Двигатель, картер шестерен двигателя, шкив тормозной лебедки трактора ТДТ-55, отливка из серого чугуна, режимы резания

Министерство образования  Российской Федерации   ВОРОНЕЖСКАЯ   ГОСУДАРСТВЕННАЯ                                      ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ   АКАДЕМИЯ (ВГЛТА)   Кафедра технологии конструкционных  материалов             КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»   Пояснительная записка ТКМ–23–0.00П3                       Студент 234 группы    Иммель  Н.Н.              Руководители курсовой работы                                                      доцент    Высоцкий А. Г.                          старший преподаватель   Миронов В. П.         Воронеж 2003

 

Министерство образования  Российской Федерации

 

ВОРОНЕЖСКАЯ   ГОСУДАРСТВЕННАЯ                                      ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ   АКАДЕМИЯ

(ВГЛТА)

 

Кафедра технологии конструкционных материалов

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Материаловедение. Технология конструкционных материалов»

 

Пояснительная записка

ТКМ–23–0.00П3

 

 

 

     Студент  234 группы____________________Иммель Н.Н.

 

   Руководители  курсовой работы

                             доцент _________________Высоцкий А. Г.

  старший преподаватель__________________Миронов  В. П.

 

 

 

 

 

Воронеж 2003

 

ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УДК 621.78:

РЕФЕРАТ

     Курсовая работа по учебной  дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» 55с., 2 рис., 5 чертеж., 5 табл., 15 источников.

ДВИГАТЕЛЬ, КАРТЕР ШЕСТЕРЕН ДВИГАТЕЛЯ, ШКИВ ТОРМОЗНОЙ ЛЕБЕДКИ ТРАКТОРА ТДТ-55, ОТЛИВКА ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА, РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ

     Цели курсовой работы:

     – закрепление, расширение и углубление теоретических знаний по дисциплине;

     – получение навыков практического  применения полученных теорети- 
ческих знаний при самостоятельном творческом решении конкретных 
технологических задач;

     – обучение самостоятельному пользованию специальной литературой - 
каталогами, книгами, справочниками, государственными стандартами, 
научно - производственными журналами, реферативной информацией и

др.

     – получение навыков составления пояснительной записки и оформления 
иллюстративного материала (чертежей, схем, графиков) согласно дей- 
ствующим стандартам.

     Раздел 1 технического задания на курсовую работу определяет две технологических задачи:

1. Обосновать выбор материала для изготовления картера шестерен двигателя трактора ТДТ-55.
2. Обосновать технологию термической обработки первичной заготовки  детали.

Раздел 1 курсовой работы выполнен на основе сбора и  анализа обширного материала, полученного при изучении специальной литературы

На основе анализа условий работы картера шестерен двигателя обоснована целесообразность применения чугуна СЧ 18 для изготовления картера шестерен двигателя СМД-14Б трактора ТДТ-55.

     Первичная  заготовка должна быть получена  методом литья в песчаную форму.  Отливки необходимо подвергнуть  отжигу по режиму: нагрев до температуры 500...600°С, выдержка, охлаждение с печью. Контроль температуры в печи следует осуществлять с помощью термоэлектрического пирометра с использованием термопар ТХК–040Т. Контроль твердости после ТО проводится по методу Бринелля.

          Из второго раздела технического задания определена одна задача: разработать технологический процесс изготовления отливок в разовой форме для шкива тормозной лебедки трактора ТДТ-55.

     Технико  – экономическая эффективность  составила 77,5%, при этом масса отливки 19,64кг, масса стержня равна 7,82кг, масса формовочной смеси равна 70,9кг.

     Из третьего раздела определена одна задача: рассчитать режимы резания при механической обработке отливок для шкива тормозной лебедки трактора ТДТ-55.

     Для обработки заданной цилиндрической поверхности выбран проходной резец из твердого сплава ВК6, принятая подача равна 0,65 мм/об, скорость резания равна 76,61 мм/мин, сила резания равна 14,58 кгс, мощность резания равна 0,18 кВт, машинное время требуемое для всего технологического процесса 3,81 мин.

