 |
|
Возможные неисправности карданной передачи, их причины и методы устранения показаны в таблице 1.
Таблица 1 – Неисправности карданной передачи ГАЗ-3110
| Причина неисправности | Метод устранения |
| Вибрация карданной передачи при движении | |
| Деформация трубы карданного вала | Заменить трубу карданного вала или отремонтировать ее в специализированных мастерских с обязательным проведением динамической балансировки |
| Ослабление затяжки крепления заднего карданного вала к заднему мосту | Подтянуть резьбовые соединения |
| Отрыв балансировочной пластины от трубы вала | Заменить трубу карданного вала или отремонтировать ее в специализированных мастерских с обязательным проведением динамической балансировки |
| Увеличенный люфт крестовины в подшипниках карданного шарнира | Заменить подшипники и крестовины карданного шарнира |
Окончание таблицы 1
| Увеличенное биение посадочного пояска фланца ведущей шестерни редуктора заднего моста | Заменить фланец |
| Увеличенное биение скользящей вилки, установленной в коробке передач | Устранить причины биения вторичного вала. Заменить удлинитель коробки передач в связи с износом сталебаббитовых втулок |
| Дефект подшипника промежуточной опоры | Заменить подшипник |
| Ослабление крепления промежуточной опоры к кронштейну или кронштейна к днищу кузова | Подтянуть резьбовые соединения |
| Стуки при резком изменении величины крутящего момента, передаваемого карданной передачей на ведущие колеса (начало движения, переход в режим торможения двигателем, переключение передач) | |
| Увеличенные люфты в шлицевых соединениях, а также износ подшипников и крестовин карданных вилок | Дефектные детали и узлы заменить |
Крестовины изготавливаются из стали 18ХГТ, 30Х, 18ХГН3А, 20ХГНТР.
Карданный вал к классу деталей «Вал».
Трубы карданных валов, изготавливают из сталей 15-20, НВ 80-100, а вилки – из сталей 35-40, НВ 170-235.
Характер износа: механический неравномерный.
Характер нагрузок: вибрация, инерционные и ударные.
Характер деформации: погнутость, изгиб, скручивание, растяжение.
Основными дефектами карданных валов являются скрученность трубы вала. При скрученности вала более 3° требует её замены. Скученность трубы определяется замером взаимного углового положения осей поверхности Б вилок. Приварка новой трубы к вилкам производится под флюсом (допускается приварка и в среде углекислого газа).
Размеры сопрягаемых деталей и зазоров показаны в таблице 2, 3.
Таблица 2 – Размеры сопрягаемых деталей
| Наименование детали | Номинальный диаметр, мм | Наименование сопрягаемых деталей | Номинальный диаметр, мм |
| Игольчатый подшипник | 30 –0,009 | Скользящая вилка | 30 –0,010 30 –0,034 |
| Игольчатый подшипник | 30 –0,009 | Фланец карданного вала | 30 –0,010 30 –0,034 |
| Игольчатый подшипник | 30 –0,009 | Вилка карданного вала | 30 –0,010 30 –0,034 |
| Игольчатый подшипник | 16 +0,031 16 +0,011 | Посадочное место под подшипник на крестовине карданного вала | 16,3 -0,012 |
| Скользящая вилка | 38 –0,025 38 –0,050 | Сталебаббитовая втулка | 38 +0,015 |
Таблица 3 – Размеры зазоров и натяг
| Наименование детали | Зазор, мм | Натяг, мм | ||
| min | max | min | max | |
| Игольчатый подшипник | - | - | 0,001 | 0,034 |
| Игольчатый подшипник | - | - | 0,001 | 0,034 |
| Игольчатый подшипник | - | - | 0,001 | 0,034 |
| Игольчатый подшипник | 0,011 | 0,043 | - | - |
| Скользящая вилка | 0,025 | 0,065 | - | - |
Составим дефектовочную карту на контроль и сортировку детали. Дефектовочная карта карданного вала ГАЗ-3110 показана в таблице 4.
Погнутость вала определяется после его установки в приспособление по поверхностям Б и В, при этом радиальное биение его в сечении А-А должно быть не более 0,40 мм, а на всей длине трубы не более 0,80 мм. При больших значениях радиального биения вал правят на прессе; при невозможности устранить дефект – трубу заменяют.
Изменение размера между щетками вилки устраняют правкой. При невозможности устранить дефект данным способом – вилку заменяют.
При износе отверстия в вилке под подшипник ее заменяют.
Таблица 4 – Дефектовочная карта карданного вала ГАЗ-3110
| Деталь | ||||||
| Карданный вал | |||||||
| Номер детали | |||||||
| 31029-2200010-10 | |||||||
| материал | твердость | ||||||
| Сталь 20 | НВ 100 | ||||||
| Позиция на эскизе | Наименование дефекта | Способ установления дефекта | Размеры, мм | Заключение | |||
| Номинальный | Допустимый без ремонта | Допустимый для ремонта | |||||
| Погнутость вала | Центры, индикатор на стойке. Установка вала на шлицевой оправке и по отверстиям под подшипники и щекам вилки | Биение шлицевой втулки на расстоянии 8 мм от упорного торца распорной втулки: не более 0,1 | Более 0,1 | Ремонтировать. Правка | |||
| Износ отверстий в вилке под подшипники | Пробка 39,05 мм или нутромер индикаторный 35-50 мм. Осмотр. | 
| 39,05 | Более 39,05 | Ремонтировать. Замена вилки. | ||
Окончание таблицы 4
| Износ шлицевых впадин втулки по ширине | Приспособление для замера люфта с эталонной сопряженной деталью, имеющей размер по роликам в пределах 66,45 – 66,40мм. Осмотр, эталонная деталь | 66,40 | Люфт 0,77 на радиусе 57 | Люфт более 0,77 | Ремонтировать. Замена шлицевой втулки. |
Восстановленный карданный вал должен отвечать следующим требованиям:
При испытании на кручение (момент 4,6 кН.м) не должно возникать остаточных деформаций и не должно нарушаться качество сварного шва.
