Восстановление пром вала автомобиля ЗИЛ - 130

Содержание 

    Введение

  Большое количество деталей автомобилей  и агрегатов, требующих капитального ремонта, в результате износа, усталости материала, механических и коррозионных повреждений утрачивает свою работоспособность. Следует заметить, что лишь некоторые из этих деталей - наиболее простые и недорогие в изготовлении - утрачивают работоспособность полностью и требуют замены. Большинство деталей имеет остаточный ресурс и может быть использовано повторно после проведения сравнительно небольшого объема работ по их восстановлению.

  Восстановление  деталей имеет большое значение. Стоимость восстановления деталей  значительно ниже стоимости их изготовления.

  Затраты на восстановление деталей, в зависимости от конструктивных особенностей и степени изношенности деталей составляют 10…50% от стоимости новых деталей.

  Восстановление  является одним из основных источников повышения экономической эффективности авторемонтного производства. Значение восстановления деталей состоит также в том, что оно позволяет уменьшить потребности в производстве запасных частей.

   Эффективность и качество восстановления деталей  в значительной степени зависят от применяемых технологических способов их обработки.

   В зависимости от характера устраняемых  дефектов все способы восстановления деталей подразделяются на три основные группы: восстановление деталей с изношенными поверхностями; восстановление деталей с механическими повреждениями; восстановление противокоррозионных покрытий.    
 
 
 
 
 
 

  1. Обзор способов восстановления деталей типа вал

  Описания  способов восстановления взяты из источников 

     Восстановление стальных деталей  дуговой наплавкой

   Наплавка  вручную

   Электрической дугой можно наплавлять стальные детали вручную покрытыми электродами, автоматическим или полуавтоматическим способом под флюсом, а также в среде углекислого газа.

   Ручная  электродуговая наплавка применяется  при ремонте деталей, имеющих местные дефекты: износ шпоночных канавок, износ сферической поверхности и торцов рычага нажимного диска сцепления, износ паза под рычаг выключения сцепления и др. Типичным примером наплавки вручную является ремонт вилки переключения первой передачи и заднего хода автомобиля ЗИЛ-130.

   Вилка изготовляется из стали 10 и цементируется на глубину 0,3...0,5 мм. Твердость поверхностного слоя НКСЭ 56...62. Вилки, имеющие трещины любого характера, бракуются. Наплавкой восстанавливаются вилки, имеющие износ пазов более допустимого под фланец каретки синхронизатора по глубине паза, износ рабочей поверхности щек и лапок вилки по торцам. Изношенные пазы наплавляют электродом УОНИ-13/55 и отжигают на высокочастотной установке с последующим фрезерованием до номинального размера на вертикально-фрезерном станке. После этого вилка подвергается поверхностной закалке током высокой частоты. Аналогичным способом восстанавливаются изготовленные вилки переключения второй-третьей, четвертой-пятой передач. Режимы ручной электродуговой наплавки примерно такие же, как при сварке. Изношенные торцы вилок наплавляют твердым сплавом сормайт № 1 газовой горелкой.

   Детали, изготовленные из среднеуглеродистых и низколегированных сталей, — скользящая вилка карданной передачи (сталь45), распределительный вал (сталь 45), крестовина заднего моста (18ХГТ) и др. — перед наплавкой подогреваются в печи или газовой горелкой до температуры 150...200°С, затем производится наплавка электродом УОНИ-13/55 при силе тока 200 А и напряжении дуги 30.. .35 В. 

     Механизированная наплавка под флюсом

   При наплавке с использованием флюса сварочная дуга горит под флюсом между электродной проволокой и изделием, образуя газовый пузырь и плавя металл. При кристаллизации расплавленного металла сварочной микрованны образуется сварной шов.