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение...............................................................................................................7

Техническое задание........................................................................................12

1 Обоснование  выбора материала и технологии  термической 

обработки деталей машин лесного комплекса..........................................16

1.1 Анализ условий работы детали...................................................................16

1.2 Обоснование выбора материала для изготовления детали......................19

1.3 Обоснование технологии термической обработки первичной

заготовки и детали........................................................................................25

1.4Выбор оборудования и технологической оснастки для проведения

     термической обработки......................................................................................29

1.5Охрана труда в термических цехах..............................................................31

2 Разработка технологического процесса изготовления отливки

в разовой форме  для деталей машин лесного  комплекса........................34

1. Обоснование выбора способа получения отливок...............................34
2. Чертеж детали......................... .................................................................34
3. Разработка чертежа отливки. ..................................................................34
• Выбор плоскости разъема.........................................................................34
• Определение припуска на механическую обработку......................... ...36
• Определение минимально допустимой толщины стенок отливки......36
• Определение радиусов галтелей и закруглений.....................................38
• Определение формовочных уклонов.......................................................38
4. Разработка чертежа модели......................................................................38
5. Разработка чертежа стержня.....................................................................39
6. Определение массы отливки.....................................................................39
• Выбор размеров опок.................................................................................42
• Расчет элементов литниковой системы....................................................42
• Разработка чертежа литейной формы в разрезе.......................................44
7. Определение массы стержня и формовочной смеси...............................46

2.8     Оценка  технико-экономической эффективности....................................46

3   Определение режимов резания  при механической обработке

отливок для деталей машин лесного комплекса ..........................................48              

1. Выбор режущего инструмента......................................................................48
2. Выбор подачи ................................................................................................49
3. Определение скорости резания.....................................................................49
4. Определение силы резания............................................................................50
5. Определение мощности резания...................................................................51
6. Определение машинного времени................................................................51

Заключение...........................................................................................................52

Список использованных источников..............................................................54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

           В дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» изучают закономерности, определяющие строение и свойства материалов в зависимости от их состава  и условий обработки, а также современные рациональные и распространенные в промышленности прогрессивные методы формообразования заготовок и деталей машин [1,2].

         Основная задача «Материаловедения. Технологии конструкционных материалов» состоит в правильности выбора материала, метода его упрочнения и снижения металлоемкости изделия при одновременном достижении наиболее высокой технико–экономической эффективности [2].

         В машиностроении наибольшее применение нашли черные металлы. На основе железа изготавливается не менее 90 – 95% всех деталей машин и оборудования лесного комплекса. Широкое распространение железа и его сплавов связано с большим содержанием его в земной коре, низкой стоимостью, высокими механическими и технологическими свойствами. Стоимость цветных металлов во много раз выше стоимости железа и его сплавов.

         Чистые металлы в МОЛК практически не применяются, так как они обладают в структурном состоянии низкой прочностью и не обеспечивают во многих случаях требуемых свойств. Наиболее широко используются сплавы. Сплавы получают с плавлением или спеканием порошков из двух или более металлов с неметаллами. Сплав может состоять из двух и более компонентов.

          Металлы в твердом состоянии обладают рядом характерных свойств: высокой теплопроводностью и электропроводностью, термоэлектронной эмиссией, повышенной способностью и пластическим деформациям, как правило, высокой твердостью, прочностью и другими свойствами [2].

         Для МОЛК конструкционные материалы расположены в следующей пропорциональности по массе:

     – сталь – 88 –  96 % массы многих машин;

     – чугун – 5 –  13 %;

     – цветные металлы  и их сплавы – 0,003 – 1,03 %;

     – неметаллические  материалы (пластмассы, резина, керамика, стекло и др.) – 0,02 – 0,08 %[1].

         В автомобильной промышленности Российской Федерации используются: 26 сплавов алюминия; 22 сплава меди; 7 сплавов цинка и один сплав магния [3].

         Фундаментальные методы в современной технологии конструкционных материалов характеризуется многообразием традиционных и новых технологических процессов, возникающих на их слиянии и взаимопроникновении [1].

         Основным технологическим процессом, применяемым в лесном машиностроении является: обработка металлов давлением, которая основана на их способностях в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело внешних сил. Обработка металлов резанием – это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения определённых свойств. Методы отделочной обработки поверхностей – это полирование заготовок, абразивно–жидкая   отделка, притирка поверхностей, хонингование. 

         Существуют различные способы обработки металлов давлением:

     – прокатка – заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками. В результате уменьшают поперечные размеры заготовки;

     – прессование  – заключается в продавливании  заготовки, находящейся в замкнутой  форме;

     – волочение  – заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы;

     – ковкой  изменяют форму, и размеры заготовки  путем последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные части заготовки;

     – штамповкой  изменяют форму и размеры детали  с помощью специализированного инструмента – штампа (для каждой детали изготавливают свой штамп);

     – листовой  штамповкой получают плоские  и пространственные полые детали из заготовок, толщина у которых значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса);

     – горячая объемная штамповка – это вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента – штампа.

         Литейное производство – отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки;

         Сварка – технологический процесс получение не разъёмных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическим деформировании, или совместным действием того и другого [1].