Размер а должен лежать в пределах 1422±2,5 мм.
 |
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
 |
2.1 Ремонтный чертеж детали
В соответствие с ГОСТ 2.604-68 ЕСКД ремонтными считаются чертежи, предназначенные для: ремонта деталей, ремонта сборочных единиц, сборки и контроля отремонтированного изделия, вновь изготовляемых дополнительных деталей и деталей с ремонтными размерами.
Ремонтными называются размеры, установленные для ремонтируемой детали или для изготовления новой детали взамен изношенной, отличающиеся от аналогичных размеров детали по рабочему чертежу.
Ремонтные размеры делятся на категорийные и пригоночные.
Категорийными называются ремонтные окончательные размеры детали, установленные для определенной категории ремонта.
Пригоночными называются ремонтные размеры детали, установленные с учетом припуска на пригонку детали «по месту».
На ремонтном чертеже приводят изображение, название и обозначение восстановленной детали, ее материал, размеры, параметры формы и расположения элементов и их допустимые отклонения, шероховатость восстановленных поверхностей, другие параметры, условия, при которых деталь не принимают на восстановление, таблицу дефектов и способов их устранения, технические требования к детали. При необходимости приводят данные по базированию и таблицы ремонтных (категорийных и пригоночных) размеров. На ремонтном чертеже приводят информацию, необходимую только для восстановления детали и ее контроля.
Таблица дефектов и способов их устранения располагается слева на поле ремонтного чертежа. Она содержит коэффициенты повторяемости и возможные сочетания дефектов, основной и допускаемые способы их устранения.
На ремонтном чертеже допускается указывать несколько вариантов восстановления одних и тех же элементов детали. На каждый принципиально отличный вариант восстановления (например, с применением пластического деформирования или электромагнитной наплавки) выполняют отдельный ремонтный чертеж. В обозначении этих чертежей добавляют через тире римскую цифру I, II и др. (соответственно для первого, второго и последующих вариантов восстановления). При этом первый вариант является основным. При использовании сварки, наплавки, напыления и других способов создания ремонтных заготовок указывают материалы, флюсы и защитные среды.
В технических требованиях к детали указывают:
– химический и фазовый состав материала;
– твердость рабочей поверхности и разброс ее значений;
– допустимое наличие пор, раковин и отслоений;
– прочность соединения покрытия с основой;
– другие параметры, обусловленные применением конкретного способа восстановления детали.
Разрабатывают также ремонтные чертежи сборочных единиц и агрегатов. В качестве таких чертежей могут быть использованы чертежи завода-изготовителя с измененными обозначениями и значениями параметров.
Ремонтный чертеж карданного вала показан на рис.2
Рисунок 2 – Ремонтный чертеж карданного вала
2.2 Выбор рационального способа восстановления детали
Технологическая карта на разборку карданного вала представлена в таблице 5.
Таблица 5 – Технологическая карта на разборку карданного вала
| № опер. | Содержание перехода | Краткое описание операции | Приспособление, инструменты |
| Подготовительная | Установите автомобиль на подъемник или смотровую канаву и затормозите его стояночным тормозом. Снимите карданную передачу в сборе и очистите ее. | Гаечные ключи Щетка | |
| Разборочная: Выпрессовка обоймы сальникового уплотнения | Отвеpните обойму сальникового уплотнения шлицевого соединения, пpедваpительно выпpавив ее в местах кеpнения, и сдвиньте уплотнение в стоpону тpубы. Замеpьте индикатоpом pадиальный зазоp шлицев каpданного вала на pасстоянии 75-80 мм от шлицевого конца вилки в двух пеpпендикуляpных плоскостях и запишите его величину. Разъедините шлицевое соединение вала, снимите кольца и обойму. | Съемник | |
| Разборочная: Отсоединение стопорных колец | Снимите пpи помощи отвеpтки стопоpные кольца. | Отвеpтка | |
| Разборочная: выпрессовка стаканов игольчатых подшипников | Выпpессуйте пpи помощи пpиспособления 71-2427 стаканы игольчатых подшипников из отвеpстий проушин вилок и отсоедините вилки каpдана. | Пpиспособление 71-2427 | |
| Очистительная: Очистка и пpоывка деталей каpданного вала | Очистите и пpомойте все детали каpданного вала | - |
Выбор способа восстановления зависит от конструктивно-технологических особенностей и условий работы деталей, износа, технологических свойств самих способов восстановления, определяющих долговечность отремонтированных деталей и стоимости их восстановления.
Правильный выбор способов устранения дефектов должен обеспечить максимальный срок службы детали после восстановления при наименьшей стоимости ремонта.
Карданный вал работает в условиях знакопеременных динамических и ударных нагрузок, поэтому деталь должна обладать высокой усталостной прочностью. Кроме того, вследствие низкого расположения детали от поверхности земли она подвержена коррозионным процессам и попаданию абразивных материалов.
Большинство деталей автомобилей, примерно 65 %, имеет износ до 0,15 мм и только 5 % деталей при выходе автомобилей в капитальный ремонт имеют износ более 0,5 мм. При ремонте автомобилей повторно после восстановления могут использоваться до 70 % изношенных деталей.
Ремонтное производство располагает достаточным числом способов, чтобы восстанавливать практически все изношенные и поврежденные детали, кроме резиновых, пластмассовых и деревянных. Выбор способа восстановления деталей во многом зависит от формы и износа рабочих поверхностей.
Наблюдается следующее распределение восстанавливаемых деталей в % к общему числу деталей автомобилей по форме изнашивающихся поверхностей (табл.6).
Таблица 6 – Износ деталей в %
| Вид износа | % |
| Износы больших отверстий | 7,7 |
| Износы малых отверстий | 31,0 |
| Износы шеек валов и осей | 11,5 |
| Износы шпоночных канавок и шлицев | 5,5 |
| Износы фасонных поверхностей | 10,3 |
| Износы резьб | 5,0 |
| Износы и коробление плоскостей | 18,0 |
| Прочие износы | 11,0 |
| Итого |
Распределение деталей по износу рабочих поверхностей к общему числу
деталей показано в таблице 7.
