Восстановление вала в карданной передаче трактора К-701

fМинистерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО  «Ульяновская государственная

сельскохозяйственная  академия»

 

 

 

 

Кафедра «Технический сервис и ремонт машин»

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА  МАШИН»

          на тему «Восстановление вала в карданной передаче трактора К-701 »

 

 

 

                                                           Выполнил: студент 2 курса 1ссо  гр.

Романов М. Ю.

Проверил:   Галактионов И.И.

 

 

 

 

 

                                                             Ульяновск 2011

Задание

на курсовой проект по дисциплине «Технология ремонта  машин»

Студент _____________________ Курс, группа ____________ Вариант № 43

Исходные  данные:

1. Рисунок, наименование  и обозначение детали

Вал карданный (700.22.03.012)

Контролируемый дефект		Размеры, мм
Номер позиции  на рис.	Наименование	По чертежу	допустимый
3	Износ шлицев по толщине	(L=150.0) D=62мм	4,75

Разработать технологический процесс  восстановления детали

Дополнительные  указания:

Твердость 40..45 НRC

 

 

 

Содержание

Введение 

1.Назначение  и устройство 

2.Возможные  неисправности 

3.дефектовка карданной передачи

4.Выбор рациональных  способов восстановления детали 

                4.1 Возможные способы восстановления

                4.2 Выбор рациональных способов восстановления различных поверхностей деталей

5.Проектирование  маршрутов и операций по восстановлению  деталей.

                 5.1 Порядок вибродуговой наплавки

                 5.2 Плазменная наплавка

                 5.3 Процесс гальванического наращивания (железнение)

                 5.4 Обработка деталей после наплавки

                 5.5 Обработка деталей после гальванического наращивания

6.Ремонт карданной  передачи 

                  6.1 Проверка технического состояния карданов

                  6.2 Шприцевание карданных валов

                  6.3 Балансировка карданных валов

7. Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

Введение

Постоянная  необеспеченность ремонтного производства запасными частями является серьезным фактором снижения технической готовности автомобильного парка . Расширение их производства, новых запасных частей связано с увеличением материальных и трудовых затрат . Вместе с тем около 75% деталей выбрасываются при первом капитальном ремонте автомобилей , являются ремонтно-пригодными, либо могут быть использованы вообще без восстановления . Поэтому целесообразной альтернативой расширению производства запасных частей являются вторичное использование изношенных деталей , восстанавливаемых в процессе ремонта автомобиля и его агрегатов.

Из ремонтной  практике известно , что большинство  выбракованных по износ деталей  теряют не более 1-2% исходной массы . при  этом прочность деталей практически  сохраняется .

С позиции воспроизводства  машин экономическая целесообразность ремонта обусловлена возможностью повторного использования большинства деталей как годных , так и предельно изношенных после восстановления . Это позволяет осуществить ремонт в более короткие сроки с меньшими затратами металла по сравнению с затратами при изготовлению новых деталей.

Высокое качество отремонтированных автомобилей  и агрегатов предъявляет повышение  требования к ресурсу восстановленных  деталей. Известно , что в автомобилях  и агрегатах после капитального ремонта детали работают , как правило в значительно худших условиях , чем в новых , что связано с изменением базисных размеров , смещением осей в корпусных деталях , изменение условий задачи смазки и пр. В этой связи технология восстановления деталей должна базироваться на таких способах нанесения покрытий и последующей обработки , которые позволили бы не только сохранить , но и увеличить ресурс отремонтированных деталей .

1.Назначение  и устройство

Карданная передача предназначена для передачи крутящего  момента от одного механизма к другому . Карданная передача чаще всего соединяе ведомый вал коробки передач или раздаточной коробки с ведущим валом главной передачи моста .

Устройство  карданной передачи:

• вал карданный;
• карданный шарнир;
• промежуточная опора.

- Карданный  вал - это труба, по обеим сторонам которой имеются шарниры. Труба очень прочная, так как по ней передается все усилие от коробки передач. Карданные шарниры позволяют этому усилию проходить без изменений к ведущему мосту при вертикальных перемещениях колес.

- Карданный  шарнир состоит из двух вилок, которые соединены так называемой крестовиной. Она действительно представляет собой крест. На окончания этого креста надеты маленькие подшипники с роликами.