         Универсальные автоматы и полуавтоматы обеспечивают высокую производительность труда. Для расширения технологических возможностей станков используют системы с числовым программным управлением (ЧПУ). Высшей формой организации работы станков с ЧПУ является создание комплексных автоматизированных участков с централизованным управлением от ЭВМ. Сильно повышает производительность внедрения автоматических линий – систем автоматически действующих станков, связанных транспортирующими средствами и имеющих единое управляющее устройство. Они разделяются на синхронные и несинхронные. Современные средства автоматизации могут быть рационально использованы, в массовом производстве. Возможность быстрого перенаправления оборудования в условиях серийного производства при изготовлении даже небольших партий заготовок обеспечивают даже небольших гибкие автоматические производства (ГАП). ГАП организуется на базе оборудования, управляемого ЭВМ с помощью программ. ГАП способствует увеличению производительности труда в условиях серийного производства, обеспечивает повышения качества продукции [4].

         Одним из путей экономии металлов является увеличение производства качественных сплавов, обладающих улучшенными эксплуатационными характеристиками. Применение таких сплавов, поможет получить экономический эффект как при изготовлении, так и при ремонте быстро изнашивающихся деталей машин путем их замены на более прочные, с увеличенным сроком службы [4].

           Цели курсовой работы:

– закрепление, расширение и углубление теоретических знаний по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»;

– приобретение навыков практического применения полученных теоретических знаний при решении технологических задач, предусмотренных техническим заданием на курсовую работу;

– получение навыков  самостоятельного творческого подхода  к решению конкретных инженерных задач;

– обучение самостоятельному пользованию специальной и периодической литературой: каталогами, справочниками, стандартами, ТУ, нормами, научно-производственными журналами, реферативной информацией и другой литературой;

– выработка навыков  оформления технической документации, составления пояснительной записки и оформления иллюстрированного материала (чертежей, схем, графиков) согласно действующего стандарта;

– овладение навыками использования современной вычислительной техники при решении конкретных инженерных задач;

– подготовка к более  сложному этапу процесса обучения –  защите дипломного проекта.

 В целом техническое задание на курсовую работу определяет четыре технологических задачи, которые должен решить студент при выполнении курсовой работы.

 Первый раздел определяет две задачи: обосновать выбор материала для изготовления заданной детали, обосновать технологию термической обработки первичной заготовки и самой детали.

 Из второго раздела технического задания вытекает одна задача: разработать технологический процесс изготовления отливок в разовой форме для заданной детали.

        Третий раздел определяет задачу: рассчитать режимы резания при механической обработке отливок для деталей машин лесного комплекса.

 

 

     

                  

 

                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине                                                                

 «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»

 

Студент 234 группы лесомеханического факультета

Иммель Н.Н.  

 

Раздел 1     Обоснование выбора материала и  технологии термической

                    обработки деталей машин лесного  комплекса.

 

Вариант  28.

Исходные данные:

1. Тип машиностроительного производства – массовое.
2. Машина – трелевочный трактор ТДТ – 55.
3. Сборочная единица – двигатель СМД – 14Б.
4. Деталь – картер шестерен.
5. Метод получения первичной заготовки – литье в песчаную форму.
6. Материал детали – СЧ15.
7. Твердость материала после термической обработки – 163…229 НВ.
8. Условия работы детали:

            – нагрузки – статические;

            – среда – неагрессивная;

            – максимальная рабочая температура – до 100°С.

 

Порядок выполнения раздела 1:

1. Анализ условий работы детали.
2. Обоснование выбора материала для изготовления детали.
3. Обоснование технологии термической обработки первичной заготовки и детали.
4. Выбор оборудования и технологической оснастки для проведения термической обработки.
5. Охрана труда в термических цехах.

Раздел 2     Разработка технологического процесса изготовления

                    отливки в разовой форме для деталей машин

                    лесного  комплекса.

Вариант 68.

Исходные данные:

1. Тип машиностроительного производства – единичное.
2. Машина – трактор ТДТ–55.
3. Сборочная единица – тормозная лебёдка с карданным приводом.
4. Деталь – шкив.
5. Материал детали – СЧ 50.

 

Порядок выполнения раздела 2:

2.1 Обоснование выбора способа получения отливок.

2.2 Чертеж детали.

2.3 Разработка чертежа отливки.

2.3.1Выбор плоскости разъема.

2.3.2Определение припуска на механическую обработку.

2.3.3Определение минимально допустимой толщины стенок отливки.

2.3.4Определение радиусов галтелей и закруглений.

2.3.5Определение формовочных уклонов.

2.4 Разработка чертежа модели.

2.5 Разработка чертежа стержня.

2.6 Определение массы отливки.

2.6.1 Выбор размеров опок.

2.6.2 Расчет элементов литниковой системы.