Таблица 7 – Распределение деталей по износу рабочих поверхностей к общему числу деталей
| Износ, мм | % к общему числу |
| 0,01-0,07 | 42,2 |
| 0,07-0,14 | 23,2 |
| 0,28-0,35 | |
| 0,35-0,42 | 3,7 |
| 0,14-0,21 | 11,1 |
| 0,21-0,28 | 7,5 |
| 0,42-0,49 | 2,2 |
| Свыше 49 |
Многочисленность технологических способов, применяемых при восстановлении деталей, объясняется разнообразием дефектов, для устранения которых они применяются.
Выбор способов восстановления зависит от конструктивно-технологических особенностей и условий работы деталей, величины их износа, эксплуатационных свойств самих способов, определяющих долговечность отремонтированных деталей, и стоимости их восстановления. Конструктивно-технологические особенности деталей определяются их структурными характеристиками: геометрической формой и размерами, материалом и термообработкой, поверхностной твердостью, точностью изготовления и чистотой поверхности, характером сопряжения (типом посадки), условиями работы – характером нагрузки, родом и видом трения, величиной износа за эксплуатационный период. Знание структурных характеристик деталей и их технологических особенностей и эксплуатационных свойств позволяет в первом приближении решить вопрос о применимости того или иного из них способа для 
восстановления отдельных деталей. При помощи такого анализа можно установить, какие детали могут восстанавливаться всеми или несколькими способами и какие по своим структурным характеристикам только одним способом. Данный критерий позволяет определить применимость способов восстановления к конкретным деталям и может быть назван технологическим критерием или критерием применимости. Так, например, при помощи данного критерия заранее можно сказать, что детали небольшого диаметрального размера, имеющие высокую поверхностную твердость и незначительный износ нерационально восстанавливать металлизацией и наплавкой – ручной электродуговой и автоматической под слоем флюса.
Критерий применимости численно выражен быть не может и является по существу предварительным, поскольку при помощи его нельзя решить вопрос выбора рационального способа восстановления деталей, если этих способов применяется несколько. Критерий применимости позволяет классифицировать детали по способам восстановления и выявить перечень деталей, восстановление которых возможно разными способами. Последнее облегчает дальнейшую работу по выбору рационального способа.
Оценка способов восстановления, с точки зрения обеспечиваемой ими работоспособности деталей, может быть произведена при помощи критерия долговечности, определяемого коэффициентом долговечности. Долговечность деталей, восстановленных теми или иными способами, зависит от эксплуатационных свойств способов. Наиболее рациональными способами здесь окажутся те из них, которые обеспечивают наибольшую долговечность восстановленной детали.
Основываясь на данных описанных выше, определим метод восстановления карданного вала. Согласно технических требований: обеспечение высокой твердости и износостойкости рабочей поверхности крестовины карданного вала, а также заданная точность размеров, наиболее подходящие способы для устранения дефекта является наплавка.
Из изложенного материала следует, что имеется значительное число различных способов сварки и наплавки деталей. И если выбор сварки не представляет особых трудностей, так как довольно легко определяется самим способом сварки, материалом и конфигурацией деталей, а также и характером дефекта, то этого нельзя сказать в отношении выбора способа наплавки.
Выбор способа наплавки представляет известные трудности, так как он зависит от большого числа факторов. При выборе способа наплавки деталей необходимо учитывать:
а) материал детали, его химический состав и свойства;
б) термическую обработку и поверхностную твердость детали, возможность их восстановления после наплавки;
в) условия работы детали (характер нагрузки и посадки, габаритность и геометрическая форма восстанавливаемой детали);
г) величину и характер износа детали, толщину слоя наплавки;
д) допустимые величины деформации детали, снижения поверхностной твердости и усталостной прочности;
е) механическую обработку наплавленного металла и деформированного участка;
ж) производительность наплавки, трудоемкость и экономичность восстановления детали наплавкой (включая все операции технологического процесса).
Ручную электродуговую наплавку и автоматическую наплавку под слоем флюса следует применять для восстановления крупногабаритных деталей, имеющих большие износы и относительно невысокую поверхностную твердость (не выше НВ 350-400). К их числу относятся детали, изготовленные из малоуглеродистых сталей 10, 20, 30 и среднеуглеродистых 40, 45, 50Г, а также из низколегированных сталей ЗОХ и 40Х. Так как ручная наплавка электродами ОЗН-300, ОЗН-400, У340 п/б, ЦН-250, К-2 не обеспечивает получения наплавленного металла с высокими физико-механическими свойствами по сравнению с автоматической наплавкой под слоем флюса и уступает ей по производительности, то очевидно, что восстановление деталей необходимо вести автоматической наплавкой. Это в особенности относится к крупносерийному ремонтному производству. Ручная электродуговая наплавка применяется для неответственных деталей.
 |
Ответственные детали с малыми диаметральными размерами, изготовленные из цементируемых углеродистых сталей 20, 25 и низколегированных 18ХГТ, 18ХНВА, 12ХН4А, 20ХНМ, 20Х и других, имеющих после термообработки высокую поверхностную твердость (в пределах HRC 40-60) и относительно небольшие износы, целесообразно восстанавливать наплавкой в среде углекислого газа или электроимпульсной наплавкой. К этой же группе относятся детали, изготовленные из сталей 40, 45, 50Г, 40Х, имеющие высокую поверхностную твердость после закалки т. в. ч., работающие в условиях статических нагрузок. Применение электроимпульсной наплавки для восстановления динамически нагруженных деталей нецелесообразно.
Детали с небольшими диаметральными размерами и износами, с различной поверхностной твердостью можно восстанавливать газоэлектрической наплавкой (в среде углекислого газа) с применением соответствующих марок электродной проволоки.
Выбор способа наплавки необходимо производить с учетом его экономической целесообразности. Таким образом, механизированные способы наплавки являются наиболее прогрессивными не только по износостойкости, но и по экономическим показателям. Согласно приведенной выше информации, рациональный и экономически выгодный способ восстановления – наплавка в среде углекислого газа.
