отвала не остаются постоянными, а изменяются по некоторому закону от 42° до 47°. По этому культурный отвал хорошо крошит пласт. Культурный отвал обладает хорошей оборачивающей способностью. Благодаря установкам на плуг предплужников корпус с культурным отвалом можно использовать для вспашки старопахотных и задернелых почв.

      Полувинтовой  отвал (рисунок 3). Полувинтовой отвал хорошо оборачивает пласт, но крошит хуже, чем культурный. Поэтому полувинтовые отвалы применяются для вспашки тяжелых связных почв. При вспашке сильно задернелых почв плугами с полувинтовыми отвалами у каждого корпуса устанавливают дисковой нож.

Для доваливания  в борозду пласта почвы на полувинтовых, а иногда и на культурных отвалах  укрепляют удлинители-перо.

      Винтовой  отвал (рисунок 3).. Винтовая поверхность этих отвалов образована движением прямолинейной или криволинейной образующей по закону винта. Отвал оборачивает пласт на 180° почти без крошения и разрывов.

      Отвалы  изготавливают из трех- или двухслойной стали. Трехслойная сталь состоит из следующих слоев: наружных - твердых из стали 60Г или 65Г и среднего - мягкого из стали Ст.2. Отвалы из трехслойной стали закаливают, получая твердость рабочей поверхности в пределах HRC 50-62. Рабочая поверхность отвала не должна иметь трещин, пузырей, закатов и раковин. В собранном корпусе местные зазоры в стыке лемеха с отвалом на рабочей поверхности допускаются не более 1мм, а превышение отвала над лемехом не допускается. Превышение лемеха над отвалом может быть не более 2мм. На линии полевого обреза корпуса отвал не должен выступать за лемех. Лемех же может выступать за отвал, но не более чем на 5 мм.

3. Анализ вида износа 

      В процессе работы плуга больше всего изнашиваются полевой обрез, грудь и крыло отвала в месте схода пласта почвы. Иногда встречаются поломки крыла отвала.

      Отвалы  плугов могут иметь следующие  дефекты: местный износ поверхности, износ полевой поверхности, износ  или поломку носка, износ крыла, износ поверхности и ребра  груди отвала. Большинство видов  износа происходят из-за трения рабочими поверхностями отвала о грунт, протирание, ударных нагрузок попадающихся глыб, некоторые из видов происходят по вине сотрудников, и непредвиденных ситуаций.

      Для восстановления каждой отдельной части  плуга существует свой способ восстановления и ремонта 

4 Анализ пути ремонта  и восстановления 

      Перед тем как начать процесс ремонта, деталь предварительно нужно очистить, разобрать, осмотреть на наличие  дефектов и износа, закрепить и  далее непосредственно проводить  процесс ремонта детали.

      Изношенные  участки полевой поверхности  отвала восстанавливают наплавкой.

      Износ груди и полевого обреза. У отвалов наиболее интенсивно изнашиваются грудь и полевой обрез. При небольшом износе полевой обрез наплавляют сплавом сормайт № 1 или чугунным электродом. После наплавки поверхность обрабатывают наждачным кругом. При обломе или сильном износе носка изношенную часть удаляют и вместо нее приваривают заготовку соответствующей формы, вырубленную из старого отвала. При значительных износах груди отвала по толщине допускается использование сменной накладки, вырубленной из старого отвала или из листовой стали толщиной 4—6 мм с содержанием углерода более 0,4 %. Накладку крепят теми же болтами, что и отвал. Чтобы не допустить выступания поверхности накладки за поверхность лемеха, под последний необходимо подложить пластину.

      Износ или излом носка. Для восстановления носка по шаблону газовым резаком отрезают износившуюся часть. На наждачном точиле зачищают линию обреза, снимают с тыльной стороны оставшейся части отвала фаску 3X45° по контуру обрезанной части, а затем из выбракованного отвала газовым резаком по шаблону вырезают носок (или нагревают отвал, зажимают в тиски и вырубают по шаблону заготовку). Отвал закрепляют болтами и приваривают носок в нескольких местах. Снимают отвал со стойки и сваривают по всему шву с обеих сторон. Зачищают сварные швы с лицевой и тыльной сторон на наждачном точиле заподлицо с поверхностью отвала и приваренной вставкой. Особенно тщательно зачищают шов на рабочей стороне отвала, так как в случае выступления металла над рабочей поверхностью происходит залипание отвала почвой. Трещины, вмятины и заусеницы на рабочей поверхности отвала не допускаются. Размечают и просверливают отверстие диаметром 11 мм под болты крепления отвала к стойке.

