Крестовина карданная автомобиля ЗИЛ-131

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Краткая  характеристика детали 6

2 Определение  дефектов деталей и коэффициентов  их повторяемости 7

3 Определение  коэффициентов повторяемости сочетаний  дефектов изношенных деталей 8

4 Выбор рационального  способа восстановления изношенных  поверхностей детали 10

4.1 Выбор способов  восстановления 10

4.2 Обоснование  выбора способов восстановления  изношенных поверхностей 13

5 Разработка  технологической документации восстановления  детали 16

6 Выбор оборудования, режущего и измерительного инструментов 20

6.1 Выбор оборудования 20

6.2 Выбор режущего  и измерительного инструментов 20

7 Выбор установочных  баз 21

8 Расчёт режимов  восстановления детали. Техническое  нормирование операций 22

8.1 Ручная  заплавка 22

8.2 Фрезерование 23

8.3 Сверление 25

9 Определение  экономической целесообразности  и эффективности восстановления  детали 26

Заключение 29

Список литературы 30

 

Введение

В процессе эксплуатации автомобиля его функциональные свойства постепенно ухудшаются вследствие изнашивания, коррозии, повреждения деталей, усталости материала, из которого они изготовлены, и др. В автомобиле появляются различные неисправности (дефекты), которые снижают эффективность его использования. Для предупреждения появления дефектов и своевременного их устранения автомобиль подвергают техническому обслуживанию (ТО) и ремонту.

ТО —  комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности автомобиля при использовании по назначению, при стоянке, хранении или транспортировании. ТО является профилактическим мероприятием и проводится принудительно в плановом порядке, через строго определенные периоды использования автомобиля.

Ремонт  — это комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности и восстановлению ресурса автомобиля или его составных частей. Ремонт проводится по потребности, которую выявляют в процессе ТО. Различают два вида ремонта — текущий и капитальный.

Удельные  затраты на ТО и ремонт за срок службы автомобиля в несколько раз превышают  затраты на его изготовление. Особенно велика трудоемкость этих работ.

Радикальным средством сокращения затрат на ТО и ремонт автомобилей является дальнейшее повышение их надежности и, в частности, таких ее показателей, как долговечность и ремонтопригодность.

Все детали автомобиля по их ресурсу можно разделить  на три группы. К первой группе относятся  детали, которые полностью исчерпали  свой ресурс и при ремонте автомобиля должны быть заменены новыми. Число  таких деталей сравнительно невелико и составляет 25...30 % общего числа деталей. К деталям этой группы относятся поршни, поршневые кольца, вкладыши подшипников, различные втулки, подшипники качения, резинотехнические изделия и др.

Детали  второй группы (30...35 %) по их ресурсу  можно использовать без ремонта. К этой группе принадлежат детали, износ рабочих поверхностей которых находится в допустимых пределах.

К третьей  группе относится основная часть  деталей автомобиля (40...45 %). Их можно  использовать повторно только после  восстановления. В эту группу входят наиболее сложные базовые детали высокой стоимости, например: блок цилиндров; коленчатый вал; картер коробки передач  и заднего моста; распределительный вал. Стоимость восстановления этих деталей не превышает 10...50% стоимости  их  изготовления.

Основным  источником повышения экономической  эффективности ремонта автомобилей является использование остаточного ресурса деталей второй и третьей группы. Данному вопросу и посвящена настоящая курсовая работа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Краткая характеристика детали

Изучаемая деталь – крестовина карданная автомобиля ЗИЛ-131, материал: сталь 18ХГТ.

Износу  подвержены следующие поверхности  детали:

1. износ поверхности шеек (до 0,06 мм);
2. износ по торцам шеек (до 0,14 мм);
3. износ резьбы КМ6×1

Износы  наиболее распространены для крестовин и приводят к нарушению работоспособности карданных передач, поэтому их восстановлению посвящается настоящая курсовая работа.

 

2 Определение дефектов деталей и коэффициентов их повторяемости

Каждая  деталь имеет одну или несколько  рабочих поверхностей. При этом условия  работы каждой поверхности различны, а, следовательно, и скорости их изнашивания отличаются друг от друга. Таким образом, каждую деталь можно рассматривать как совокупность поверхностей, каждая из которых имеет свои дефекты. И хотя появление каждого дефекта можно рассматривать как случайное событие, при статической обработке значительного объема информации об износах различных поверхностей деталей устанавливается достаточно стабильная величина повторяемости дефектов каждой поверхности.