2.3 Технологический процесс восстановления детали
Технологический процесс восстановления детали составляется в виде последовательности по устранению дефектов детали. Для правильного составления этой последовательности предварительно должны быть составлены схемы технологического процесса.
Основными дефектами карданных валов являются скрученность трубы вала. При скрученности вала более 3° требует её замены. Скученность трубы определяется замером взаимного углового положения осей поверхности Б вилок. Приварка новой трубы к вилкам производится под флюсом; допускается приварка и в среде углекислого газа.
Погнутость вала определяется после его установки в приспособление по поверхностям Б и В, при этом радиальное биение его в сечении А-А должно быть не более 0,40 мм, а на всей длине трубы не более 0,80 мм. При больших значениях радиального биения вал правят на прессе; при невозможности устранить дефект – трубу заменяют.
Изменение размера между щетками вилки устраняют правкой. При невозможности устранить дефект данным способом – вилку заменяют.
При износе отверстия в вилке под подшипник ее заменяют.
Для выбора оптимального способа восстановления карданного вала рассматриваем два основных дефекта допускающих технологическое восстановление (дефекты 2 и 3).
Дефекты:
2. Износ отверстий в вилке под подшипники.
3. Износ шлицевых впадин втулки по ширине.
Возможные способы устранения по дефекту 2:
– токарная обработка;
– вибродуговая наплавка;
– осталивание.
Возможные способы устранения по дефекту 3:
– вибродуговая наплавка;
– фрезерная обработка;
Для расчетов в курсовом проекте выбираем по дефекту 2 осталивание с последующей токарной обработкой отверстий в вилке под подшипник до номинального размера. По дефекту 3 выбираем вибродуговую наплавку с последующей фрезерной обработкой шлицевых впадин втулки до номинального размера.
Установочные базы – поверхности детали, с помощью которых ее ориентируют при установке в приспособлении или непосредственно на станке. При установке детали в приспособлении за установочные базы принимают реальные поверхности, которыми деталь контактирует с установочной поверхностью приспособления. В качестве установочных баз могут быть плоскости, внутренние и торцевые, поверхности отверстий, наружные и цилиндрические поверхности, центровые углубления и т.д.
При выборе технологической базы необходимо выдержать следующие требования:
– в качестве технологической базы принимают те поверхности детали, которые определяют ее положение в собранном изделии, т.е. сборочные и измерительные базовые поверхности;
– базовые поверхности должны быть наиболее точно расположены относительно обрабатываемых поверхностей;
– в качестве базовых следует выбирать такие поверхности, при установке на которые можно было бы обрабатывать все поверхности детали, подлежащие обработке.
2.4 Расчет припусков на механическую обработку
Определяем припуски на шлифование при осталивании отверстия в вилке под подшипник карданного вала ВАЗ-3110.
Номинальный диаметр Dном=39+0,027, т.е. Dmin допустимый для ремонта =39,06мм. Dmax тогда равен Dmax=39,00мм.
Предполагаем, диаметр износа отверстия в вилке под подшипник карданного вала dизнос=39,07мм. Перед осталиванием деталь шлифуют «как чисто» для устранения следов износа и придания правильной геометрической формы.
Припуск на шлифование (на диаметр) 2×б1=0,1мм.
С учетом шлифования «как чисто» диаметр отверстия в вилке составит
Dmax= dизнос +2×б1=39,07+0,1=39,17мм.
Для восстановления отверстия в вилке под подшипник карданного вала следует нанести слой металла (осталивание) такой толщины, чтобы после обработки обеспечить размеры и шероховатость по рабочему чертежу, выполнить предварительную и окончательную обработки.
Определяем припуск на шлифование после осталивания.
Предварительное: 2×б2=0,050мм.
Окончательное: 2×б3=0,034мм.
Таким образом, максимальный диаметр отверстия в вилке под подшипник карданного вала должен быть
Dmin = Dном - 2×б2 - 2×б3=39,027 – 0,050 – 0,034=38,943мм.
Следовательно, толщина гальванического покрытия должна быть не менее
= 
=0,118мм.
Результаты расчета
Шлифование до осталивания «как чисто»: припуск б1=0,050мм (на сторону).
Толщина осталивания: припуск Н=0,107мм.
Шлифование после осталивания:
предварительное: припуск б2=0,025мм;
окончательное: припуск б3=0,017мм.
Расчет припусков на обработку при других видах восстановления производится аналогично.
 |
2.5 Выбор технологического оборудования, режущего и измерительного инструмента
Предварительная механическая обработка осуществляется для устранения следов износа и восстановления правильной геометрической формы.
Поверхность шлифуется до шероховатости, соответствующей 6-8 классам.
Шлифование перед нанесением покрытия производится с помощью непрерывной гибкой ленты (образивной). Образивным материалом служат мелкие зерна (75-120 мкм)
Режим шлифования: окружная скорость ленты составляет 30-35 м/с, при этом применяется обильное охлаждение.
Для очистки поверхности детали от ржавчины, окалины, краски, травильного шлака и других загрязнений можно использовать карцевание, при котором дисковыми щетками из стальной проволоки диаметром 0,05-0,3 мм, закрепленными на шпинделе шлифовального станка сообщают вращение с частотой 1200=1500 об/мин.
Жировые пленки могут быть удалены с поверхности детали химическим обезжириванием.
Состав раствора t=70-80 C , продолжительность 7-10 мин.
После обезжиривания деталь промывают в горячей, а затем холодной воде.
Химическая обработка (травление) применяется для удаления с восстановленных поверхностей детали оксидных и других пленок.
Состав раствора 200-20 г/л воды соляной кислоты и 5-7 г компонента.
Режим работы: температура раствора 15-30С, продолжительность травления 10-60 мин, в зависимости от характера и толщины слоя окислов.
После травления произвести промывку в проточной воде.
Железнение
Производится в стационарной ванне. Состав электролита: хлористое железо 600-650 кг/м.