      При незначительном износе носка зачищают металлической щеткой до блеска. С тыльной стороны отвала по его профилю укрепляют прокладку из листовой меди и во избежание отпуска укладывают отвал на обильно смоченную паклю. Наплавляют изношенный участок валиками параллельно полевому обрезу. Каждый последующий валик должен перекрывать соседний не менее чем на ширины. Наплавку электродами Э-42 ведут с перерывами, удаляя после каждого перерыва окалину и шлак.

      Излом крыла. Снимают фаску 3X45° с кромки отломанной части крыла и основной части отвала с тыльной стороны. Отломанную часть крыла приваривают (прихватывают) электродами Э-42 диаметром 3...4 мм при силе тока 180...200 А в нескольких местах (через 30...4O мм), а затем сплошным швом с тыльной и рабочей сторон. Сварные швы зачищают с рабочей стороны. Шов не должен выступать над поверхностью отвала. Для обеспечения прочности к тыльной стороне крыла приваривают накладку (рис. 4). Для предохранения околошовной зоны при сварке или наплавке от чрезмерного нагрева ее необходимо покрывать слоем влажной глины

                а - накладка на крыло, б - накладка на груди отвала  

                Рисунок 4. Восстановленный отвал с накладками 

      Износ поверхности крыла. Место износа зачищают стальной щеткой до блеска, насыпают на него слой порошкового твердого сплава В-9 толщиной 4...5 мм и разравнивают. Участок, прилегающий к месту наплавки, закрывают смоченным в воде асбестом или глиной с асбестом. Наплавку выполняют электродуговой сваркой при зигзагообразном движении электрода. Наплавленный слой зачищают наждачным кругом заподлицо с поверхностью отвала. 

5 Обоснование выбора  наиболее выгодного  способа ремонта

  и восстановления 

      Современная сварочная техника располагает  многими способами наплавки, которые  при их рациональном использовании  позволяют обеспечить требуемые  результаты. Общими требованиями к способам наплавки являются обеспечение хорошего формирования наплавленного слоя при отсутствии пор, трещин и других дефектов, его толщины с минимальным припуском на последующую механическую обработку, химического состава наплавленного металла, которым преимущественно определяются его свойства и пр. В известной мере выбор способа наплавки определяется наличием соответствующего оборудования и его возможной загрузкой.

      Многие  детали оборудования можно наплавлять различными способами, при этом предпочтение следует отдавать способу, обладающему более высокой производительностью. Экономичность процесса является определяющим фактором, способствующим широкому внедрению наплавки в практику восстановления и упрочнения деталей.

      Благодаря простоте, применяемости для деталей любой формы и многим другим преимуществам ручная дуговая наплавка покрытыми электродами широко применяется при восстановлении деталей. Для обеспечения минимального проплавлення основного металла наплавка ведется короткой дугой на минимальном токе.

      Ручная  дуговая наплавка применяется для  восстановления деталей сложной  формы, где невозможно применить  автоматические способы или при  небольшом количестве наплавляемых деталей, когда применение автоматической сварки экономически нецелесообразно.

      Ручная  дуговая наплавка заключается в том, что под действием высокой температуры электрической дуги, горящей между электродом и изделием, к которым подведен ток, электродный и основной металлы расплавляются, создавая на поверхности изделия общую ванну. С отдалением электрической дуги расплавленный металл затвердевает, образуя наплавленный валик.

      При ручной наплавке требуется наиболее высокая квалификация электросварщиков, так как процесс наплавки необходимо вести на минимально возможном токе и напряжении с целью уменьшения доли проплавления основного металла к наплавленному, но при этом должно обеспечиваться сплавление наплавленного и основного металлов. Главные параметры режима ручной наплавки: сила тока, напряжение на дуге и скорость наплавки. Тип электрода выбирают в зависимости от химического состава металла, который необходимо наплавить.

      Диаметр электрода определяют в зависимости  от толщины и формы изделия, пространственного  положения наплавляемой поверхности.

      При установившемся процессе наплавки плавление  электрода под действием теплоты  дуги происходит равномерно. Однако не вся мощность дуги расходуется на плавление металла. Часть ее теряется на излучение, плавление покрытия и т. п. Не весь расплавленный металл наплавляется, так как существуют потери его на угар и  разбрызгивание.