В общем  случае коэффициент повторяемости  дефектов определяются из выражений:

                                    (1)

где - вероятности появления или коэффициенты повторяемости первого, второго... n-го дефекта,

М - количество деталей, имеющих соответственно первый, второй… n-й дефекты.

N - общее количество одноименных деталей в анализируемой партии.

При курсовом проектировании информация по коэффициентам  повторяемости дефектов собирается непосредственно на авторемонтном предприятии или задается преподавателем:

1. Износ поверхности шеек до 33,56 мм. .
2. Износ по торцам шеек до 126,86 мм. .
3. Износ резьбы КМ6×1 .

 

 

 

3 Определение коэффициентов повторяемости сочетаний дефектов изношенных деталей

При проектировании технологических процессов восстановления изношенных деталей очень важно знать не только коэффициенты повторяемости дефектов, но и коэффициенты повторяемости сочетаний дефектов. Знание последних позволяет более обоснованно подойти к определению экономической целесообразности и эффективности восстановления деталей, имеющих то или иное сочетание дефектов, маршрутов восстановления, программы производства.

В большинстве  случаев возникающие дефекты  деталей можно рассматривать как независимые события. Это обстоятельство позволяет применять для исследования закономерностей их появления законы теории вероятностей.

Пусть - событие, состоящее в том, что деталь имеет i-й дефект (i=1, 2, 3...n);

- событие, состоящее в том,  что деталь не имеет i -го дефекта. Вероятность того, что деталь имеет i-й дефект, определяется из выражения:

;                                                           (2)

Вероятность того, что деталь не имеет i-го дефекта, определяется из выражения:

;                                                     (3)

При трёх дефектах у детали могут встречаться  сочетания:

одновременно  все три дефекта  ;

только  первый и второй дефекты  ;

только  первый и третий дефекты  ;

только  второй и третий дефекты  ;

только  первый дефект ;

только  второй дефект ;

только  третий дефект ;

не имеющие  ни одного дефекта .

Коэффициенты  повторяемости сочетаний дефектов изношенной крестовины определяются:

 

4 Выбор рационального способа восстановления изношенных поверхностей детали

4.1 Выбор способов  восстановления

 

При решении  вопроса о выборе рационального  способа восстановления изношенной детали нужно рекомендовать такой способ, который обеспечивает максимальный срок службы детали, т. е. эксплуатационную надежность, при наименьшей стоимости восстановления, а также учитывать производственные возможности ремонтного предприятия.

Из существующих методик выбора рационального способа  восстановления деталей наиболее приемлемой является методика, предложенная профессором В.А.Шадричевым и доктором технических наук М.А.Масино.

Согласно  этой методике при выборе способа  восстановления деталей руководствуются тремя критериями: применимости, долговечности и технико-экономическим.

Критерий  применимости является технологическим  критерием и определяет принципиальную возможность применения различных способов восстановления по отношению к конкретным деталям.

По этому  критерию предварительно выбирают один или несколько способов восстановления [2, таблицы 1-2, с.15-17]. При этом учитывают условия работы детали, получаемую твердость поверхности, конфигурацию деталей, материал, характер нагрузки, вид трения, величину износа. Этот критерий численной величины не имеет.

На основании  технологических характеристик  способов восстановления устанавливаются возможные способы восстановления различных поверхностей детали по технологическому критерию. Для заданной крестовины предварительно устанавливают следующие способы восстановления:

поверхность А – постановка дополнительной ремонтной детали, ручная наплавка;

поверхность Б – наплавка в среде углекислого газа, ручная наплавка;

поверхность В – наплавка в среде углекислого газа, ручная наплавка.

Следующим критерием, который выражается в  зависимости от способа восстановления определенным числом, является критерий долговечности. Критерий оценивает каждый способ (выбранный по критерию применяемости) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления свойств поверхностей, т.е. обеспечения работоспособности за счет достаточной твердости, износостойкости и сцепляемости покрытия восстановленной детали. Этот критерий дает комплексную качественную оценку, выражающуюся коэффициентом долговечности Кд, который определяется по формуле

Кд=Ки·Кв·Кс,                                                         (4)

где  Ки - коэффициент износостойкости;

    Кв - коэффициент выносливости;

     Кс - коэффициент сцепляемости.

