Разработка процесса востановления коленчатого вала Ваз 2108-09

      Введение

     Создание  парка автомобилей потребовало  организации их ремонта для поддержания  работоспособного состояния.

     На  сегодняшний день эффективное использование  автомобилей при всем разнообразии их конструкций и условий эксплуатации зависит от выбора соответствующей стратегии ремонта, системы правил, однозначно определяющих выбор решение о месте, времени выполнения ремонтных работ и их содержании за весь период эксплуатации автомобиля до списания. Главной задачей при выборе стратегии является восстановление работоспособности автомобиля до уровня, обеспечивающего его использование с заданными параметрами в течение очередного межремонтного цикла с наименьшими удельными затратами.

     Функции    авторемонтного производства заключаются  в экономически обоснованном устранении неисправностей и восстановлении ресурса автомобилей.  Ремонтное производство обладает существенными отличиями от машиностроения, что определяет необходимость изучения его специфичных процессов, в том  числе процессов восстановления свойств  автомобилей, утраченных во время длительной эксплуатации.

      Восстановление  поврежденных и изношенных деталей  является важным резервом экономии трудовых и материальных ресурсов. Но прежде чем коснуться практики по восстановлению, дадим ему определение.

      Теория  восстановления – наука, объектом изучения которой служит широкий спектр явлений и закономерностей, связанных с одновременно протекающими процессами старения, разрушения разнообразных технических систем. Возникает вопрос, как эта теория касается автомобиля.

      Ответом может служить следующее определение. Теория восстановления автомобилей – теория, содержательная часть и методы которой используются в целях совершенствования практики и повышения эффективности ремонта (восстановления свойств, восстановления работоспособности) машин и длительно используемых автомобилей.

      В последние годы все чаще поднимается  вопрос о том, как лучше производить  ремонт автомобилей. Ремонтировать  путем замены изношенной детали на новую или же восстанавливать  старую.

      Детали  автомобилей, сложные изделие, которые требует строгого соблюдения технологии при изготовлении.  Поэтому окончательная  цена готовой детали составляет несколько тысяч рублей. Так стоит ли выбрасывать столь дорогое и сложное изделие, если его срок службы можно продлить?

      Нам было предложено на базе автотранспортного  предприятия спроектировать участок  по восстановлению коленчатых валов, предложить наиболее рациональный метод его  восстановления и показать, что это  выгодно.

      Существует  множество технологий восстановления коленчатых валов. Это, методы напыления покрытия, наплавки, гальванические методы восстановления, вибродуговые, газопламенные и другие. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Поэтому при выборе технологии мы должны учитывать не только достоинства метода, но и возможности предприятия для введения этого метода в производство.

      Возвращаясь к практическому применению восстановления, опираясь на литературные источники [2,3], видно, что стоимость восстановления деталей значительно ниже стоимости  их изготовления. Так, например, при производстве автомобильных деталей расходы на материалы и изготовление заготовок (отливок, паковок, штамповок) составляет 70…75 % их стоимости, а при восстановлении деталей эти затраты составляют 6…8%, так как заготовкой является сама деталь и при этом обрабатываются только те поверхности, которые имеют дефекты [1]. Затраты на восстановление деталей в зависимости от их конструктивных особенностей и степени изношенности составляют 10…50% стоимости новых деталей [1].

      При этом чем сложнее деталь (в нашем случае коленчатый вал) и, следовательно, чем дороже она в изготовлении тем ниже относительные затраты на ее восстановление.

      Восстановление  деталей является крупным резервом обеспечения автомобильной техники  запасными частями, расходы на которые в настоящее время составляют 40…60% себестоимости капитального ремонта автомобилей. Расширение номенклатуры восстановления деталей позволяет уменьшить потребности в производстве запасных частей.

      Повышение надежности отремонтированных автомобилей (агрегатов) зависит от качества восстановления деталей. В настоящее время авторемонтное производство располагает всеми современными способами восстановления, обеспечивающими послеремонтные ресурсы деталей на уровне, близком к ресурсам новых.

      Целью дипломного проекта, является – показать техническую и экономическую целесообразность организации специализированных производственных подразделений по восстановлению деталей автомобилей в условиях автотранспортного предприятия на примере технологии восстановления коленчатого вала двигателя автомобиля ВАЗ-2108,09. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Общая часть.

 

1. Назначение, описание и оценка технологичности  детали.

      

      Коленчатый  вал (рис.1.1) является основной силовой  деталью двигателя, которая воспринимает нагрузки газов и сил инерции и передает их через маховик на трансмиссию автомобиля в виде крутящего момента.

                                        Рис. 1.1. Коленчатый вал. 

      Коленчатый  вал (чертеж 150205.Д05.220.03.00.000. лист графической  части проекта) отливается из высокопрочного специального чугуна ВЧ 50-2 ГОСТ 7293-70 и состоит из шатунных и коренных шеек, щек и противовесов. Для уменьшения деформаций при работе двигателя вал сделан пятиопорным и с большим перекрытием коренных и шатунных шеек. Высокая усталостная прочность обеспечивается плавно выполненными переходами между шейками и щеками и тщательной обработкой напряженных мест. Высокая износостойкость шеек вала достигается большим диаметром шеек, благодаря чему уменьшаются удельные нагрузки в подшипниках поверхностной закалкой шеек токами высокой частоты на глубину 2-3 мм. Диаметр коренных шеек коленчатого вала составляет 50,799-50,819 мм, диаметр шатунных шеек 47,83-47,85 мм. 

      Для уменьшения нагрузки от центробежных сил на коренные подшипники и уменьшения вибрации двигателя вал снабжен противовесами, отлитыми как одно целое с ним.

