Ремонт распредвала ВАЗ2114

 

 

Содержание

Введение ………………………………………………………………...…3

1. Исследовательская часть……………………………………….……….5
2. Расчетно – технологическая часть…………………………..……....…8
3. Конструкторская часть……………………………………………...….22
4. Экономическая часть……………………………………………….…...25
5. Заключение……………………………………………………………….28
6. Список используемых источников…………………………………….29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Понятие "автомобиль" включает в себя легковой, грузовой автомобиль и автобус. Несмотря на ряд принципиальных конструктивных различий, между ними имеется много общего: двигатель внутреннего сгорания, несущая система с подвеской и шинами, органы управления, тормозящая система. На автомобильных заводах конечным продуктом производства могут быть как автомобили в сборке, так и отдельные их составные части (двигатели, задние мосты, топливная аппаратура и т.п.), включающие в себя большое число деталей, узлов, механизмов и систем.

Двигатели, установленные на большинстве автотранспортных средств, называются двигателями внутреннего сгорания, потому что процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращение ее в механическую работу происходит непосредственно в его цилиндрах.

Эти двигатели классифицируются:

• по способу смесеобразования - на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров, и двигатели с внутренним смесеобразованием (дизели), у которых рабочая смесь образуется внутри цилиндров;
• по способу выполнения рабочего цикла - на четырех- и двухтактные;
• по числу цилиндров - на одно- , двух- и многоцилиндровые;
• по расположению цилиндров - на двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд и на V-образные двигатели с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180° двигатель называется с противолежащими цилиндрами, или оппозитным);
• по способу охлаждения - на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением;
• по виду применяемого топлива - на бензиновые (карбюраторные), дизельные, газовые и многотопливные.

В зависимости от вида применяемого топлива, способы воспламенения рабочей смеси в двигателях различны.

Газораспределителъный механизм двигателя, в состав которого входит распределительный вал, служит для регулирования процессов впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска из них отработавших газов в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров, фазами газораспределения и частотой вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Исследовательская часть

 

1.1 Характеристика детали и условия ее работы

 

Распределительный вал служит для своевременного открытия и закрытия клапанов в определенной последовательности. Это необходимо для правильного протекания рабочего цикла в цилиндрах двигателя автомобиля.

Распределительный вал ВАЗ - 2114 — чугунный, литой, пятиопорный. Рабочие поверхности кулачков и поверхность под сальник отбеливаются для увеличения износостойкости. Для исключения осевого перемещения распределительного вала у него с задней стороны предусмотрен фланец, который фиксируется между головкой цилиндров (с корпусом подшипников) и заглушкой, устанавливаемой с задней стороны головки цилиндров. Привод распределительного вала осуществляется зубчатым ремнем от зубчатого шкива, установленного на коленчатом валу. Ролик служит для натяжения ремня. Поворачивая ролик относительно шпильки крепления, можно изменять натяжение ремня.

Рисунок 1. Распределительный вал ВАЗ - 2114

За два оборота коленчатого вала четырехтактного двигателя каждый клапан должен открыться 1 раз, следовательно, число оборотов распределительного вала должно быть в 2 раза меньше числа оборотов коленчатого вала.

Распределительный вал, более чем какая-либо из других деталей двигателя влияет на выбор и работу практически каждой системы двигателя. Распределительный вал непосредственно влияет на системы карбюрации, впуска и выпуска газов; однако, он также сильно влияет па конструкцию механизма привода клапанов, на оптимальную степень сжатия и, в меньшей степени, даже на конструкцию шасси и трансмиссии. Проще говоря, конструкция распредвала определяет выходную мощность двигателя при частично или полностью открытой дроссельной заслонке, и выбор этой детали является одним из наиболее важных решений, которые может принять двигателестроитель.

Конструктивно распредвал связан с коленвалом двигателя. Это соединение осуществляется посредством ремня. Ремень распредвала надет на шкив распредвала  и звездочку коленвала. Привод распределительного вала осуществляется за счет коленчатого вала.

Деталь для проектирования – вал распределительный автомобиля ВАЗ-2114.

Характеристики детали:

1. Наименование детали: вал распределительный.

2. Класс детали: 2 (круглые стержни)

3. Количество деталей на один автомобиль: 1 шт.

5. Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

6. Твердость шеек HRCэ 54 - 62;

7. Масса детали: 11,2 кг.

8. Дефекты для устранения: 1) Износ опорной шейки; 2) Износ эксцентрика: 3) Износ шпоночного паза.

Годовая производственная программа 10255 авто.

Коэффициент восстановления 06.

1.2 Выбор способа устранения дефектов

 

Основные дефекты распределительного вала с применяемыми меодами устранения дефектов:

• Отколы по торцам вершин кулачков - бракуют свыше 3 мм.
• Изгиб вала - ремонтируют правкой.
• Износ опорных шеек - ремонтируют шлифованием до ремонтного размера.
• Износ шейки под распределительную шестерню - ремонтируют вибродуговой наплавкой.
• Износ шейки под эксцентрик - ремонтируют вибродуговой наплавкой.
• Уменьшение цилиндрической части выпускных кулачков - бракуют при размере 27,9 мм.
• Износ выпускных кулачков по высоте - ремонтируют шлифованием кулачков по копиру.
• Уменьшение цилиндрической части впускных кулачков - бракуют при размере 28,9 мм.
• Износ впускных кулачков по высоте - ремонтируют шлифованием кулачков по копиру.
• Заметная выработка на поверхности зубьев шестерни - бракуют.
• Износ шпоночной канавки - ремонтируют заваркой.
• Износ резьбы внутренней - растачивают и наплавляют.

Для устранения вышеперечисленных дефектов применяем:

1. Износ опорных шеек - принимаем  способ восстановления – осталивание, то есть электрохимическое нанесение металла на изношенную поверхность.

2. Износ шеек под распределительную  шестерню - принимаем способ восстановления - наплавку.

 

 

 

 

2 Расчетно – технологическая часть

 

2.1 Схема технологического процесса устранения дефектов распределительного вала

 

Осуществим разработку маршрутной карты восстановления отдельных дефектов, в отдельности согласуя перечень операций с технологией принятой для восстановления распределительного вала. Перечень операций приводимых для устранения дефектов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Схема технологического процесса восстановления распределительного вала

Наименова ние дефекта	Способ устран	Операция	Наименование и содержание операции	Установочная база
Износ опорных шеек	Осталивание	1	Моечная. Очистить и промыть распределительный вал, затем просушить.
		2	Шлифовальная. Шлифовать вал до выведения следов износа. Шлифовать "как чисто".	Центровые отверстия
		3	Подготовительная. Промыть и обезжирить восстанавливаемый вал.
		4	Подготовительная. Заизолировать невосстанавливаемые поверхности вала.
		5	Осталивание. Нарастить изношенные шейки.	Торцовая поверхность
		6	Моечная. Отмыть деталь от остатков электролита и просушить.
		7	Шлифование. Шлифовать шейки до размера по рабочему чертежу.	Центровые отверстия
		8	Моечная. Промыть и просушить деталь.
Износ шейки под эксцентрика	Вибродуговая наплавка	1	Наплавочная. Наплавить эксцентрик с учетом допусков на обработку.	Центровые отверстия
		2	Шлифование (обдирочное). Шлифовать эксцентрик до размера по рабочему чертежу.	Центровые отверстия
		3	Токарная. Обработка торца и фасок.	Центровые отверстия
		4	Шлифование. Шлифовать эксцентрик "как чисто"	Центровые отверстия
		5	Моечная. Промыть и просушить восстанавливаемую деталь.

 

2.2 План технологических операций восстановления распределительного вала

 

План технологических операций является разработкой технологической маршрутной карты восстановления детали и является полноценным планом перемещений восстанавливаемой детали с одного рабочего место на другое. Он выражает комплекс операций по восстановлению сразу обоих дефектов. План технологических операций представлен в таблице 2.