Режим работы на постоянном токе при железнении: t=253-267К, кислотность 11,5 рН, плотность тока 20-80 А/дм, скорость осаждения 3-5 мкм/мин.
После железнения деталь промывают в горячей воде и песевируют в течении 1-2 мин в следующем растворе: азотнокислотный натрий 50 г/л, технический уротротин 30 г/л, tраств=60-70 С. Затем деталь снова промывают в горячей воде.
Механическая обработка детали после восстановления производится для предания детали правильной геометрической формы, снятия дефектного слоя.
Предварительная обработка детали после наплавки выполняется резцами с пластинами из сверхтвердых материалов. Заточку резцов для увеличения износостойкости и прочности выполняют с отрицательным передним углом 8-10, положительным задним углом 10-15 и главным углом в плане 65-75.
Режим обработки наплавленной поверхности шлицов по наружному диаметру.
Для прерывистой наружной цилиндрической поверхности с твердостью материала после наплавки более 45 HRC выбирается материал резца ПСТМ, режим резания: скорость 0,8-1,2 м/с, подача 0,15-0,2 мм/об, глубина 1,0-1,5 мм, технологическая среда без охлаждения.
Для чистовой обработки наплавленных поверхностей используется шлифование.
Обработка осуществляется шлифовальным кругом из электрокорунда белого повышенного качества 39 А, зернистостью 24-40, твердостью СМ2-1С с керамической вязкостью.
Режим шлифования поверхности шлицов по наружному диаметру.
Предварительное шлифование для обрабатываемого материала Нл-65Г, твердости более 45 HRC, скорость съема материала 10000 мм мин, при окончательном 1000 мм мин, скорость вращения круга 25 м/сек, скорость вращения детали при предварительном шлифовании 15-20 мм/мин, при окончательном 20-25 мм/мин, минутная подача не превышает 0,15 мм/мин.
Режим резания для нарезки шлице после наплавки с твердостью материала более HRC 45: материал режущего инструмента с параметрами режущих кромок
 |
8-10,10-15,65-75, Uрез=0,7 м/с, подача 0,1-0,15 мм/об, глубина резания за один проход 1,0-1,2 мм.
Шлифование шлицев производится в том же режиме, что и после токарной обработки.
Шлифование осуществляется на шлифовальном станке с применением соответствующих специальных шлифовальных кругов.
Механическая обработка деталей, восстанавливаемых твердым железом, представляет определенные трудоемкости обусловленные высокой твердостью , достигающей 5500-6500 МП.
Металлическую обработку твердых железных покрытий выполняют на шлифовальных станках.
Особенности физико-механических свойств железных покрытий определяет характер стружкообразования, шероховатость обработанных поверхностей и износ режущего инструмента.
Наибольшие припуски на механическую обработку, требуемые при обработке деталей электролитическим железом, вызывают необходимость применения в процессе обработки небольшой глубины резания t=01,15-0,20 мм и подачи 0,15-0,20 мм/об.
Для обработки шлифования твердого электролитического железа характерно работа образивных кругов с притуплением. Возрастает окружность граней у зерен .Наиболее рациональным образивным кругом является круг 33А40СМ2К.
При шлифовании целесообразно применять продольную подачу, не выше 0,012 мм, чтобы не ухудшить качество поверхностного слоя электролитического железа.
В качестве охлаждающей жидкости при шлифовании твердого железа целесообразно применить 1%-й раствор воды, который наибольшим образом понижает температуру в зоне резания.
Качество восстановления деталей определяется совокупностью свойств
 |
процесса ее восстановления, соответствием этого процесса и его результатам установленным требованиям. Основными производственными факторами являются технически обоснованный выбор оборудования режущего и мерительного инструмента.
В основе выбора оборудования и режущего инструмента для выполнения технологических операций по восстановлению детали должен находиться прогрессивный технологический процесс и технико-экономическое обоснование, подтверждающие выгодность применения нового высокопроизводительного оборудования и режущего инструмента, сложных и дорогостоящих средств технологического оснащения. На действующих предприятиях по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей необходимо учитывать имеющееся оборудование и инструмент, однако это не должно оказывать решающего влияния в том случае, когда обеспечивается рациональное использование специального оборудования, достижение высокой производительности труда, снижение себестоимости деталей.
Применяемое оборудование и режущий инструмент показано в таблице 9.
Таблица 9 – Применяемое оборудование и режущий инструмент
 №
операции
| Наименование операции | Оборудование и приспособления | Наименование и краткая характеристика режущего инструмента |
| Правка | Кривошипный механический пресс КБ-2124 | - | |
| Шлифование | Круглошлифовальный станок 3М150 | Алмазно-шлифовальный круг 24А16СМ1К5 ГОСТ 17123-79 | |
| Наплавка | Полуавтомат для дуговой сварки в углекислом газе А547Р | - | |
| Термическая обработка | Электропечь камерная для закалки, высокого отпуска и отжига | - | |
| Шлифование | Круглошлифовальный станок 3М150 | Алмазно-шлифовальный круг 24А16СМ1К5 |
Одновременно с выбором оборудования необходимо установить тип приспособления для выполнения операций.
В качестве приспособлений, применяемых при восстановлении деталей, используются:
– станочные приспособления (применяют для установки заготовок в станках);
– мерительные приспособления (предназначены для ручного или механизированного контроля обрабатываемых поверхностей).
Обоснованное применение станочных приспособлений позволяет получать высокие технико-экономические показатели. Точность обработки деталей по параметрам отклонения размеров, формы и расположения поверхностей увеличивается (в среднем на 20…40%) за счет применения приспособлений. Это позволит, в свою очередь, обоснованно снизить требования к квалификации работников (в среднем на разряд), объективно регламентировать длительность выполняемых операций и расценки, расширить технологические возможности оборудования.
Мерительные приспособления применяются как для непосредственного контроля поверхности в процессе ее обработки, так и для контроля параметров готовой детали (размеры, форма и взаимное расположение поверхностей).