2.6.3Разработка чертежа литейной формы в разрезе.

2.7 Определение массы стержня и формовочной смеси.

2.8 Оценка технико-экономической эффективности.

 

Раздел 3   Определение режимов  резания при механической обработке

                   отливок для деталей машин  лесного комплекса.

Вариант 68.

Исходные данные:

1. Тип машиностроительного производства – единичное.

2. Машина – трактор ТДТ–55.
3. Сборочная единица – тормозная лебёдка с карданным приводом.
4. Деталь – шкив.
5. Материал детали – СЧ 50.
6. Условия обработки отливки:

– глубина резания  – t=1,1 мм;

• твердость 220 НВ;
• диаметр обрабатываемой поверхности d=275 мм;
• длина обрабатываемой поверхности     l=80 мм.

 

Порядок выполнения раздела 3:

1. Выбор режущего инструмента.
2. Выбор подачи.
3. Определение скорости резания.
4. Определение силы резания.
5. Определение мощности резания.
6. Определение машинного времени.

 

 

Техническое задание  выдано 10 сентября 2003г.

Дата защиты курсовой работы – 18 декабря 2003г.

 

Руководители курсовой работы

 

                                                                                     доцент Высоцкий А. Г.

                                                                    ст. преподаватель Миронов В. П.

Техническое задание  принял к исполнению

                                                                                         студент Иммель Н.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАВОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ЛЕСНОГО        КОМПЛЕКСА

 

          1.1 Анализ условий работы детали

               На передней плоскости блока картера двигателя смонтированы картер распределительных шестерен и его крышка, между которыми расположены шестерни, осуществляющие привод всех механизмов и агрегатов двигателя, кроме электрогенератора, водяного насоса и вентилятора. Ведущей шестерней является шестерня, посаженная с натягом на носок коленчатого вала со шпонкой. Эта шестерня находится в зацеплении с двумя промежуточными шестернями.

         Первая промежуточная шестерня является шестерней привода масляного насоса и приводит во вращение шестерню масляного насоса. Вторая промежуточная шестерня вращается на оси, запрессованной в переднюю стенку блока-картера двигателя, и входит в зацепление с двумя ведущими шестернями. Первая шестерня приводит во вращение кулачковый валик топливного насоса высокого давления. Вторая шестерня с помощью специального поводка, соединенного с этой шестерней приводит во вращение счетчик моточасов двигателя. Эта шестерня приводит также во вращение шестерню привода насоса гидросистемы[5].

         Картер распределительных шестерен  является корпусной деталью, с  помощью которой смонтированы  шестерни привода механизмов  и агрегатов двигателя, поэтому он испытывает статические нагрузки при изменениях крутящего момента, передаваемого от двигателя.

         Так как картер залит маслом, то среда, в которой находится  картер распределительных шестерен, — не агрессивная. Температура при перегрузках может достигать значение до 100°С[5].

        Длительная работоспособность трактора зависит от надежности и долговечности деталей и узлов. Надежность работы деталей во многом определяется сопротивлением материала распространению трещин, то есть его вязкостью разрушения. Это значит, что основное требование, предъявляемое к детали при эксплуатации — высокое сопротивление нагрузкам (статическим), чтобы не появились микротрещины, вырывы. Картер распределительных шестерен должен иметь статическую и усталостную прочность.

          Прочность детали, и особенно  усталостная, в значительной степени зависит от состояния поверхности и наличия в ней концентраторов напряжений. Надежность — свойство детали сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

        Долговечность — свойство детали  сохранять работоспособность до  предельного состояния (невозможности ее дальнейшей эксплуатации). Долговечность зависит от усталости, износа, коррозии детали[2].

         Следовательно, существует комплекс прочностных и других параметров, которые находятся в наибольшей зависимости с эксплуатационными свойствами картера распределительных шестерен. К таким свойствам, повышающим предел выносливости, сопротивление контактной усталости, сопротивление износу, коррозии. К наиболее важным технологическим свойствам чугунных картеров относятся герметичность картера, износостойкость, работоспособность. Они определяют поведение чугуна при работе картера под давлением валов и шестерен[2,6].

         Сопряженные поверхности картера с другими деталями должны иметь высокую износостойкость, минимальный коэффициент трения. Кроме того, картер распределительных шестерен должен иметь низкую себестоимость, а это связано с технологическими свойствами — литейные свойства и обрабатываемость резанием[7].

         Износ,  который определяет долговечность  детали, представляет собой процесс удаления материала в результате многократного нарушения фрикционных связей, и поэтому, как правило, носит усталостный характер, особенно для деталей, находящихся в соприкосновении друг с другом. Эти разрушения происходят, несмотря на статические давления[6].