 

Таблица – 2. План технологических операций восстановления распределительного вала

№ операции	Наименование и содержание операции	Наименование, марка и модель оборудования	Наименование приспособления	Инструмент рабочий (измерительный)
1	Токарная. Правка центровых отверстий.	Станок 1К62	Патрон двух поводковый, центра	Сверло центровочное универсальное
2	Шлифовальная. Шлифовать изношенные шейки до устранения следов износа.	Станок шлифовальный 3Б151	Патрон двух поводковый с поводком	Шлиф круг ПП-600х40х305 24А4СП СМ 25К8А
3	Моечная. Промыть деталь от стружки абразива и просушить.	Моечная ванна	Подвеска для мойки
4	Подготовительная. Обезжирить деталь перед осталиванием.	Ванна для обезжиривания деталей	Подванна для обезжиривания
5	Подготовительная. Заизолировать места не подлежащие осталиванию.		Кисть для изоляции
6	Осталивание. Нарастить шейку до необходимого размера.	Ванна для обезжиривания деталей	Подванна для обезжиривания
7	Моечная. Промыть деталь от остатков электролита и просушить.	Моечная ванна	Подванна для мойки
8	Наплавочная. Наплавить шейку под распределительную шестерню с учетом допусков на обработку.	Переоборудованный станок 1К62	Наплавочная головка А-547
9	Шлифование(обдирочное). Шлифовать шейку до размера по рабочему чертежу.	Станок шлифовальный 3Б151	Патрон с поводком	Шлиф круг ПП-600х40х305 24А 40П СМ 26К5
10	Токарная. Обработка торца и фасок.	Станок 1К26	Двух по водковый патрон с новыми центрами	Резец правый проходной с пластиной Т15К6
11	Шлифование. Шлифовать шейку "как чисто"	Станок шлифовальный 3Б151	Патрон с поводком	Шлиф круг ПП-600х40х305 24А 25-П СМ2 5К8
12	Шлифовальная. Шлифовать осталенные шейку до размера по рабочему чертежу.	Станок 3Б151	Патрон с поводком	Шлифовальный круг ПП600х40х305 24А4СП СМ 25К8А
13	Моечная. Промыть и просушить деталь.	Ванна для мойки деталей

 

2.3 Разработка технологических операций

Разработка технологических операций восстановления деталей заключается в следующем.

1. Определение с исходными данными.

2. Содержание операции.

3. Определение припусков на обработку.

4. Расчет режимов обработки.

5. Расчет норм времени.

По результатам проведенного анализа и расчету необходимых нормативов составляется операционно-технологическая карта на обработку, которая является определяющей для рабочего, который проводит восстановление детали, а именно операцию, рассмотренную в технологической карте.

Размер производственной партии деталей рассчитывается в зависимости от следующих показателей: годовой производственной программы ремонтного предприятия, количества ремонтируемых деталей в автомобиле, числа рабочих дней ремонтного предприятия.

Размер производственной партии деталей ориентировочно может быть рассчитан по формуле.

Xпр = М*n*t,                                                                                                   (1)

где М – годовая производственная программа ремонтного предприятия, машин;

n – количество ремонтируемых деталей, приходящихся на один автомобиль равно 1;

t – запас деталей в днях, равно 5 дней – для средних деталей (первичный вал)

ДР – число рабочих дней в году ремонтного предприятия.

Др  = Дкд – Дв – Дп ,                                                                                           (2)

где ДКД – количество календарных дней в году - 365;

ДВ – количество выходных дней в году - 52;

ДП – количество праздничных дней в году - 24.

В нашем случае:

Др = 365 – 52 – 24 = 289

Тогда объем производственной партии деталей будет равен:

Xпр = 10255*1*5/289 = 177 шт

 

а) Разработка механизированной электронаплавки

 

1. Исходные данные

1. Наименование операции: вибродуговая наплавка шеек распределительного вала

2. Толщина наплавляемого слоя  – 0,5 мм (с D1=34 до D2=36 мм на длине 18 мм.

3. Станок модели: переоборудованный 1К62.

4. Передаточное число редуктора: 40.

5. Обороты детали: n = 5…6 мин –1.

6. Шаг наплавки S = 2,1…2,3 мм/об.

2. Содержание операции

Наплавить при помощи переоборудованного станка под вибродуговую наплавку распределительный вал с начальным диаметром с D1=34 до D2=36 мм на длине 18 мм.

1. Определение допусков

Определение толщины, которую необходимо наплавить. Определим диаметр, до которого необходимо произвести наплавку вала.