Определение коэффициента долговечности.

Дополнительная ремонтная деталь:

КД = КИ· КВ  =0,90·0,90·1,00=0,81.

Наплавка в среде углекислого газа:

КД = КИ· КВ ·КС =0,85·0,90·1,00=0,77.

Ручная наплавка:

КД = КИ· КВ ·КС =0,90·0,80·1,00=0,72.

Численные значения коэффициентов взяты из [2, таблица 3, с.19].

По физическому  смыслу коэффициент долговечности  пропорционален сроку службы деталей  в эксплуатации, и, следовательно, рациональным по этому критерию будет способ, у которого Кд будет максимален.

Окончательное решение о целесообразности способа восстановления принимают по технико-экономическому критерию, который связывает стоимость восстановления детали с ее долговечностью после устранения дефектов. Окончательному выбору подлежит тот способ, у которого коэффициент технико-экономической эффективности будет иметь минимальное значение

                                                    (5)

где Св - себестоимость  восстановления соответствующей поверхности, руб.

При обосновании  способов восстановления поверхностей значение себестоимости восстановления Св определяется из выражения

Cв=Cy·S, (6)

где Су - удельная себестоимость восстановления, руб./дм ²;

S - площадь восстанавливаемой поверхности, дм ².

Значения  Су для наиболее распространенных способов восстановления, приведены в [2, таблица 3,с. 19].

Определение поверхностей восстановления.

Поверхность А –  цилиндр 33,62, длиной 30 мм:

S=3,14·33,62·30=3167,4 мм² =0,32 дм².

Поверхность Б – окружность 33,62 мм:

S=(3,14·33,56²)/4=887,3 мм²=0,09 дм².

Поверхность В – цилиндр 6, длиной 30 мм:

S=3.14·6·30=565,2 мм²=0,06 дм².

Технико-экономический  коэффициент  Ктэ :

1)

2)

3)

4)

5)

6)

 

 

 

Предварительно  отобранные способы восстановления для каждой изнашиваемой поверхности сводятся в таблицу 1.

Таблица 1–Технико-экономическая характеристика способов восстановления

Дефект	Наименование дефекта	Коэффициент повторяемости дефекта Кi	Характеристика способов восстановления	Шифр способа	Коэффициент долговечности Кд	Удельная себестоимость восстановления Су, руб./дм ²	Площадь восстанавли-ваемой поверхности S, дм²	Технико-экономический показатель Ктэ
1.	Износ поверхности шеек	0,26	Дополнительная ремонтная деталь	1А	0,81	6,0	0,32	2,37
			Ручная наплавка	2А	0,72	6,0		2,7
2.	Износ по торцам шеек	0,19	Наплавка в среде СО2	1Б	0,77	9,0	0,09	1,05
			Ручная наплавка	2Б	0,72	6,0		0,75
3.	Износ резьбы КМ6×1	0,11	Наплавка в среде СО2	1В	0,77	9,0	0,06	0,64
			Ручная наплавка	2В	0,72	6,0		0,5

 

Из таблицы  видно, что оптимальными способами  восстановления изнашиваемых поверхностей являются следующие:

для поверхности  А – дополнительная ремонтная деталь;

для поверхности  Б – ручная наплавка;

для поверхности  В – ручная наплавка.

4.2 Обоснование выбора  способов восстановления изношенных  поверхностей

Для повышения  экономической эффективности и  организации производства желательно иметь меньшее количество способов, используемых для восстановления различных изнашиваемых поверхностей детали. Поэтому для окончательного решения вопроса о способах восстановления детали в целом, необходимо произвести перебор различных сочетаний способов. Перебор начинают с минимального числа способов, а за основной принимают способ являющийся оптимальным для наиболее изнашиваемой поверхности, т. е. поверхности, коэффициент повторяемости дефекта которой максимальный.

Варианты  сочетаний способов восстановления крестовины в целом:

1. поверхности А, Б и В – ручная наплавка;
2. поверхности А – дополнительная ремонтная деталь, Б и В – ручная наплавка;
3. поверхности А – дополнительная ремонтная деталь, Б и В – наплавка в среде углекислого газа.

Для анализа  вариантов для каждого определяют отношение себестоимости восстановления детали к коэффициенту долговечности.