2.6 Расчет режимов обработки и норм времени
 |
Операция 005 (токарная)
Проточить отверстие в вилке под подшипник
То= 
, (1)
где То − основное машинное время, мин.
Определяем длину обработки L, мм, по формуле
L=l+y, (2)
где l − длина в вилке под подшипник. Принимаем l=20мм;
y − величина врезания и перебега резца. Принимаем у=3,5мм.
L=20+3,5=23,5мм.
Число проходов i принимаем равным 1.
Согласно рекомендаций принимаем табличную (теоретически возможную) подачу резца равную
ST=0,4-0,5мм/об.
Определяем фактическую продольную подачу Sф по паспорту станка. Для токарно-винторезного 1К62 Sф =0,43 мм/об.
По рекомендациям выбираем табличную скорость резания на токарные работы
Vтабл=143 м/мин.
Корректируем скорость резания Vрезск, м/мин с учетом условий обработки детали
 |
Vрезск= Vтабл×К1× К2× К3× К4, (3)
где К1 − поправочный коэффициент на обрабатываемый материал. Для стали 25ХГМ К1 =1,0 (для σ=75кгс/мм2 и резца Т15К6);
К2 − поправочный коэффициент на материал режущего инструмента (для Т15К6) К2=1,0;
К3 − поправочный коэффициент на главный угол в плане, К3 = 0,81 (для φ=900);
К4 − поправочный коэффициент при работе с охлаждением, К4=1,0 (без охлаждения)
Vрезск= 143×1,0× 1,0×0,81×1,0=115,8 мин.
Определяем число оборотов детали
n= 
= 
=1463,45 об/мин.
Корректируем фактическое число оборотов детали по паспорту станка
Nф=1250 об/мин.
Определяем основное машинное время
То= 
=0,04 мин.
Определяем вспомогательное время Тв , мин, по формуле
 |
Тв = Туст + Тпр, (4)
где Туст − время на установку и снятие детали согласно рекомендаций на токарные работы. Принимаем Туст =0,48 мин.;
Тпр − время связанное с проходом. Принимаем Тпр =0,5 мин.
Тв = 0,48 + 0,5 =0,98 мин.
Определяем дополнительное время
Т доп= 
, (5)
где К − коэффициент дополнительного времени на токарные работы. Принимаем К=8%.
Т доп= 
=0,08 мин.
Штучное время на токарную операцию 3 по обточке вилки под подшипник равно
Тшт =То +Тв + Тп =0,04+0,98+0,08=1,1 мин.
Операция 010. Вибродуговая наплавка
1. Определяем основное время наплавки для тел вращения То, мин, по формуле
То = 
, (6)
где L − длина наплавки, мм;
VH − скорость наплавки , м/мин;
i − количество слоев наплавки.
При наплавке тел вращения длина наплавленного валика определяется по формуле
L= 
, (7)
где Д − диаметр наплавляемой детали, мм;
l − длина наплавляемой шейки, мм;
S − шаг наплавки, мм/об.
Принимаем Д=66,40мм, l=18мм.
Шаг наплавки рекомендуется принимать равным
S=(1,2-2)×d, (8)
где d − диаметр электродной проволоки принимается в пределах 1-2мм, наиболее предпочтительный d=1,6мм, тогдаS=3мм/об.
L= 
=125,97мм=0,12м.
2. Определяем скорость наплавки
Задаемся исходными данными технологического режима вибродуговой наплавки:
диаметр электродной проволоки d=1,6мм;
плотность тока ДТ в А/мм2 выбирается в зависимости от вида наплавки и диаметра наплавочной проволоки, для вибродуговой наплавки и d=1,6мм,
ДТ =82 А/мм2;
сила сварочного тока
I=0,785× d2 × ДТ=0,785×2,56×82=165 А.
коэффициент наплавки выбираем по зависимости диаметра наплавочной проволоки и вида наплавки fн=7,5 г/А·ч.
Определяем массу расплавленного металла
GРМ= 
= 
=20,6 г/мин.
Определяем объем расплавленного металла QРМ, см3/мин, по формуле
QРМ = 
, (9)
где γ − плотность расплавленного металла, г/см3. Принимаем γ=7,86 г/см3.
QРМ = 
=2,62 см3/мин. 
Определяем скорость подачи электродной проволоки при d=0,16см.
Vпр= 
= 
=130 см/мин=1,3 м/мин.
Определяем скорость наплавки VH, м/мин, по формуле
VH = 
, (10)
где К − коэффициент перехода металла на наплавленную поверхность, т.е. учитывающий выгорание и разбрызгивание металла;
а − коэффициент неполноты наплавленного слоя;
S − шаг наплавки, S=0,3см;
t − ширина наплавочного валика, t=10×d=1,6см.
Для вибродуговой наплавки к=0,73-0,82; а=0,79-0,95. Принимаем к=0,75; а=0,85.
VH = 
=3,47 см/мин=0,0347 м/мин.
VH < Vпр
Определяем частоту вращения детали
n= 
= 
=16,64 об/мин.
 |
По паспорту станка корректируем число оборотов шпинделя в минуту n=20 об/мин.
Определяем основное время на вибродуговую наплавку шейки под подшипник
То= 
×1=2,81 мин.
Вспомогательное время определяется по формуле
Определяем вспомогательное время Тв , мин, по формуле
Тв = Туст + Тпр, (11)
где Туст − время на установку и снятие детали согласно рекомендаций на токарные работы. Принимаем Туст =1 мин.;
Тпр − время связанное с проходом. Принимаем Тпр =0,7 мин. на 1 м. погонного шва.
Тв =1+0,70,45=1+0,32=1,32 мин.
Дополнительное время определяется по формуле
Т доп= , (12)
где К − коэффициент дополнительного времени на наплавочные работы. Принимаем К=13%.
Т доп= 
=0,53 мин.
Штучное время на операцию 10 (вибродуговая наплавка)
Тшт =То +Тв + Тп =2,81+1,32+0,53=4,66 мин.
Операция 015 – Фрезерование шлицевых впадин втулки по ширине после вибродуговой наплавки.