   Достоинством  наплавки под флюсом является высокое качество наплавленного металла, поскольку весь процесс плавления, кристаллизации и охлаждения происходит без доступа воздуха. Сам флюс, участвуя в металлургическом процессе сварки или наплавки, способствует получению металла шва заданного состава. Под слоем флюса жидкий металл кристаллизуется медленно, в результате чего из сварочной ванны успевают выделиться растворенные газы и шлаковые включения, что также способствует улучшению качества шва. Для наплавки под флюсом используется электродная проволока, причем электрический ток подводится к ней на небольшом расстоянии от дуги. Это позволяет при необходимости использовать повышенные сварочные токи, позволяющие увеличить скорость наплавки. Достоинством наплавки под флюсом является также отсутствие разбрызгивания металла благодаря статическому давлению флюса. Важным достоинством наплавки под флюсом является и возможность автоматизации технологического процесса.

   К недостаткам наплавки под флюсом относится возможность наплавки только в нижнем положении шва (допускается наклон до 15°) и неприемлемость ее применения для изделий сложной конструкции. Вследствие этих причин в авторемонтном производстве нашли широкое применение наплавочные работы под флюсом.

   При наплавке деталь совершает вращательное движение, а наплавочная головка — поступательное. При этом электродная проволока подается с некоторым смещением от зенита наплавляемой поверхности в сторону, противоположную вращению детали. Это предотвращает стекание жидкого металла сварочной ванны.

   Смещение  электродной проволоки для деталей  диаметром 40...50 мм составляет 4...6 мм, а для деталей диаметром 60...80 мм — 8... 10 мм.

   При наплавке плоской поверхности наплавочная  головка или деталь совершает поступательное движение со смещением электродной проволоки на 3...5 мм поперек движения после наложения шва заданной длины. Наплавку шлицев производят в продольном направлении путем заплавки впадин, устанавливая конец электродной проволоки на середине впадины между шлицами.

   Электродная проволока при наплавке подбирается в зависимости от материала восстанавливаемой детали и предъявляемых к ней требований в условиях эксплуатации. Для наплавки деталей, изготовленных из углеродистых сталей 30, 40, 45, используют проволоку из углеродистых сталей Нп-30, Нп-40, Нп-50, Нп-65 или из низколегированной стали — Нп-ЗОХГСА. Наплавку деталей из сталей ЗОХ, 35Х, 40Х и других низколегированных сталей производят проволокой Нп-ЗОХГСА или других марок. Для автоматической наплавки обычно применяют проволоку диаметром 1,6 мм для деталей диаметром до 70 мм и 2 мм диаметром 80... 100 мм.

   Закаленные  детали после наплавки и последующей  механической обработки повторно закаливаются т. в. ч. для получения необходимой твердости поверхности.

   Флюсы для автоматической наплавки должны способствовать устойчивому горению дуги, образованию плотного наплавленного металла и шлака, легко удаляемого с поверхности металла. Температура плавления флюса должна быть на 200...300 °С ниже температуры плавления металла. Таким требованиям отвечают флюсы марок АН-348А, АНК-18 и др. В необходимых случаях во флюс вводят легирующие компоненты, например феррохром, графит. Режимы наплавки устанавливаются в зависимости от диаметра обрабатываемой детали (табл. 6.1)? напряжение холостого хода берется 30...36 В, рабочее — 23...32 В.

   Для наплавки деталей с большим износом  рекомендуется применять автоматическую наплавку порошковой проволокой под флюсом или открытой дугой без дополнительной защиты (табл. 6.2). Для повышения твердости наплавленной поверхности последняя подвергается пластической деформации.

   Для наплавки применяют следующее оборудование: наплавочные головки АБС, А-384, А-409, А-580, ОКС-1252М; источники питания ВС-200, ВСУ-300, ВС-400, ПСГ-350, АЗД-7,5/30; подогреватели газа; осушитель, заполненный силикагелем КСМ крупностью 2,8—7 мм; редукторы-расходомеры ДРЗ-1-5-7 или ротаметры РС-3, РС-ЗА, РКС-65, или кислородный редуктор РК-53Б.

   При наплавке используют материалы: электродную  проволоку Св-12ГС, Св-0,8ГС, Св-0,8Г2С, Св-12Х13, Св-06Х19Н9Т, Св-18ХМА, Нп-ЗОХГСА; порошковую проволоку ПП-Р18Т, ПП-Р19Т, ПП-4Х28Г и др. 
 