- Корпуса подшипников  находятся в отверстиях вилок.  Таким образом, соединение получается очень подвижное. Две вилки карданного шарнира могут вращаться относительно друг друга. Правда, на небольшие углы. Но и этого хватает, так как ведущие колеса все-таки не очень высоко подпрыгивают на неровностях дороги. На конце вала, который выходит из коробки передач, жестко закреплена деталь, называемая «звездочкой». Она действительно похожа на звездочку. На ее поверхности имеются канавки, по которым перекатываются шарики. Шарики с внешней стороны как бы охватывают корпус шарнира. На внутренней поверхности корпуса также есть канавки. Получается, что каждый шарик расположен с одной стороны в канавке, соединенной с валом, а с другой стороны - в канавке, соединенной с корпусом и колесом автомобиля. При вращении вала шарики выполняют роль шлицев и передают весь крутящий момент, или усилие, на колесо. Но как только колесо поворачивается, шарик просто перекатывается по канавкам звездочки и корпуса, не переставая передавать крутящий момент на колеса. Скорость вращения вала при этом всегда равна скорости вращения колеса. Поэтому такие шарниры и называют шарнирами равных угловых скоростей. Причем углы поворота колеса могут быть очень большими. Шарики смазываются специальной смазкой. Весь шарнир закрыт прочным резиновым чехлом, который защищает его от повреждения

3.Дефектовка  деталей карданной передачи

потребуются

-индикатор часового  типа

-нутромер

Рекомендация

Перед осмотром тщательно очистите детали щеткой.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ.

1.Проверьте  состояние сварных швов, шлицевых  частей и трубы переднего карданного вала. Шлицевые части не должны иметь следов видимого износа.

 

 

2.Для заднего  вала проверьте наличие балансировочных  грузиков, состояние сварных швов  и измерьте диаметр отверстия  вилки под игольчатый подшипник.  Вмятины на трубах,погнутость  вилок (несоосность отверстий вилок) не допускаются.

Предупреждение  к операции 2

Диаметр отверстия  вилки карданного шарнира под  обойму игольчатого подшипника не должен превышать 23,825 мм. Измерения проводите  нутромером с индикатором часового типа.

 

3.Проверьте состояние корпусов подшипников крестовины, шипов крестовины, сальников, обойм и крестовины. Повреждения, следы значительного видимого износа не допускаются.

 

 

4.Проверьте  состояние эластичной муфты. Механические  повреждения, трещины и отслоения  резины от металлических вкладышей не допускаются.

 

 

5.Промежуточная  опора карданной передачи не  должна иметь деформаций.Дефектную  опору замените в сборе. Трещины  и разрывы эластичной обоймы, отслоения резины не допускаются. 

 

6. Проверьте  состояние подшипника промежуточной опоры, проворачивая его внутреннее кольцо в обоих направлениях и при этом прижимая к наружному кольцу (внутреннее кольцо должно вращаться плавно). Уплотнители подшипника не должны иметь механических повреждений (место возможного повреждения уплотнителя указано стрелкой).

 

3. Возможные способы восстановления

Целью ремонта  деталей является восстановление всех геометрических размеров детали, формы  и расположения поверхностей и обеспечение  физико-механических свойств в соответствии с техническими условиями на изготовление новой детали.

Кроме того, при  ремонте очень часто решается и задача повышения долговечности  и работоспособности деталей  за счет применения новых материалов, новых технологий и более прогрессивных  способов выполнения работ с минимальными трудозатратами.

При ремонте  автомобилей широкое применение находят следующие способы восстановления изношенных деталей: механическая обработка; сварка, наплавка и напыление металлов, гальваническая и химическая обработка.

Выбор того или  иного способа зависит от многих факторов, таких как технические возможности предприятия, объем ремонтных работ, сложность конфигурации детали, технические условия на изготовление детали и др. Предпочтение отдается тому способу, который обеспечит выполнение ремонтных работ с наибольшей экономической эффективностью.

Механическая обработка  при ремонте применяется:

• для снятия припуска на обработку после наплавки, сварки, напыления и др. и придания детали заданных геометрических размеров, формы;
• для обработки одной из сопряженных деталей при ремонте под ремонтные размеры;
• для установки дополнительных ремонтных деталей.

После снятия наплавленного  металла деталь обычно имеет заданные по чертежу размеры и форму, но не обладает требуемыми физико-механическими  свойствами. Поэтому ответственные детали (коленчатый вал, распределительный вал и др.) после предварительной механической обработки проходят термическую обработку для получения необходимых физико-механических свойств (обычно твердости). После термообработки проводят окончательную механическую обработку детали с целью получения требуемой шероховатости (шлифование).

Вместо процесса термической  обработки и последующего шлифования иногда выполняется накатывание (раскатывание) поверхности шариком или роликом. Такая обработка увеличивает твердость и чистоту поверхности.