Дк = Дн + 2*(h + zшлиф), мм                                                                           (3)

где ДН – диаметр, полученный после проточки резьбовой шейки;

h – толщина слоя, необходимого для наплавки под нарезание резьбы;

zшлиф – припуск на шлифовальную обработку после наплавки;

Дк = 34 + 2*(0,5 + 0,4) = 35,8 мм

2. Определение режимов обработки

Обработку (наплавку) производят при следующих условиях:

1. Материал вала: Сталь 45 ГОСТ 1050-88

2. Марка электрода ИП-30ХГСА (твердость  после наплавки 34…36 HRC).

3. Передаточное число редуктора: 40

4. Обороты детали: n = 5…6 мин –1.

5. Шаг наплавки 2,5 мм.

6. Толщина слоя 2 мм.

3. Расчет норм времени

Основное время:

То = L*i/nФ *S, мин.                                                                                     (4)

где l – длина поверхности, мм;

i – число проходов;

nФ – частота вращения детали.

В соответствии с технической характеристикой станка 1Е61М выбираем nФ = 6 мин –1.

S – продольная подача (шаг, мм/об)

То = 18*1/6*2,1 = 1,43 мин.

Вспомогательное время:

* на установку и снятие детали

ТУС = 0,34 мин.

* на проход

Тпр = Км * L, мин                                                                                       (5)

где L – длина валика, м

L = π*D*l*i/1000*S, м                                                                              (6)

L = 3,14*35,8*28/1000*18,1 = 1,739

КМ = 0,7 мин на 1 погонный метр

Тпр = 0,7*1,739 = 1,22 мин.

Тв = ТУС + Тпр                                                                                            (7)

Тв = 0,34 + 1,22 = 1,56 мин.

Дополнительное время Тд = 0,2

Т = То + Тв + Тд, мин.                                                                               (8)

Т = 2,22 + 1,56 + 0,2 = 3,8 мин.

 

2. Разработка операции осталивания распределительного вала

 

1. Исходные данные

Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Масса детали: 11,2 кг.

Площадь покрываемой поверхности Fд = 0,641 см2.

Плотность осаждаемого металла γ = 7,8 г/см3

Электрохимический эквивалент С = 1,042 є/А·ч.

Вывод металла по току η = 52 %.

Плотность тока ДК = 50 А/дм2.

Оборудование: ванна для обезжиривания и осталивания, выпрямитель тока, электропечь.

2. Содержание операции

Осталить шейки вала под до диаметра 36-0,02 указанного на рабочем чертеже.

3. Определение толщины покрытия

Номинальный диаметр шейки ДН = 36-0,02

Допустимый размер ДДОП = 35,8

Принимаем ориентировочно диаметр изношенной шейки ДПРИН.= 35,7

Перед осталиванием деталь шлифуют до полного выведения следов износа "как чисто".

Припуск на шлифование 2д1 = 0,1 мм.

С учетом этого минимальный диметр составит.

Дmin = Дприн – 2д1, мм                                                                                   (9)

Дmin = 35,7 – 2*0,1 = 35,5 мм

После осталивания деталь шлифуют под номинальный размер припуск на предварительное шлифование 2д2 = 0,1 мм на окончательное шлифование 2д3 = 0,06 мм.

Таким образом, максимальный диаметр детали после осталивания должен быть:

Дmax = Дн + 2д2 + 2д3 36 53 мм                                                                (10)

Дmax = 36 + 0,1 + 0,06 = 36,16 мм

Толщина наносимого слоя в этом случае должна быть:

Н = (Дmax - Дmin)/ 2, мм                                                                             (11)

Н = (36,16 – 35,5)/2 = 0,33 мм

4.  Расчет норм времени

1. Основное время.

То = Н*γ*1000*60/Дк*С*η мин                                                              (12)

То = 0,33*7,8*1000*60/50*1,042*52 = 57 мин

2. Техническая норма времени на одну деталь.

Тн = (То + Твн + Тнепр.опер.*1,12)/nд*Кн, мин                                           (13)

где ТВН – не перекрываемое вспомогательное время на загрузку и выгрузку деталей из ванны, ТВН = 0,48 мин.;

ТНЕПР.ОПЕР. – не перекрываемое оперативное время на все операции, следующие после покрытия деталей, ТНЕПР.ОПЕР. = 4,35 мин.;

1,12 – коэффициент подготовительно-заключительное  и дополнительное время;

nД – количество деталей одновременно загружаемых в ванну, шт.

Внутренние размеры ванны для осталивания 3000х900х1000 мм.

