Дипломная работа: Проектирование участка по восстановлению посадочных отверстий блок-картеров
Удельный вес транспортных средств увеличился на 0,4% и и свидетельствует о том, что за анализируемый период предприятие приобрело новые транспортные средства.
Таблица 1.3 – Анализ использования ОПФ на предприятии.
| Показатели | Ед.изм. | Годы | ||
| 200 | 200 | 200 | ||
|
Фондовооруженность Фондоотдача Производительность труда (для ДВС) Себестоимость ремонта изделия (для ДВС) |
руб.
тыс.руб. |
327,1 0,11 213,0 10,1 |
349,1 0,17 372,0 13,4 |
352,1 0,19 323,0 16,0 |
Анализируя данные таблицы 1.3 за период с 200 по 200 год можно сделать следующие выводы: фондовооруженность на предприятии выросла на 8%, рост ее обусловлен увеличением стоимости ОПФ, а также повышением уровня механизации основных трудоемких процессов на предприятии.
Фондоотдача является главным стоимостным показателем эффективности использования основных производственных фондов, и она показывает, сколько продукции предприятие получило в денежном выражении на единицу стоимости ОПФ.
За анализируемый период фондоотдача выросла почти в два раза, это объясняется как ростом валовой продукции, так и ростом стоимости ОПФ, но рост стоимости валовой продукции осуществляется более быстрыми темпами, чем основные производственные фонды.
Также следует отметить и рост производительности труда и себестоимость ремонта изделий. Производительность труда возросла в 1,5 раза, а себестоимость в 1,6 раза. Увеличение производительности труда вызвано ростом стоимости произведенной продукции, а рост себестоимости ремонта изделий обусловлен повышением уровня цен на расходные материалы, электроэнергию и другие затраты.
1.4 Обоснование темы проекта
На основании данных анализа производственной деятельности авторемонтного завода обосновываем тему проекта.
Анализируя тему проекта и работу предприятия за три последних года, можно прийти к выводу, что производственная площадь завода не изменяется, основные производственные фонды также не возрастают. Численность рабочих почти постоянна. Имеется тенденция к снижению программы ремонта и к увеличению себестоимости ремонта.
В связи с этим можно предложить реконструкцию участка по ремонту блок-картеров при неизменной производственной площади. Так как на заводе есть резерв площади и оборудование очень рассредоточено, то существует условие организации дополнительного участка по восстановлению деталей методом газопламенного напыления.
Организация этого участка дает резервы для увеличения программы ремонта, а также снижения трудоемкости ремонта.
2. Обзор литературы
2.1 Анализ существующих методов наращивания изношенных посадочных мест коренных опор блока
Основная причина отказа неподвижных сопряжений машин – нарушение неподвижности посадки.
Износ посадочных отверстий вследствие приваривания вкладышей коренных подшипников блока является причиной неравномерности крутящего момента, возрастания динамических нагрузок, увеличения вибраций, снижающих долговечность не только подшипников, но и все сборочной единицы.
Рассмотрим некоторые наиболее распространенные виды восстановления посадочных мест блока, а так же некоторые перспективные виды наплавки, которые обеспечивают в будущем широкое применение в ремонтном производстве.
а) Сущность способа восстановления контактной приваркой стальной ленты заключается в том, что на изношенную поверхность детали накладывают стальную ленту и приваривают ее электрической контактной шовной сваркой.
Предварительная обработка изношенных посадочных отверстий в блоке производится на радиально-сверлильном станке. Предварительно в расточенные посадочные отверстия вставляют отрезок ленты по ширине гнезда. Толщину привариваемой ленты в зависимости от величины износа принимают от 0,4 до 0,8мм. В отверстие корпусной детали, закрепленной на станине станка, вводят на глубину наложения первого шва сварочный ролик.
Включают насос охлаждающей жидкости ролика, вращения шпинделя станка, пневмопривод и сварочный ток. При этом сварочный ролик обкатывает с определенным давлением стальную ленту, накладывая кольцевой сварной шов. Определенный шаг сварных точек обеспечивает герметичность шва по всему параметру гнезда. Наложение шва заканчивается после перекрытия его начала на 5 – 6 точек.
Процесс приварки ленты ведут при напряжении 4-5 В, при сварочном токе 7,5 – 8,0 кА, цикле сварки 0,24 с., усилия прижатия роликов 1,8-2,0 кН, скорости сварки 0,58 м/мин, расходе охлаждающей жидкости 1-1,5 л/мин.
Контактная сварка чугунной детали и стальной ленты не приводит к значительным напряжениям в сварном соединении, так как процесс образования сварной точки длиться 0,05-0,1 с. и происходит при высоких скоростях нагрева и под воздействием давления, способствующего уплотнению металлов.
б) Способ детонационного напыления заключается в следующем: в рабочую камеру детонационной установки подаются горячая смесь и напыляемый порошок с помощью электрической искры смесь поднимается, из рабочей камеры по отвалу пламя распространяется с возрастающей скоростью до возникновения детонационной волны. Скорость распространения детонации 1000…3500 м/с, зависит от характеристик горючей смеси.