При ремонте пар трения поршень — цилиндр, коленчатый вал  — вкладыш и др. применяется  метод механической обработки под  ремонтные размеры. Ремонтным называют заранее установленный размер, отличный от номинального, под который ремонтируется деталь. Обработка под ремонтный размер ведется обычно для более сложной детали: цилиндра (гильза цилиндра), коленчатого вала и др. Ответные детали — поршневое кольцо, вкладыш и др. — изготовляются заранее под ближайший ремонтный размер и поставляются ремонтными предприятиями отдельно.

Количество ремонтных  размеров бывает от 1 до 3 и ограничивается прочностью деталей. Например, при проточке шеек коленчатого вала под ремонтный  размер теряется его прочность.

К достоинствам метода относятся простота технологического процесса, высокая экономическая эффективность. Недостатком метода считаются увеличение номенклатуры запасных частей одного наименования и усложнение организации процесса комплектования деталей и хранения их на складах.

Наплавочные работы широко применяют при восстановлении изношенных деталей. Применение наплавки рабочих поверхностей позволяет не только восстановить размеры детали, но и повысить их долговечность и износостойкость путем нанесения металла соответствующих химического состава и физико-механических свойств.

Процесс наплавки имеет достаточно высокую производительность, прост  по техническому исполнению, обеспечивает высокую прочность соединения наплавленного  металла с основным.

Сущность процесса наплавки состоит в том, что одним из источников нагрева присадочный металл расплавляется и переносится на наплавляемую поверхность. При этом расплавляется металл поверхностного слоя основного металла и вместе с расплавленным присадочным металлом образует слой наплавленного металла.

Напыление металла представляет собой перенос расплавленного металла  на предварительно подготовленную поверхность  потоком сжатого воздуха. Расплавленный  металл распыляется потоком воздуха  на мелкие частицы, которые ударяются  о поверхность детали и соединяются с ней, образуя слой покрытия. Соединение с поверхностью носит в основном механический характер, реже — сварочно-наплавочный.

В зависимости от источника  нагрева напыление бывает газопламенным, электродуговым, плазменным и др.

Наибольшее применение в ремонтном деле находит плазменное напыление. Источником для расплавления наплавочных материалов служит высокотемпературная плазма.

В качестве напыляемых материалов применяются наплавочные проволоки  сплошного сечения, порошковые проволоки  или порошки.

Высокое качество напыленного слоя достигается применением аргона или азота для транспортировки порошка в зону плазмы и распыления расплавленного металла. Аргон обеспечивает защиту расплавленного металла от окисления. Для процесса плазменного напыления применяются специальные установки, включающие в себя источник постоянного тока (чаще выпрямитель), плазмотрон и шкаф управления.

Процесс плазменного напыления  применяется для восстановления размеров шеек коленчатых валов и  других деталей цилиндрической формы.

Достоинства плазменного напыления состоят в следующем: высокое качество покрытия, высокая производительность, возможность регулирования параметров процесса напыления.

К недостаткам необходимо отнести более высокую электроопасность из-за повышенного напряжения дежурной дуги, невысокий к.п.д. процесса.

Гальванические покрытия получают в результате переноса металла  из электролита на деталь при пропускании  через него постоянного тока. Катодом  при этом служит деталь, анодом —  металлическая пластина. Электролит представляет собой водный раствор солей металла, осаждаемого на деталь.

Технологический процесс  нанесения покрытий состоит из трех периодов: подготовка деталей к нанесению  покрытия, нанесение покрытия и обработка  детали после покрытия.

При выполнении ремонтных  работ восстановление размеров деталей гальваническим наращиванием проводится многими способами, из которых широко применяется осталивание, хромирование, никелирование, цинкование. Из химических способов применение находят оксидирование и фосфатирование.

Осталивание (железнение) представляет собой процесс нанесения  железных покрытий на изношенные детали из хлористых электролитов. Электролит состоит из водного раствора хлористого железа 200—680 г/л и небольшого количества соляной кислоты 1—3 г/л. Железные покрытия имеют твердость, близкую к твердости стали.

К достоинствам гальванического наращивания стального  покрытия относятся большая скорость нанесения покрытия 0,3 — 0,5 мм/ч, возможность  получения слоев высотой 1—5 мм, отсутствие коробления деталей.

Весьма эффективно осталивание применяется при восстановлении посадочных мест под подшипники корпусных деталей: коробка скоростей, корпус двигателя и др.