Рабочий объем VВ = 1440 л.

Количество размещенных в ванне навесок - 8, количество деталей на одной навеске – 4.

КН – коэффициент использования ванны, КН = 0,8.

Тн = (57 + 0,48 + 4,35*1,12)/32*0,8 = 2,44 мин.

 

с)  Разработка токарной обработки

 

1. Исходные данные

Материал детали: Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Твердость: HRCэ 54-62.

Масса детали: 11,6 кг.

Диаметр вала до обработки Д1 = 35 мм, после обработки Д2 = 34 мм, длина 18 мм.

Оборудование: токарно-винторезный станок модели 1К62.

Приспособление: поводковый патрон, центра.

Инструмент: резец проходной левый с пластинкой Т15К6.

Производственная партия деталей Х = 177 дет.

2. Режим обработки

Припуск на обработку:

П = (Д1 - Д2)/2, мм                                                                                      (14)

П = (35-34)/2 = 0,5 мм

Подача, рекомендуемая S =0,12…0,15 мм/об.

Ближайшее значение подачи у станка модели 1К62 равно 0,15 мм/об.

Рекомендуемая скорость НР =162 м/мин.

Корректировка скорости резания.

Нк = НР*К1*К2*К3*К4,                                                                              (15)

где К1 – коэффициент, учитывающий физико-механические свойства материала детали;

К1 = 1,2

К2 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности обрабатываемой детали;

К2 = 1,0

К3 – коэффициент, учитывающий материал режущей части резца;

К3 = 1,0

К4 - коэффициент, учитывающий охлаждение

К4 = 1,0

Получаем

Нк = 162*1,2*1*1*1 = 194,4 м/мин

Рекомендуемые скорости шпинделя

Nр = 318*Нк/Δ2 = 318*194/36,5 = 1690 мин –1                                      (16)

Ближайшее число оборотов шпинделя у станка 1К62 равно nФ = 1500 об/мин

3. Расчет норм времени

Основное время

То = L*i/nф*S, мин                                                                                  (17)

где L – расчетная длина обрабатываемой поверхности

L = l + y, мм                                                                                               (18)

у - величина врезания и перебега резца; у = 3,5 мм.

L = 0,5 + 3,5 = 4 мм

i – число переходов, i = 1.

То = 4*1/1500*0,15 = 0,025 мин

Вспомогательное время

* на установку детали ТВ = 2,55 мин.

* на проход Тпр = 0,8 мин.

Итого:

мин.                                                 (19)

Дополнительное время

 мин.                              (20)

К – процент дополнительного времени, %; К = 8 %.

Штучное время

Тшт = То + Тв + Тд = 0,025 + 3,55 + 0,272 = 3,872 мин.                          (21)

Подготовительно-заключительное время

Тп-з = 9 мин

Норма времени

Т1 = Тшт + (Тп-з /Х) = 3,872 + (9/240) = 3,91 мин.                                 (22)

 

d) Разработка шлифовальной операции

 

1. Исходные данные

Наименование детали: распределительный вал

Материал: Сталь 15ХГН2ТА

Масса детали: 11,6 кг.

Твердость HRCэ 54-62

Оборудование: круглошлифовальный станок модели 3А151.

Приспособление: поводковый патрон с поводком, центра.

Требуемая точность и чистота обработки: нецилиндричность не более 0,007 мм, биение поверхности – 0,025 мм, шероховатость в пределах 0,32…0,25 по Rа.

Размер производственной партии: Х = 177 шт.

Тип инструмента: круг шлифовальный ПП 600х40х305 24А4ПСМ 25К8А ГОСТ 2424-75, скобы 8Т13 – 0106.

2.  Содержание операции

1. Установить вал промежуточный  в центр станка.

2. Шлифовать опорные шейки переднего  и заднего подшипников

4. Снять деталь со станка.

3.  Расчет режимов  обработки

1. Размер шеек Д1 = 34, l1 = 18,8 мм

2. Припуск на обработку h = 0,05 мм.

3. Радиальная подача t = 0,001 мм/об.

У станка модели 3А151 радиальная подача регулируется в пределах 0,0005 – 0,01 мм/об., следовательно, t = 0,001 мм/об. Принимаем к расчету.

4. Окружная скорость детали хД = 40 м/мин.

5. Обороты детали