При исследовании продуктов детонации последние увлекают за собой частицы порошка, которые, кроме кроме тепловой получают и кинетическую энергию. Скорость выноса порошка 600…1000 м/с. Установленная по пути потока газов и порошка изношенная поверхность покрывается частицами напыляемого материала. Особенностью детонационного напыления является меньший нагрев частиц, и их более высокая скорость по сравнению, например, с плазменным напылением.
Недостатками этого способа являются: нагрев детали до 200-250 0С, при этом могут возникнуть внутренние напряжения; высокая себестоимость восстановления деталей; повышенный шум; объемные габариты; низкая производительность (расход порошка 1,8 кг/ч).
в) Плазменная наплавка.
В качестве источника тепловой энергии при плазменной наплавке применяется струя плазмы. Плазма представляет собой полностью или частично ионизированный газ, нагретый до очень высокой температуры и обладающий свойством электропроводимости. Плазменную струю получают в специальных устройствах, которые называют плазмотронами или плазменными горелками. В качестве плазмообразующего газа применяют аргон, азот, гелий, водород и их смеси. Аргонная плазменная струя имеет наибольшею температуру (до 15÷20 тыс. 0С) и сверхзвуковую скорость истечения до 1000-1500 м/с. Присадочный материал при плазменной наплавке вводится в сварочную ванну в виде порошка или проволоки. Для того чтобы получить плазменную струю между анодом и катодом, возбуждают электрическую дугу, и в зону горения вводят плазмообразующий газ, который проходя через дуговой промежуток, нагревается до высокой температуры и ионизируется, т.е. распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы. Высокая концентрация тепловой энергии в плазменной струе, стабильность дугового разряда, возможность раздельного регулирования степени нагрева основного и присадочного материалов обуславливают преимущества применения плазмы при наплавке детали.
К преимуществам данного способа наплавки относятся возможность регулирования в широких пределах физико-механических свойств покрытий в зависимости от материала восстанавливаемых деталей и высокая производительность (около 3…8 кг/ч).
Недостатками плазменного способа наплавки несомненно является высокая стоимость оборудования и его эксплуатационные затраты, сопровождается сильным ультрафиолетовым излучением.
г) Газопламенное напыление.
Способ основан на нанесении покрытия на деталь напылением газовой струей порошка, нагретого пламенем газа до жидкого или вязкотекучего состояния. Порошок подается в зону плавления с помощью трансформирующего газа.
Подготовка деталей: перед нанесением покрытия поверхность детали обезжиривают. Для напыления тугоплавких материалов применяют установку УЛН-8-64, которая состоит из распылительной головки, автономно расположенного питателя и вспомогательного оборудования. Она работает на оцителено-кислородном пламени. Трансформирующим газом служит кислород.
Метод газопламенного напыления обладает преимуществом перед плазменной: используются различные типы газопламенных пистолетов гораздо меньших размеров чем плазмотроны, отсутствие электродов и высокого напряжения, отсутствие возбуждающих газов. Стоимость оборудования и затраты на эксплуатацию при этом ниже.
д) В ремонтном производстве применяют также местные осаждения при неподвижном электролите. Отверстие герметизируют снизу, заливают в него электролит, устанавливают анод и подключают к источнику тока. Само отверстие служит ванночкой. Этот способ часто применяют для восстановления посадок под подшипники в корпусных деталях.
Железнение проводят в электролите при катодной плотности тока 10…20 А/дм2. Его предварительно нагревают до температуры 50…60 0С и заливают в местную ванну. В дальнейшем ее поддерживают на уровне 60…90 0С за счет выделения теплоты при электролизе.
Иногда анодные травления поверхности проводят непосредственно в электролите железнение: включают ток обратной полярности (“+” на деталь и “-” на анод) и травят при плотности тока10-15 А/дм2 в течение 1…1,5 мин. Затем переключают полярность (“-” на деталь и “+” на анод) и выполняют железнение необходимой толщины.
Преимущества железнения: возможность регулирования твердости покрытия в широких пределах от НВ 150 до НВ 600, дешевизна и доступность применяемых исходных материалов.
Недостаток процесса: нестабильность процесса по кислотности электролита и необходимость подогрева при горячем остапивании большая трудоемкость.
В данном разделе были рассмотрены основные из применяемых способов наплавки изношенных деталей машин, приведены их достоинства и недостатки в отношении качества наплавляемого материала. Так же были рассмотрены некоторые виды наиболее перспективных в будущем видов наплавки.
Целью данного дипломного проекта является выбор наиболее приемлемого для данного предприятия вида автоматической наплавки для восстановления изношенных посадочных мест коренных подшипников и проектирование участка для наплавки указанного вида работы.