Способ может  быть применен для восстановления посадочных мест зубчатых колес, втулок и т. д.

Могут быть восстановлены шейки коленчатых валов.

Хромирование  рабочих поверхностей деталей. В  качестве электролита используется водный раствор хромового ангидрида 150— 400 г/л с содержанием 2—3 г/л  серной кислоты.

Аноды выполняются  из пластин свинца.

Режим хромирования определяется плотностью тока А/дм2 и температурой электролита. При температуре электролита 60—70°С и плотности тока больше 15 А/дм2 получают молочные хромовые покрытия, имеющие низкую твердость и высокую плотность. Такие слои хорошо работают при чисто коррозионном изнашивании. При низкой температуре электролита до 40° С и высокой плотности тока получают матовые хромовые покрытия высокой твердости с тончайшей сеткой трещин. Слои имеют высокую износостойкость. Нанесение твердых матовых хромовых покрытий применяется при ремонте цилиндров двигателей, плунжерных пар топливных насосов дизелей и других деталей. Покрытия компенсируют износ деталей и увеличивают их долговечность.

Для удержания  смазки на поверхности цилиндра хромирование должно быть пористым, что обеспечивается специальной технологией.

Коленчатые  валы, валы коробок передач и другие детали автомобиля хромируют в ваннах при средней плотности тока 45—60 А/дм2 и температуре электролита 55°С (блестящее хромирование).

К числу недостатков  хромирования относятся низкая производительность процесса, невозможность восстановления сильно изношенных деталей, так как хромовые покрытия толщиной более 0,3—0,4 мм имеют низкую прочность сцепления с металлом детали, высокая стоимость покрытий.

Защита крепежных  деталей — болтов, гаек, шайб и др. — осуществляется способом цинкования, который вьшолняется в специальных вращающихся барабанах в среде электролита. В состав электролита входят сернокислый натрий, сернокислый цинк, сернокислый аммоний, декстрин.

Оксидирование — процесс получения оксидных пленок толщиной более 0,06 мм с высокой твердостью и износостойкостью. Оксидирование защищает от коррозии.

В состав электролита  входят водные растворы едкого натра, азотнокислого натрия.

Из числа  химических способов защиты от атмосферной коррозии стальных деталей используется фосфатирование. Защитная пленка состоит из сложных солей фосфора, марганца, железа.

Проводят фосфатирование в водных растворах солей марганца, фосфора.

4. Обоснование рационального способа восстановления

Выбираем рациональный способ восстановления, руководствуясь тремя критериями:

технологическим критерием или критерием применимости;

критерием долговечности;

технико-экономическим  критерием (отношением себестоимости  восстановления к коэффициенту долговечности).

Согласно технологическому критерию, по таблице устанавливаем, что дефекты вала промежуточной опоры могут быть устранены следующими способами: дуговая металлизация, газопламенное напыление, наплавка в углекислом газе;

При выборе рационального  метода восстановления по критерию долговечности используем коэффициентом долговечности К_Д.

 (1)

где К_И - коэффициент износостойкости; К_В - коэффициент выносливости; К_СЦ - коэффициент сцепляемости.

Определяем  К_Д по таблице 2 [3] для всех выбранных ранее способов:

дуговая металлизация – К_Д = f(1,0; 0,6; 0,4) = 0,4.

газопламенное напыление – К_Д = f(1,0; 1,0; 0,7) = 0,7.

наплавка в  углекислом газе – К_Д = f(0,85; 1; 1) = 0,85.

Наибольший  коэффициент долговечности у  наплавки в углекислом газе, К_Д = 0,85. По технико-экономическому критерию окончательно принимаем способ восстановления изношенной наружной поверхности под скользящий фланец К–701 наплавка в углекислом газе.

 

5 Технологический расчёт операций восстановления

Необходимо  восстановить поверхность под скользящий фланец, диаметром 40мм и длиной 50мм, величина износа 0,5мм.

Перед восстановлением  деталь должна быть тщательно вымыта в моечной машине, а затем проводится микрометраж и деффектация вала подлежащего восстановлению.

Расчёт и выбор режимов наплавки в углекислом газе.

Деталь устанавливают  в центрах токарного станка 1К62, на котором смонтирована установка  и технологическая оснастка для  выполнения операции наплавка в углекислом газе.