,                                           (7)

где - себестоимость восстановления изношенных поверхностей детали j-м сочетанием способов, руб.;

        - себестоимость восстановления изношенных поверхностей детали i-й поверхности p-м способом, руб./дм ²;

         Si – площадь i-й восстанавливаемой поверхности, дм ²;

         - коэффициент долговечности детали, восстановленной j-м сочетанием способов;

          n – количество изнашиваемых поверхностей (дефектов).

Коэффициенты  долговечности по каждому варианту определяют по формуле:

    ;                                                     (8)

где Кi – коэффициент повторяемости i-го дефекта;

       Кдij – коэффициент долговечности i-й поверхности, восстановленной p-м способом.

       Отношение себестоимости восстановления  детали к коэффициенту долговечности для каждого варианта:

 руб.;

 руб.;

 руб.

Результаты  сводятся в таблицу 2.

Таблица 2 – Технико-экономические  показатели восстановления изношенных        поверхностей крестовины карданной передачи.

Номер варианта	Сочетание способов восстановления	Коэффициент долговечности	Себестоимость восстановления, ,руб.	Отношение себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности , руб.
1	Поверхности А, Б В – ручная наплавка	0,72	2,82	3,92
2	Поверхности А – дополнительная ремонтная деталь, Б, В – ручная наплавка	0,76	2,82	3,71
3	Поверхности А – дополнительная ремонтная деталь, Б, В – наплавка в среде углекислого газа	0,79	3,27	4,14

    Как следует из расчета, наиболее целесообразным является второй вариант -  поверхности А – дополнительная ремонтная деталь, Б, В – ручная наплавка. Эти способы и должны лечь в основу разработки технологического процесса восстановления детали и дальнейшего анализа эффективности ее восстановления.

 

5 Разработка технологической документации восстановления детали

Технологическая документация на восстановление детали включает:

- ремонтный  чертеж (РЧ);

- маршрутную  карту восстановления детали (МК);

- операционные  карты восстановления детали (ОК);

- карты эскизов  (КЭ) к операционным картам.

Ремонтные чертежи выполняются в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД с учетом правил, предусмотренных ГОСТ 2.604 «Чертежи ремонтные».

Исходными данными  для разработки ремонтного чертежа  являются:

- рабочий  чертеж детали;

- технические  требования на новую деталь;

- технические  требования на дефектацию детали;

- технические  требования на восстановленную  деталь.

Маршрутная  карта восстановления крестовины карданной передачи состоит из десяти операций (см. приложение). Технологической операцией называется законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Под рабочим местом понимается часть производственной площади цеха, на которой размещены один или несколько исполнителей работы и обслуживаемая ими единица оборудования или часть конвейера, а также оснастка и предметы производства.

Первая  операция, обозначенная на маршрутной карте 005 – очистная, заключается в очистке детали от масло-грязевых отложений. Используется установка моечная ОМ-14251 и моющее средство МС-37 (концентрация 10 г/л, температура 70ºС).

Следующая операция (010) – дефектация – анализ состояния детали, вывод о необходимости  ремонта. Оборудование – стол для  дефектации (см. карту технологического процесса дефектации приложения).

Наплавка (015) поверхностей Б, В производится вручную, электродом УОНИ-13/55 (см.   операционную карту наплавки).

После наплавки в детали возникают внутренние напряжения, для снятия которых проводится нормализация (020) в камерной печи СТЗ-6.35.4/7.

После нормализации фрезеруют поверхности по торцам шеек Б (операция 025).

После нормализации рассверливается отверстие В (операция 030), в которое нарезают резьбу КМ6×1 (операция 035).

Изготавливают втулку для поверхности А (операция 040).

После постановки втулки фрезеруют до номинального размера поверхность А (операция 045).

Завершает процесс восстановления операция контролирования  проведённого ремонта (операция 050). Штангенциркулем проверяют размеры шеек и внешним осмотром качество резьбы. Отбракованные детали направляются на повторное восстановление.

В технологическую  карту процесса дефектации заносят  наименование дефектов, номинальные и предельно допустимые значения контролируемых параметров, используемую оснастку.