Шестерня после наплавки втулка обточена до диаметра 66,45мм. Число пазов – 20. Длина пазов шестерни l=18мм. Внутренний диаметр 66,35мм. Оборудование – горизонтально-фрезеровальный станок 6М-82Г.
Дополнительные данные:
материал детали – Сталь 25ХГТ;
инструмент – фреза дисковая диаметром Dф=55мм, число зубьев – 14, материал фрезы – Т15К6
Глубина резания
t= 
=0,1 мм.
Число проходов i =20 (по числу пазов)
Подача на оборот фрезы принимаем Sф =1,28 мм/об.
Определяем табличную скорость резания Vтаб=50 м/мин.
Определяем скорректированную скорость резания по формуле 3.
Vрезск= 50×0,51× 1,0×1,0=25,5 мин.
Определяем частоту вращения шпинделя станка
n= = 
=147,65 об/мин.
Корректируем частоту вращения шпинделя по паспорту станка nп=160 об/мин.
Определяем минутную подачу Sм=1,28×160=204,8 мм/мин.
Корректируем по паспорту станка Sп=200 мм/мин.
Расчетную длину обработки LP, мм, определяем по формуле 2.
y=l1+l2=10+1,5=11,5 мм.
LP =18+11,5=29,5 мм.
Определяем основное время
То= 
= 
=2,6 мин.
Определяем вспомогательное время по формуле 11.
Принимаем Туст =0,6 мин.;
Принимаем Тпр =0,8+0,2(18-1)=6,6 мин.
Тв =0,6+6,6=7,2 мин.
Определяем дополнительное время по формуле 12.
Процент дополнительного времени на фрезеровочные работы, К=7%.
Т доп= 
=0,7 мин.
Штучное время на операцию 15 (Фрезерование шлицевых впадин втулки по ширине)
Тшт =То +Тв + Тп =2,6+7,2+0,7=10,5 мин.
2.7 Операционные карты
Операционная карта – технологический документ, содержащий описание технологической операции с указанием переходов, режимов обработки и данных о средствах технологического оснащения. Операционные карты применяют в серийном и массовом производстве. Комплект этих карт на изделие по всем операциям дополняют маршрутной картой.
Карта эскизов – технологический документ, содержащий эскизы, схемы и таблицы, необходимые для выполнения технологического процесса, операции или перехода сборки изделия.
Операционная карта, обозначаемая ОК, предназначена для описания операций технологического процесса изготовления (восстановления) изделий с расчленением – операций на переходы, с указанием режимов технологической обработки, данных о средствах технологического оснащения, расчетных норм и трудовых нормативов и используется как инструкционная карта для простых случаев анализа приемов работы и норм времени.
Операционная карта в отличие от технологической составляется на одну операцию обработки данной детали. В этой карте отражаются последовательность, способ и режим обработки, тип оборудования и инструмент, нормы времени, разряд работы и другие показатели. Операционные карты выдаются на то рабочее место, где выполняется данная операция.
Схемы технологического процесса с указанием операций восстановления карданного вала ГАЗ-3110 представлены в таблице 8. операционные карты представлены в Приложении.
Таблица 8 – Схема технологического процесса ремонта карданного вала с указанием операций
| Дефект | Способ устранения | № операции | Наименование и содержание операции | Установочная база |
| Износ отверстий в вилке под подшипник | Осталивание | Шлифовальная Шлифование до осталивания «как чисто» Осталивание Осталивать отверстия в вилке под подшипник Шлифовальная Шлифовать после осталивания Мойка Промыть деталь в содовом растворе | Центровые отверстия Центровые отверстия Центровые отверстия | |
| Износ шлицевых впадин втулки по ширине | Вибродуговая наплавка | Токарная Проточить диаметр поврежденной шлицевых впадин втулки Наплавка Наплавить шлицевые впадины во втулки Фрезеровальная Фрезеровать диаметр втулки по ширине Мойка Промыть деталь в содовом растворе | Центровые отверстия Центровые отверстия Центровые отверстия |
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Назначение, устройство, принцип работы приспособления и его достоинства
Универсальный съемник предназначен для быстрого и качественного снятия подшипников из гнезда среднего и заднего моста автомобиля.
Сменные тяги позволяют выполнять выпрессовку из гнезд глубиной от 70 до 200 мм. Достоинством данного способа является высокая производительность и надёжность.
Чертеж съемника выполнен в масштабе 1:2.
Изделие на сборочном чертеже представлено видом спереди, содержащим местные разрезы, видом сверху и дополнительным видом по стрелке А. Изображения на сборочном чертеже дают не только общее представление о сборочной единице, форма которой напоминает коромысло, но и уточняют форму каждой детали, входящей в нее.
Изделие имеет следующие габаритные размеры: высота показана двумя размерами 70-200 мм, которые определяют ход винта; длина изделия − 460 мм и ширина − 40 мм.
Съемник состоит из следующих деталей: болт (2 шт.), винт (1 шт.), палец (1 шт.), шплинт (1 шт.), шайба (1 шт.), пята (1 шт.), захват (2 шт.), кольцо (1 шт.), траверса (1 шт.), рукоятка (1 шт.).
Все детали изготовлены из стали.
Произведём расчёт на прочность гнезда подшипника, к которому прилагается усилие для выполнения операции.
Выбираем сечение, в котором он будет наибольшему усилию и возможна его деформация.
Ми = Rx× L× d, (13)
где Ми – результирующий изгибающий момент, Н×м;
Rx – сила, прилагаемая к гнезду подшипника, Н;
L – длина гнезда подшипника, м.
Ми =300×0,08×0,01=0,24 Н×м2
Изгибающий момент не должен превышать 0,4 Н×м2, следовательно гнезду подшипника был предан приемлемый запас прочности.
Всякий раз перед работой с приспособлением следует проверить его исправность и целостность (отсутствие трещин и поломок).
Если обнаружены трещины и поломки, износ от перегрузок или какие-либо другие неисправности, то заменить неисправные части приспособления, если это доступно.