Диаметр электропроволки  выбирают из соотношения:

 мм

Шаг наплавки зависит  от диаметра применяемой проволки:

           мм

    Скорость подачи электропроволки:

          м/мин

         Объем  расплавляемого в минуту  метала:

         

         Масса расплавляемого металла:

          ч/мин

         Скорость наплавки принемаю из  табличных данных(табл №2 в  метод. указаниях восстановление  деталей машин сваркой и наплавкой  в среде углекислого газа) Принемаю  =35м/ч

         Частота вращения восстанавливаемой  детали:

         

         Вылет электрода:

         мм

         Угол наклона мундштука  а=90°

 

        Смещение электрода от зенита:

        мм

        Рабочее напряжение:

U=20В,   при dэ=1,2 мм

       Плотность тока:

      А/мм

       Толщина наплавляемого слоя:

       мм

       Основное операционное время:

       мин 

 

6 Определение экономической эффективности восстановления деталей

Определим экономическую  эффективность восстановления изношенного  вала карданного привода трактора К - 701.

В условиях рыночной экономики как новые, так и восстанавливаемые детали реализуются потребителю по договорной цене. Однако очень важно определить возможные максимальную и минимальную цены на восстановленную деталь, при которых, с одной стороны, потребитель был бы заинтересован приобрести ее вместо новой детали, а с другой стороны, ее восстановление обеспечивало хотя бы нормативную рентабельность.

Определим максимальную цену восстановления детали по формуле 9:

, (9)

где К_Д - коэффициент долговечности восстановленной детали, для нашего способа восстановления (наплавка в углекислом газе) К_Д=0,85.

Ц_Н – цена новой детали, на данный момент, в среднем стоимость вала карданного привода трактора К - 701 составляет 950 руб.

Соответственно  определим максимальную цену восстановленного вала:

_{ЦВmax<950*0.85=807.5}

Определяем  минимальную цену по формуле 10:

, (10)

где - заводская себестоимость восстановления детали;

П - планируемая  балансовая прибыль, руб.

Заводская себестоимость  восстановления вала С₃:

, (11)

где - себестоимость устранения дефекта без учета затрат на очистку и дефектацию детали, руб., берем рассчитанное значение С_В = 110 руб.;

 - стоимость дополнительных работ, которые необходимо выполнить при восстановлении детали (очистка, дефектация), руб.;

- затраты на приобретение  ремонтного фонда (стоимость изношенной  детали), руб.

Стоимость дополнительных работ  принимается равным 10% от себестоимости устранения дефекта:

, (12)

Д_п= руб.

Стоимость изношенной детали:

, (13)

 С_ф= =98руб.

Заводская себестоимость  восстановления вала:

С_з=98+11+110=219

Прибыль П определяется из выражения 3.5:

, (14)

где - норма прибыли, в процентах, принимаем в курсовом проектировании норму прибыли 25%

руб.

Определяем  минимальную цену:

Ц_вmin=219+54.75=273.75руб

Таким образом, восстановленный вал карданной  передачи МТЗ-80 целесообразно продавать  по цене не выше 807,5 и не ниже 273,75 рублей.

Заключение

В курсовой работе произведено овладение методикой  и получены навыки самостоятельного решения конкретных задач, связанных с процессами изготовления и ремонта автомобильной техники.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема разборки и сборки и узла

 

 

 

 

 

 

                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УГСХА Кафедра ТС и РМ

Карта эскизов

Разраб

Романов М. Ю.

Пров

Галактионов И.И

Изм

лист

№ док.

подпись

Лист

1

 

Вал карданной передачи МТЗ-80

УГСХА Кафедра ТС и РМ

МАРШРУТНАЯ КАРТА

литера

Участка

Операции

Наименование и  содержание  операции

Оборудование (код, наименование, инвентарный номер)

Приспособление и инструмент (код, наименование)

коэф. штучн времени.

Количество рабочих

Кол. одн. обр. деталей

Код тарифной сетки

Объем производственной нормы

ТП.З.

професии

Разряд работы

Едецица нормир

Код вида нормы

ТШТ

005

Моечная

ОМ – 3360 – КГКБ

МЛ – 51

ГОСНИТИ

010

Дефектовочная

Стол дефектовщика

Микрометр МК 50

015

Токарная

1к62

Проходной резец

020

Востановительная

1к62

ОКС-6569

025

Токарная

Точить поверхность (3)

1к62

Центра, шц-0-150-0,05

030

Шлифовальная

Шлифовать поверхность (3)

3Б161

ПП500х305х50, МК-25-50

035

Шлифовальная

6Б12

Механическая обработка

1к62

резец

040

Контрольная

Шц-0-400-0,01

Разраб

Романов М. Ю.

Пров

Галактионов И.И

Лист

2