      Общие потери при наплавке покрытыми электродами с учетом потерь на угар, разбрызгивание и огарки составляют до 30%. 

      6. Технология подготовки  производства 

      В большинстве случаев детали, поступающие  в ремонт, бывают сильно загрязнены, замаслены, покрыты ржавчиной или краской. Поэтому все поступающие в ремонт детали должны быть предварительно очищены. Плуг очищают от грязи, растительных остатков, моют и доставляют на специальную площадку. Машину осматривают, выявляют деформации сборочных единиц и деталей, трещины или разрушенные сварные швы, состояние рабочих органов, резьбовых соединений и оценивают надежность креплений. Плуг, подлежащий ремонту, доставляют в мастерскую и надежно устанавливают на подставки. Между брусьями рамы и подставками размещают деревянные подкладки.

      Плуг  разбирают в такой последовательности: отворачивают гайки, болты и снимают  прицепку для борон, прицепное или  навесное устройство, дисковый нож, предплужники, опорные колеса, рабочие корпуса  и брус жесткости. При разборке плуга  ПТК-9-35 и других, имеющих аналогичное устройство, необходимо выполнить еще несколько дополнительных операций:  снять пневматические колеса, гидропривод, транспортный механизм, маслопроводы, опорное колесо.

      Наплавка  по плохо подготовленной поверхности  приводит к непроварам, образованию пор и раковин, насыщению наплавленного металла кислородом и загрязнению этого металла различными неметаллическими включениями. Например, наплавка по поверхности, загрязненной маслом, сопровождается выгоранием этого масла с выделением большого количества газов. При этом металл ванны кипит, разбрызгивается и в наплавленном металле появляются поры, раковины и другие дефекты, что уменьшает работоспособность детали и ее внешний вид.

      Обезжиривание деталей машин и механизмов эффективнее  и удобнее производить обжигом газопламенной горелкой, паяльной лампой или в нагревательных печах. Очень часто для обжига используется пламя обычной или многопламенной ацетилено-кислородной горелки. В этом случае участок или вся деталь в течение нескольких минут подвергается обработке пламенем и масло быстро выгорает не только с поверхности, но и из пор, раковин, трещин. После этого копоть и налеты окислов удаляются проволочной стальной щеткой и ветошью.

      У деталей машин, изготовленных из углеродистых, высокоуглеродистых или легированных сталей, для которых технологией наплавки предусматривается предварительный подогрев, масло из пор и трещин удаляется во время этого же подогрева.

      Работы  по подготовке к наплавке также включают изготовление выводных пластин, медных подкладок и других приспособлений, что повышают качество и эффективность работы.

      В последние годы для механической обработки деталей применяются  легкие переносные машинки с маломощными  электрическими двигателями (прямые шлифмашинки, болгарки, ленточные шлифмашинки). На конце гибкого вала такой машинки в зависимости от вида обработки налаживается абразивный шлифовальный круг или круглая стальная щетка.

      Для правильной организации подготовки деталей к наплавке и выполнения наплавочных работ необходимо после  осмотра и замеров износа детали составить карту технологического процесса этих работ. В ней должны быть отражены причины и характер износа, условия работы деталей, объем работ, вид и способ наплавки, марка и диаметр электродов, режим и технология наплавки, время на выполнение работ, последовательность операций, припуск на механическую обработку, необходимость предварительной и последующей термической обработки. 
 

7. Выбор приспособлений, сварочно-наплавочные материалы 

      Ручная  дуговая наплавка является универсальным  способом и находит широкое применение в ремонтных работах. Этот способ обладает большой маневренностью: можно выполнять наплавку в любом пространственном положении, быстро изменять направление и место наплавки и тем регулировать возможные деформации детали, изменять состав наплавляемого металла в широких пределах за счет применения различных электродов.

      Наплавку  деталей из обычных углеродистых сталей, когда наплавленный слой не должен по своим механическим свойствам  отличаться от основного металла, можно  производить электродами по ГОСТу 9467—60, предназначенными для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Применяются электроды типов: Э42; Э42А; Э46; Э46А; Э50; Э50А; Э55; Э65; Э85 и др.

      Для наплавочных работ хорошие результаты дают электроды типа «Ф» с фтористо-кальциевыми покрытиями, например. У ОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, У-340/105 и др. Эти электроды дают в наплавке металл мелкозернистой структуры с высокой ударной вязкостью и гарантируют отсутствие трещин в наплавляемом слое.