Рис. 3.5.1. Схема наплавки в среде углекислого  газа: 1 — мундштук; 2 — электродная  проволока; 3 — горелка; 4 — наконечник; 5 — сопло горелки; 6 — электрическая дуга; 7 — сварочная ванна; 8 — наплавленный металл; 9 — наплавляемая деталь.

Рис. 3.5.2. Схема установки для дуговой  наплавки в углекислом газе:

1 — кассета  с проволокой; 2 — наплавочный  аппарат; 3 — расходомер; 4 — редуктор; 5 — осушитель; б — подогреватель; 7 — баллон с углекислым газом;  8 — деталь.

   Наплавку  в среде углекислого газа производят на постоянном токе обратной полярности. Тип и марку электрода выбирают в зависимости от материала восстанавливаемой детали и требуемых физико-механических свойств наплавленного металла. Скорость подачи проволоки зависит от силы тока, устанавливаемой с таким расчетом, чтобы в процессе наплавки не было коротких замыканий и обрывов дуги. Скорость наплавки зависит от толщины наплавляемого металла и качества формирования наплавленного слоя. Наплавку валиков осуществляют с шагом 2,5... 3,5 мм. Каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 его ширины.

   Твердость наплавленного металла в зависимости  от марки и типа электродной проволоки 200...300 НВ.

   Расход  углекислого газа зависит от диаметра электродной проволоки. На расход газа оказывают также влияние скорость наплавки, конфигурация изделия и наличие движения воздуха.

   Механизированную  сварку в углекислом газе применяют при ремонте кабин, кузовов и других деталей, изготовленных из листовой стали небольшой толщины, а также для устранения дефектов резьбы, осей, зубьев, пальцев, шеек валов и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Устройство и работа КПП ЗИЛ-130

Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время. Как известно, двигатели внутреннего сгорания развивают максимальную мощность только при вполне определенном и достаточно высоком числе оборотов. Для повышения тягового усилия на ведущих колесах автомобиля при невысоких скоростях движения возникает необходимость в увеличении передаточного отношения трансмиссии. Поэтому все современные автомобили снабжены теми или иными устройствами, позволяющими при неизменном числе оборотов двигателя изменять число оборотов ведущих колес в процессе движения. В настоящее время наилучшими механизмами такого рода, работающими с наименьшими потерями. являются шестеренчатые многоступенчатые коробки передач. В качестве примера рассмотрим трехходовую четырехступенчатую коробку передач с четырьмя передачами для движения вперед и одной - заднего хода. Все четыре передачи переднего хода включаются с помощью синхронизаторов (с блокирующими конусными кольцами), облегчающих управление коробкой передач и обеспечивающих безударное включение шестерен. Коробка передач имеет три вала: ведущий (или первичный), промежуточный и ведомый (или вторичный). Для уменьшения шума работы шестерен, повышения плавности зацепления и увеличения долговечности шестерни, находящиеся  в постоянном зацеплении, выполнены косозубыми. Шестерни заднего хода сделаны прямозубыми. Характерной особенностью коробки передач является то, что I, II и III передачи  имеют шестерни постоянного зацепления. При этом соответствующие шестерни  вторичного вала могут на нем свободно вращаться, и при включении передачи соответствующая шестерня соединяется с валом посредством скользящих муфт синхронизаторов. Эти муфты перемещаются при помощи вилок включения передач. Вилок всего три. и поэтому коробка является трехходовой.

   Коробка передач состоит из первичного, вторичного и промежуточного валов, картера и механизма переключения передач. Первичный вал изготовлен как одно целое с шестерней постоянного зацепления. Он вращается на двух шариковых подшипниках, передний запрессован в гнездо торца коленчатого вала, задний подшипник помещен в картере коробки передач и уплотняется сальником. Вторичный вал установлен в трех подшипниках. Передний игольчатый подшипник установлен в расточке первичного вала, средний подшипник шариковый, запрессован в гнездо картера коробки передач, задний подшипник, размещенный в гнезде задней крышки, уплотняется сальником. На вторичном валу свободно расположены шестерня первой передачи, шестерня второй передачи, шестерня третьей передачи; они находятся в постоянном зацеплении с одноименными шестернями промежуточного вала. 