3. Исследование дефектов блок-картера
Самые распространенные дефекты блок-картера следующие: трещины перемычек между цилиндрами; трещины в стенках водяной рубашки; износ, отклонение от соосности гнезд вкладышей коренных подшипников; износ торцевых поверхностей коренных опор под упорные полукольца; коробление привалочной плоскости, сопрягаемой с головкой цилиндров; износ гнезд под втулки распределительного вала; износ резьбы (срыв, залом шпилек) в теле блока; износ отверстия под толкатель.
Коренные опоры блока являются наиболее изнашиваемыми его частями. Они работают в условиях динамических нагрузок. Поэтому возникает необходимость в улучшении условий работы и факторов влияющих на качество ремонта при восстановлении блока цилиндров картера.
В листе графической части дипломного проекта приводятся результаты исследования поступающих в ремонт блок-картеров на наличие дефектов, а также их частость.
Исследования проводились на выборке из 30 блок-картеров. Сбор данных проводился на авторемонтном заводе. Полученные результаты по частоте дефектов блок-картера приведены в таблице 3.1 и на листе графической части.
Таблица 1.3 – Дефекты блок-картера их частость.
| Наименование дефектов | Частость, % |
|
Трещины перемычек между цилиндрами Трещины в стенках водяной рубашки Износ или несоосность гнезд вкладышей коренных подшипников Коробление привалочной плоскости, сопрягаемой с головкой цилиндров Износ гнезд под втулки распределительного вала Износ резьбы в теле блока Износ отверстия под толкатель Износ торцевых поверхностей коренных опор под упорые кольца |
34 60 100 77 41 88 25 71 |
Анализируя полученные данные мы видим, что наиболее часто изнашиваются гнезда вкладышей подшипников 100%, а износ и срыв резьбы в теле блока – 88% и коробление привалочной плоскости, сопрягаемой с головкой цилиндров – 77%.
В этом разделе были описаны, приведенные нами научные исследования изучения дефектов блок-картера, которые наиболее часто встречаются.
4. Технологическая часть
4.1 Характеристика восстанавливаемой детали
Коренные опоры блок-картеров у дизельных двигателей входят в общую сложную отливку из серого мелкозернистого чугуна С418 и С421, обладающих высокими литейными и механическими качествами. Они относятся к неподвижным элементам механизма, образующего корпус двигателя и обеспечивающего жесткое крепление коренных подшипников скольжения, тем самым, образуя устойчивую работу всему кривошипно-шатунному механизму. Элементом коронной опоры двигателя является разъемная крышка коренного подшипника.
Все поверхности посадочных мест коренных опор двигателя сопрягаются с опорным шейками коленчатого вала через подшипники скольжения – коренные вкладыши. Гнезда под вкладыши имеют шероховатость поверхности и должны соответствовать Rа = 1,25мКм.
4.2 Выбор рационального способа восстановления коренных опор
Рациональный способ восстановления коренных опор определяют, пользуясь критериями: технологическим (применяемости), техническим (долговечности) и технико-экономическим (обобщающим).
4.2.1 Технологический критерий
Технологический критерий характеризует возможность применения нескольких способов восстановления, исходя из конструктивно-технических особенностей детали. К числу конструктивно-технических особенностей относятся: геометрическая форма и размеры, матириал, термическая или другой вид обработки, твердость, шероховатость поверхности и т.д.
По техническому критерию для восстановления коренных опор блока подходят следующие способы:
- детонационное напыление;
- плазменная наплавка;
- газопламенное напыление;
- местное осождение.
4.2.2 Технический критерий
Технический критерий оценивает каждый способ (выбранному по технологическому критерию) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления свойств поверхности, т.е. обеспечение работоспособности за счет долговечности, сцепляемости, износостойкости и достаточной твердости покрытия восстанавливаемой детали.
Для каждого выбранного способа проводится комплексная качественная оценка значения коэффициента долговечности КД.
По техническому критерию, для восстановления посадочных мест коренных опор блока, больше подходит метод газопламенного напыления.
4.2.3 Технико-экономический критерий
Технико-экономический критерий связывает стоимость восстановления детали и ее долговечности после устранения дефектов.
Технико-экономический критерий оценивают по формуле В.А. Шадричева
КТ = Св/КД
где КТ коэффициент технико-экономического критерия (эффективности);
Св – себестоимость восстановления 1 м2 изношенной поверхности, руб/м2;
КД – коэффициент долговечности при восстановлении.
Эффективным считается
способ, у которого КТ 
min.
По технико-экономическому показателю, более эффективным методом восстановления посадочных мест коренных опор блока является газопламенное напыление, т.к. КТ наименьший. Все расчетные данные сведены в таблице 4.1
Таблица 4.1 – Оценочные критерии различных видов наплавки
| Способ восстановления | КД |
Св, руб/м2 |
КТ |
|
Детонационное напыление Плазменное напыление Газопламенное напыление Местное осаждение |
0,61 0,78 0,86 0,56 |
263 245 290 322 |
431 314 249 575 |