       Электроды для наплавки слоев с особыми свойствами, отличными от основного металла, предусматриваются ГОСТом 10051—62.

      Для наплавочных работ отвалов плугов чаще всего используют электроды  марки Э42.

      При восстановлении полевого обреза используют твёрдый наплавочный материал сормайт № 1 или чугунные электроды.

      В качестве источников питания дуги при  ручной дуговой наплавке могут использоваться как преобразователи, так и выпрямители. Выпрямители имеют ряд преимуществ  перед преобразователями, поэтому  практически вытеснили их в использовании. Примеры выпрямителей, которые могут использоваться в данном случае и их технические характеристики представлены в табл. 1. 

               Таблица 1 . Технические характеристики сварочных выпрямителей с

                           жесткой внешней вольтамперной характеристикой

8. Расчет режимов и величины слоя наносимого материала на деталь 

      Ручную  наплавку выполняют электродами диаметром 2—5 мм на постоянном токе, I = 50—300А обратной полярности с производительностью 0,8—3 кг/ч. Для заданных размеров отвала, подберём режими сварки.

      Соответственно  толщине отвала, равной 12 мм выбираем электрод диаметром 4 мм. Соответственно сила сварочного тока для выбранного диаметра электрода составит I = (K ∙d э) , К = (30 ÷ 45). Выбираем коэффициент К = 40 , значит сила сварочного тока для выбранного диаметра электрода составит  I = (40 ∙4) = 160 А. Электродуговыми способами за один проход можно наплавить слой не менее 1–2 мм. При наплавке за один проход слоя большей толщины будет происходить глубокое проплавление основного металла и его перегрев. При необходимости наплавки большой толщины, она производится в два-три слоя. 

9. Окончательная обработка  детали после ремонта  и восстановления 

      Отремонтированные отвалы зачищают, а потом подвергают закалке с последующим отпуском. После ремонта и восстановления наплавкой отвал нагревают в горне до температуры 800...830⁰C (светло-вишнево-красный цвет) и закаливают в подогретой воде. Затем его нагревают до температуры 200⁰C и отпускают на воздухе.

      Отремонтированные плуги красят. Основной цвет краски — красно-коричневый, допускается  красный или голубой. Попадание  краски в подшипниковые сопряжения не допускается. Масленки должны иметь  цвет, контрастно отличающийся от основного  цвета плуга (желтый, синий и т. д.). Далее производится сборка восстановленной детали, в нашем случае плуга из восстанавливаемых деталей и производиться регулировка плуга.

      Регулировка плугов заключается в следующем. Отвал корпуса плуга плотно прилегает  к стойке корпуса; зазор между отвалом и поверхностью стойки в средней части не превышает 3 мм. Лемех плотно прилегает к отвалу; зазор в стыке не больше 1 мм; выступание кромки отвала над лемехом не допускается. Со стороны борозды кромка лемеха может выступать за обрез отвала до 10 мм. Головки болтов, крепящих к стойке лемех, отвал и полевую доску, должны быть заподлицо с рабочими поверхностями деталей, так как выступание головок болтов над рабочими поверхностями деталей вызывает налипание земли на корпусе плуга; утопание этих болтов допускается до 1 мм. Просветы между пяткой лемеха с прямым лезвием и задним концом полевой доски и опорной плоскостью площадки не превышает 10 мм. Расположение носка лемеха выше пятки не допускается. Долотообразный лемех касается носком плоскости площадки; просвет между лезвием остальной части лемеха и задним концом полевой доски и плоскостью составляет 10—15мм.

      Стойка  предплужника, собранная с лемехом  и отвалом надежно закреплена на раме. Взаимное расположение корпуса, предплужника и ножа на раме плуга изображено на (рис.5).

      Рисунок 5. Взаимное расположение корпуса, предплужника и ножа на раме плуга: а — проверка расположения корпусов; б - схема установки предплужника и ножа на раме

      После регулировки все трущиеся поверхности  смазывают: ступицы заднего и опорного колес, стакан и втулки механизма заднего колеса. 
 

10. Контроль качества  детали 

      Дефекты сварных швов являются следствием неправильного  выбора или нарушения технологического процесса изготовления или ремонта  детали, применения некачественных сварочных материалов и низкой квалификации сварщика.