 На  переднем конце вторичного вала  имеются три шлица, на которых  расположена ступица скользящей муфты синхронизатора III и  IV передач.     Ступица скользящей муфты синхронизатора  I и II передач связаны с валом аналогично. Шестерня заднего хода крепится на валу шпонкой. На задней шейке вала размещена ведущая шестерня привода спидометра. Фланец эластичной муфты карданного вала насажен на шлицы вала и  фиксируется гайкой. Промежуточный вал изготовлен как одно целое с блоком шестерен и опирается на  два подшипника; передний подшипник 6-шариковый, фиксируется на валу шайбой и болтом, задний подшипник - роликовый, цилиндрический. На шлицах вала расположена шестерня заднего хода. Промежуточная шестерня заднего хода свободно вращается на оси, запрессованной в отверстиях картера коробки передач и его задней крышки. Рычаг переключения передач составной, его нижняя часть соединяется с верхней частью через демпферное устройство. Такое соединение позволяет снимать коробку передач с автомобиля без «лишней» разборки.

На автомобилях  ЗИЛ-130 и их модификациях      установлена  механическая, пятиступенчатая коробка передач с синхронизаторами (рисунок 1).

 Применение  синхронизаторов в коробке передач  облегчает управление автомобилем, обеспечивает бесшумность включения передач и повышает долговечность зубчатых муфт шестерен.

 Следует иметь в виду, что в коробках передач автомобилей ЗИЛ-130 установлены: червяк 23 и шестерня 5' привода спидометра, рассчитанного на определенное передаточное число в заднем мосту.

  На  трехосных автомобилях привод спидометра устанавливается в раздаточной коробке. Основные данные коробки передач автомобиля ЗИЛ-130 приведены в технической характеристике.

 Коробка передач  автомобиля ЗИЛ-130:

1 - первичный  вал; 2, 21, 30 и 45 - подшипники; 3, 28, 31 и 47 - стопорные кольца; 4 - крышка заднего подшипника первичного вала; 5 -синхронизатор четвертой и пятой передач; 6 - втулка шестерни четвертой передачи; 7 и 40 - зубчатая пара четвертой передачи; 8 и 38 -зубчатая пара третьей передачи; 9 - головка стержня переключения первой передачи и передачи заднего хода; 10 - вилка переключения второй и третьей передач; 11 - крышка коробки передач; 12 - установочная втулка; 13 - шарик фиксатора; 14 - пружина фиксатора; 15 -штифт замочного устройства стержней переключения передач; 16 - шарик замочного устройства; 17 - синхронизатор второй и третьей передач; 18 и 34 - зубчатая пара второй передачи; 19 - вилка переключения первой передачи и передачи заднего хода; 20 - зубчатое колесо первой передачи и передачи заднего хода; 22 и 59 - шестерни привода спидометра; 23 - червяк привода спидометра; 24 - крышка подшипника вторичного вала; 25 - фланец с отражателем; 26 - гайка фланца вторичного вала; 27 и 51 - манжеты; 29 - гайка промежуточного вала; 32 - картер коробки передач; 33 - вторичный вал; 35, 39 и 41 - опорные шайбы; 36 и 42 - замочные кольца; 37 - зубчатое колесо передачи заднего хода промежуточного вала; 43 - промежуточный вал; 44 - зубчатое колесо привода промежуточного вала; 46 -заглушка; 48 - прокладка; 49 - блокирующий палец; 50 и 53 - роликовые подшипники; 52 - стопорная пластина; 54 и 67 - пружины; 55 -ось блока зубчатых колес передачи заднего хода; 56 - блок зубчатых колес передачи заднего хода; 57 - пробка контрольно-заливного отверстия; 58 - крышка люка отбора мощности; 60 - сливная пробка с магнитом; 61 - сапун; 62 - предохранитель выключения первой передачи и передачи заднего хода; 63 - ось промежуточного рычага; 64 - картер рычага переключения передач; 65 - фиксатор рычага; 66 -чехол рычага переключения передач; 68 - рычаг переключения передач; 69 - промежуточный рычаг; 70 - сухарь промежуточного рычага; 71 - стержень переключения первой передачи и передачи заднего хода; 72 - стержень переключения четвертой и пятой передач; 73 -стержень переключения второй и третьей передач; 74 - штуцер вала привода спидометра