      Противовесы уравновешивают центробежные силы шатунной шейки, шатуна и поршня, которые возникают  при работе двигателя. Для обеспечения  работы двигателя без вибраций коленчатый вал динамически балансируют. При балансировке высверливают металл в противовесах. Неуравновешенный момент не должен  превышать 1,5 Н·мм.

      В теле вала просверлены каналы, соединяющие 1,2,4 и 5-ю коренные шейки с шатунными. По этим каналам подводится масло  для смазки шатунных подшипников. Технологические выводы каналов закрыты колпачковыми стальными заглушками, которые запрессовываются и зачеканиваются в трех точках. Вход и выход масла для смазки шатунного подшипника осуществляется в двух местах через горизонтальные сквозные каналы в шейках, Что способствует более равномерному изнашиванию шеек по окружности. Диаметральный зазор между шейкой и вкладышами коренных подшипников составляет 0,026-0,073 мм.

      Осевое  перемещение коленчатого вала ограничено двумя упорными полукольцами. Они  вставляются в гнезда блока цилиндров по обе стороны среднего коренного подшипника, причем с задней стороны ставится металлокерамическое полукольцо, а с передней стороны - сталеалюминевое. Полукольца изготавливают двух размеров нормального и увеличенного на 0,127 мм.

      Цилиндрическим  выступом диаметром 35,0-34,984 на фланце коленчатого  вала центрируется чугунный, литой  маховик. 

      На  поверхности диаметрами Ø28 , Ø22 устанавливаются с помощью шпоночного соединения соответственно, зубчатый шкив привода распределительного вала, шкив привода генератора, а на поверхности  Ø36 ведущая шестерня масляного насоса. 
 
 
 

1.2. Неисправности и  анализ причин  эксплуатационных  отказов детали.

     Коленчатый  вал является высоконагруженной деталью двигателя. В процессе эксплуатации двигатель машины подвержен различным нагрузкам, в том числе и неблагоприятным, это пуск двигателя в холодных условиях, не качественное смазочное масло, работа в запыленных условиях и т. д.

      Вследствие этих факторов трущиеся части коленчатого вала подвергаются повышенному износу, что в свою очередь приводит к появлению на этих поверхностях надиров, сколов, микротрещин, раковин

( рис. 1.2), которые могут привести к поломке коленчатого вала и выходу из строя всего двигателя.

 

 

                       Рис. 1.2. Сколы, микротрещины, раковины  на шейках вала.  

      Основными неисправностями коленчатого вала являются износ или задиры  опорных  шеек из-за повреждения вкладышей  или втулок, а  также деформация – искривление вала из-за перегрева шеек (рис. 1.3).

      

      Рисунок.1.3. Деформация коленчатого вала.

      При деформации вала, например, из-за перегрева  подшипников его геометрическая ось искривляется, и все поверхности  получают биение относительно оси центров.

      В результате этого увеличиваются  зазоры в подшипниках и нагрузки, в то время как условия смазки ухудшаются.

      Естественный  износ шеек наблюдается при больших  пробегах автомобиля и всегда достаточно мал – обычно не более 0,05-0,08 мм. Овальность шеек редко превышает здесь 0,02-0,03 мм. При этом поверхность шеек становится негладкой, имеет многочисленные круговые риски, царапины. Поэтому даже в случае правильной геометрии вал с такими шейками не может быть установлен без ремонта.

      Износ шеек после разрушения подшипников достигает от 0,5 до 3 мм. Овальность шеек при этом составляет примерно половину износа. Износ, как правило, имеет односторонний характер, что может существенно затруднить последующий ремонт. При ремонте вала должны быть выполнены следующие условия:

• восстановлен (до исходного)  рабочий зазор в соединениях с ответной деталью;
• восстановлено взаимное расположение рабочих и вспомогательных поверхностей;
• восстановлено качество рабочих поверхностей.

      Пренебрежение хотя бы одним из указанных условий  ведет к ускоренному износу и выходу из строя как самого вала, так и ответных деталей.

      Искривление оси   опорных рабочих поверхностей вала увеличивает нагрузки на опоры  и износ подшипников. Из-за несносности  рабочих и вспомогательных поверхностей   ускоряется износ элементов привода вала (цепи, ремни, натяжители), а также нарушается герметичность  уплотнений вала.   Низкое  качество отремонтированной поверхности – большая шероховатость и пониженная твердость, ускоряют износ вала и сопряженных с ним деталей.    

1.3. Основные требования, предъявляемые к технологии восстановления детали.

      1. Шатунные шейки должны иметь  диаметр – Ø47,83_-0,02 мм, 
коренные – Ø50,8_{- 0,02} мм.

      2. Овальность и конусность шеек  коленчатого вала не должны 
превышать 0,005 мм.

      3. Чистота поверхности шеек должна соответствовать 5 квалитету

      Ra 0,2 мкм.

      4.   Длина передней коренной шейки  должна быть в пределах

      30,45-30,90 мм.

      Длина шатунной шейки 35,0-35,2 мм.

      5. Радиусы галтелей коренных и шатунных шеек должны быть в пределах 1,8-2,0 мм.

      6.   При вращении вала, установленного в призмы на крайние коренные шейки, биение не должно превышать:

          а) - коренных шеек и посадочной поверхности под ведущую шестерню  масляного насоса - 0,03 мм.

          б) - посадочной поверхности под шкивы и поверхностей, сопрягающихся с сальниками - 0,05 мм.        

               в)  - посадочной поверхности под маховик - 0,04 мм.

      7. Смещение осей шатунных шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек должно быть в пределах ±0,35 мм.

      8. Трещины в любом месте коленчатого  вала не допускаются.