Нужно вовремя и регулярно ремонтировать приспособление, так как это продлит срок его службы и поможет избежать поломок.
Ходовой винт должен всегда содержаться в чистоте и быть хорошо смазанным.
 |
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1 Экономическая эффективность спроектированного приспособления
Универсальный съемник предназначен для снятия подшипников среднего и заднего мостов. Все детали съемника изготовлены из стали.
Сумма затрат на изготовление приспособления включает
Спр = Сд + Сстд + См, (14)
где Сд – стоимость изготовленных деталей, руб.;
Сстд – стоимость покупных стандартных деталей, руб.;
См – стоимость монтажа, руб.
Стоимость изготовления деталей включает
 |
Сд = Смз + ЗПид + Снр - Со, (15)
где Смз – стоимость материалов, руб.;
ЗПид – заработная плата рабочих занятых изготовлением деталей, руб.;
Спр – сумма накладных расходов, руб.;
Со – стоимость отходов, руб.
Стоимость заготовки для изготовления деталей приспособления приводится в таблице 9.
В таблице 10 приводятся трудозатраты по изготовлению оригинальных деталей.
Оплата труда рабочих по изготовлению оригинальных деталей составит
ЗПид = ТЗ × Кпр × Крк, (16)
где ТЗ – трудозатраты, руб.;
Кпр – коэффициент премии, 1,5;
Крк – районный коэффициент, 1,15.
ЗПид = 193,41 × 1,5 × 1,15 = 333,63 руб.
Таблица 9 – Смета затрат по приобретенным материалам
| № | Детали | Количество шт | Вес заготовки кг | Цена 1 кг стали | Сумма руб. |
| Рукоятка Палец Пята Кольцо Захват Траверса Итого Транспортные расходы, 5% Всего (Смз) | 0,170 0,180 0,160 0,160 0,170 0,160 | 19,00 19,00 19,00 19,00 19,00 19,00 | 3,23 6,84 3,04 3,04 3,23 3,04 22,42 1,12 23,54 |
Таблица 10 – Трудозатраты
| № | Средняя трудоемкость изготовления чел-час | Количество шт | Средняя часовая тарифная ставка руб | Трудозатраты руб. | Детали |
| Итого | 0,6 0,4 0,3 1,2 0,5 0,6 3,6 | 48,35 48,35 48,35 48,35 48,35 48,35 | 29,01 38,68 14,54 58,02 24,18 29,01 193,41 | Рукоятка Палец Пята Кольцо Захват Траверса |
Начисления по социальному страхованию принимаются в размере 30% от ЗПид
Нстр = 333,63 × 0,30 = 100,09 руб.
Стоимость отходов принимается в размере 10% от Смз.
Со = 23,54 × 0,1 = 2,35 руб.
Сд = 23,54 + 333 63 + 550,49 – 2,35 = 881,77 руб.
Сумма накладных расходов составляет 165% от ЗПид
Снр = 333,63 × 1,65 = 550,46 руб.
Стоимость монтажа приспособления включает
 |
См = ЗПм + Снр
ЗПм = ЧТС × n × tм × Крк × Кпр, (17)
где tм – время монтажа, 2,0 часа;
n – число рабочих, занятых монтажом,1 чел.
ЗПм = 48,35 × 1 × 2,0 × 1,15 × 1,5 = 166,81 руб.
Нстр = 166,81 × 0,30 = 50,04 руб.
Снр = 166,81 × 1,65 = 275,24 руб.
См = 166,81 + 50,04 + 275,24 = 492,09 руб.
Стоимость приспособления составит
Спр = 881,77 + 88,18 + 492,09 = 1462 04 руб.
В результате применения съемника время операции по снятию подшипников сокращается на 0,17 часа (Δt ), приспособление используется 200 раз в году (n), годовая экономия от использования составит
Э = Δt × ЧТС×Кпр × Крк × Кпр × Кнр × n = 0,17 × 48,35 × 1,5 × 1,15 × 2,65 × 200 =7544,68 руб.
Срок окупаемости капитальных вложений составит
То = 
= 
= 0,19 года.
Годовой экономический эффект составит
Эг = Э – Ен× С пр = 7544,68 – 0,2 × 1462,04 = 7222,27
Срок окупаемости капитальных вложений по расчету меньше нормативного (Тн=5 лет), значит изготовление и применение съемника экономически выгодно, годовой экономический эффект 7,222 тысяч руб.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовом проекте разработан технологический процесс на ремонт карданного вала автомобиля ГАЗ-3110.
Произведены расчеты режимов обработки. При разработке технологического процесса рассмотрены прогрессивные методы организации авторемонтного производства.
Технико-экономическая оценка восстановления крестовины карданного вала показала, что предложенная технология гораздо выгоднее, чем приобретение готового приспособления.
Все цели и задачи курсового проекта достигнуты и выполнены.
 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Туревский И.С. Техническое обслуживание автомобилей. Часть 1. – М.: Форум, 2006.
2 Туревский И.С. Техническое обслуживание автомобилей. Часть 2. – М.: Форум, 2006.
3 Серебренникова Е.А. Пособие по курсовому и дипломному проектированию. - 2003.
4 Епифанов Л.И., Епифанова Е.А. Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта – М.: Инфра-М, 2007.
5 2006Карагодин В.И., Митрохин Н.Н. Ремонт автомобилей. - М.: Мастерство, 2001.
6 Положение о ТО и ТР подвижного состава автомобильного транспорта.
7 Пузанков А.Г. Автомобили «Устройство автотранспортных средств».-М.: Академа, 2006.
8 Кириченко Н.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы – М.: Академа, 2003.
9 Чумаченко Ю.Т «Автослесарь».; Феникс. 2008г.
10 Слон Ю.М. Автомеханик/ «Среднее профессиональное образование». Ростов, 2005-384с.
11 Коробейник А.В. Ремонт автомобилей. Практический курс. – Ростов н/Д, 2004-512с.
12 Коробейник А.В. Ремонт автомобилей. Теоретический курс. – Ростов н/Д, 2004-512с.