Рисунок 1 
 
 
 
 
 

Техническая характеристика коробки передач

 Коробка  передач механическая с пятью  передачами для движения вперёд  и одной назад. Передаточные  числа: первая передача 7.44, вторая передача 4.10, третья передача 2.29, четвёртая передача 1.47, пятая передача 1.00 (прямая), задний ход 7.09. Максимальный крутящий момент, передаваемый коробке передач 410(41) Н м (кгс м). Переключение передач механическое качающимся рычагом, установленным на крышке коробки. Отбор мощности от блока шестерён заднего хода. Максимальная мощность коробки отбора мощности 22.08 (30) кВт (л.с).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Дефектация

Определение величины износа

  Большое  количество деталей автомобилей и агрегатов, требующих капитального ремонта, в результате износа, усталости материала, механических и коррозионных повреждений утрачивает свою работоспособность, но лишь некоторые из этих деталей - наиболее простые и недорогие в изготовлении - утрачивают работоспособность полностью и требуют замены. Большинство деталей имеет остаточный ресурс и может быть использовано повторно после проведения сравнительно небольшого объема работ по их восстановлению, для измерения величины износа применяют различные приспособления. Для измерения величины износа принимаем измерительное устройство, называемое нутромер.

  В процессе работы на шпоночные пазы вала действуют крутящие моменты, приложенные  на боковые поверхности шпоночных  пазов, наиболее подвержена износу правая сторона пазов, поскольку на эту часть приходится наиболее частое перемещение в связи с тем, что вращение вала при движении автомобиля происходит вправо. Левая поверхность пазов практически не подвержена износу из-за кратковременности приложения нагрузки и ее редкости, так как задняя передача включается гораздо реже передних и после измерения было установлено, что левой стороне шлицев износ отсутствует, в то время как справа он составляет 0,5 мм. 

   4.Классификация способов восстановления деталей.

   Основная  задача, которую преследуют ремонтные  предприятия, это снижение себестоимости ремонта автомобилей и агрегатов при обеспечении гарантий потребителей, т. е. гарантии послеремонтного ресурса.

   Исследования ремонтного фонда (автомобилей и агрегатов, поступающих в ремонт) показали, что в среднем около 20 % деталей - утильных, 25...40 % - годных, а остальные 40...55 % - можно восстановить. Даже процент утильных деталей можно значительно снизить на АРП, если оно будет располагать эффективными способами дефектации и восстановления.

   Технологии  восстановления деталей относятся  к разряду наиболее ресурсосберегающих, так как по сравнению с изготовлением новых деталей сокращаются затраты (на 70%). Основным источником экономии ресурсов являются затраты на материалы. Средние затраты на материалы при изготовлении деталей составляют 38%, а при восстановлении - 6,6 % от общей себестоимости. Для восстановления работоспособности изношенных деталей требуется в 5... 8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей.

   Несмотря  на рентабельность, трудоемкость восстановления деталей еще неоправданно высока и даже на крупных ремонтных 
предприятиях в среднем до 1,7 раз больше трудоемкости изготовления одноименных деталей на автомобильных заводах.

   Основное  количество отказов деталей автомобилей  вызвано износом рабочих поверхностей - до 50%, 17,1% связано с повреждениями и 7,8 % вызвано трещинами. Основное место среди всех отказов автомобилей занимает двигатель - это до 43 % отказов. Примерно 85 % деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т.е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Нанесение металла на несущие поверхности с последующей механической обработкой позволит многократно использовать деталь.