Таблица 3 – Параметры дефектации

Обозначение	Наименование дефекта	Контролируемый параметр		Оборудование
		номинальный	предельно допустимый
040	Износ поверхности шеек			Шаблон
015	Износ по торцам шеек		126,86	Шаблон 126,86
015	Износ резьбы КМ6×1			Шаблон

Карта дефектации совмещается с эскизом к процессу дефектации, на котором изображается деталь, на которой выделяются контролируемые поверхности линией в 2-3 раза толще основной.

Операционные  карты предназначены для описания технологических операций с указанием переходов, режимов обработки, данных о средствах технологического оснащения, норм штучного времени выполнения операций и переходов.

В операционную карту наплавки заносят материал крестовины (сталь 18ХГТ), используемое оборудование и переходы. Операция состоит из четырёх переходов:

1) установка  и закрепление детали;

2) наплавить  поверхности шейки и торца 2;

3) переустановить  деталь;

4) наплавить  поверхности шейки и торца 2;

5) переустановить деталь;

6) наплавить  поверхности шейки и торца 2;

7) переустановить деталь;

8) наплавить  поверхности шейки и торца 2;

9) переустановить деталь;

10) наплавить отверстие 1;

11) снять деталь

На эскизе к карте наплавки выделяется восстанавливаемая поверхность, ставится размер, до которого проводят восстановление.

На операционной карте фрезерования указывается материал, из которого выполнена обрабатываемая поверхность (сталь 18ХГТ), оборудование (станок горизонтально-фрезерный, фреза), указываются режимы фрезерования, переходы:

1. установить и закрепить деталь;
2. фрезеровать поверхности шейки и торцов 2;
3. переустановить деталь;
4. фрезеровать поверхности шеек и торцов 2.
5. переустановить деталь;
6. фрезеровать поверхности шеек и торцов 2.
7. переустановить деталь;
8. фрезеровать поверхности шеек и торцов 2.
9. снять деталь

На эскизе выделяют обрабатываемую поверхность, наносят размеры выполняемых шеек.

В операционную карту сверления заносят материал, из которого выполнена обрабатываемая поверхность (сталь 18ХГТ), оборудование и переходы:

1) установить  деталь;

2) сверлить отверстие 1;

3) снять деталь.

 

6 Выбор оборудования, режущего и измерительного инструментов

6.1 Выбор оборудования

Для наплавки используется преобразователь ПСО-300, электроды УОНИ-13/55.

Деталь  обладает средними размерами, поэтому согласно рекомендациям [2] и [5] для фрезерных работ – станок горизонтально-фрезерный 6Р82Г, для сверлильных работ – станок вертикально-сверлильный 2170.

 6.2 Выбор режущего и измерительного инструментов

 

 Для фрезерования выбирается фреза дисковая Р6М5 для сверления сверло ВК6, для нарезания резьбы метчик ручной .

Обозначение		Наименование инструмента	Эскиз и основные размеры инструмента	Марка материала
операций	переходов
035	2	Сверло		ВК6
025	2, 4	Фреза дисковая пазовая		Р6М5

 

 

7 Выбор установочных баз

Трудности выбора установочных баз связано  с износом, искажением, короблением базовых поверхностей или их отсутствием. При базировании деталей по изношенным поверхностям погрешность базирования возрастает, что не позволяет выдержать требуемую точность обработки и взаимоположение собранных деталей.

При фрезеровании, сверлении деталь закрепляется в станочных тисках, при наплавке в слесарных тисках.

 

8 Расчёт режимов восстановления детали. Техническое нормирование операций

8.1 Ручная наплавка

 

Основное  время на наплавку рассчитывают следующим образом:

1. определяют количество металла, наплавляемого при непрерывном проведении сварки :

      (9)

где J – величина тока, А; К – коэффициент наплавки, г/(А·ч); К~8,4 г/(А·ч).

Величина  тока определяется по формуле:

     (10)

где d – диаметр электрода; для d=3мм. J = (20+6·3) ·3=114.

2. Количество металла, наплавляемого в минуту:

3. Основное время:

, мин      (11)

QН – количество наплавленного металла, г

Вспомогательное время на смену электрода:

                                               (12)

t – время на смену электрода, отнесённое к 1г наплавляемого металла, мин/г

Для d=3мм t=0,0021 мин/г.

TB=0.0021·30,86=0,065 мин.

Дополнительное время Т_Д=0,1(Т₀+Т_В)=0,1∙(1,93+0,065)=0,20 мин.

Подготовительно-заключительное время 20 мин.