   Доля  восстанавливаемых наружных и внутренних цилиндрических 
поверхностей составляет 53,3%, резьбовых - 12,7%, шлицевых- 
10,4%, зубчатых - 10,2 %, плоских - 6,5 %, все остальные - 6,9%.

   На  рис. 10.1 приведена классификация способов восстановления деталей, которые нашли применение в ремонтном производстве и обеспечивают необходимые эксплуатационные характеристики деталей, а в рис.   приведены их оценочные показатели.

   Объемы  восстановления деталей на АРП определяются наличием соответствующих по наименованию и цене запасных частей.

   Слесарно-механическая обработка.

   К ней относятся слесарная, механическая, связанная с подготовкой деталей  к нанесению покрытий и обработкой после их нанесения, обработка деталей под ремонтный размер, постановка дополнительных ремонтных деталей. Обработкой деталей под ремонтный размер восстанавливают геометрическую форму их рабочих поверхностей.

   Пластическое  деформирование.

   Способ  пластического деформирования основан  на способности 
деталей изменять форму и размеры без разрушения путем перераспределения металла под давлением, т. е. основан на использовании пластических свойств металла деталей. Особенность способа - это перемещение металла с нерабочих поверхностей детали на изношенные рабочие поверхности при постоянстве ее объема. Пластическому деформированию могут подвергаться детали в холодном или в нагретом состоянии в специальных приспособлениях на прессах.

   Стальные  детали (низкоуглеродистые стали), а  также детали из цветных металлов и сплавов обычно деформируют в холодном состоянии без предварительной термообработки.

   При холодном деформировании наблюдается  упрочнение металла 
детали, т. е. происходит наклеп, который повышает предел прочности и твердости металла при одновременном понижении ее пластических свойств. Этот процесс требует приложения больших усилий. Поэтому при восстановлении деталей очень часто их нагревают.

   В нагретом состоянии восстанавливают  детали из средне- и высокоуглеродистых сталей. При восстановлении деталей необходимо учитывать верхний предел нагрева и температуру конца пластического деформирования металла. Относительно низкая температура конца деформирования металла может привести к наклепу и появлению трещин в металле. В зависимости от конструкции детали, характера и места износа нагрев может быть общим или местным.

         Процесс восстановления размеров деталей состоит из операций: подготовка - отжиг или отпуск обрабатываемой поверхности перед холодным или нагрев их перед горячим деформированием; деформирование - осадка, раздача, обжатие, вытяжка, правка, электромеханическая обработка и др.; обработка после деформирования - механическая обработка восстановленных поверхностей до требуемых размеров и при необходимости термическая обработка; контроль качества.

   Напыление.

   Сущность  этого способа основывается на нанесении  распыленного металла на изношенные поверхности деталей. В зависимости  от способа расплавления металла  различают виды напыления: электродуговое, газопламенное, высокочастотное, плазменное, детонационное и ионоплазменное. 

   Гальванические  и химические покрытия.

   Этот  способ основывается на осаждении металла  на поверхности детали гальваническим или химическим методом. Гальванические и химические процессы применяют при восстановлении изношенных поверхностей деталей, а также для защиты их от коррозии. В целях компенсации износа деталей наиболее часто применяю хромирование, железнение и химическое никелирование.

   Синтетические материалы.

   Применение  полимерных материалов при ремонте  автомобилей по сравнению с другими способами позволяет снизить трудоемкость восстановления на 20...30%, себестоимость ремонта - на 15...20%, расход материалов - на 40...50%. Это обусловлено следующими особенностями их использования: не требуется сложного оборудования и высокой квалификации рабочих; возможностью восстановления деталей без разборки агрегатов; отсутствие нагрева детали; не вызывает снижения усталостной прочности восстановленных деталей; во многих случаях позволяет не только заменить сварку или наплавку, но и восстанавливать детали, которые другими известными способами восстановить невозможно или опасно с точки зрения безопасности труда; позволяет миновать сложные технологические процессы нанесения материала и его обработку.