Введение 3
1 Состояние вопроса 7
1.1 Методы оценки качества приработки двигателей 7
1.2 Оборудование и оснастка для обкатки двигателей 8
1.3 Конструкция, особенности нагружения и применения
распределительных валов в ДВС 12
1.4 Виды износа, дефекты и неисправности распределительного вала и
методы их устранения 17
1.5 Обзор методов восстановления распределительных валов 19
1.6 Тенденция развития ремонтной базы в стране и опыт развитых стран 26
2 Обоснование необходимости восстановления распределительных валов .. 28
2.1 Составление статистического ряда 28
2.2 Результаты исследования 30
3 Разработка технологического процесса восстановления распределительного
вала дизельного двигателя КамАЗ-740 33
3.1 Выбор оптимального способа восстановления 33
3.2 Схема технологического процесса 36
3.3 Расчет режимов и нормирование операций технологического процесса
восстановления 38
3.4 Производственная безопасность на технологический процесс
восстановления распределительного вала 48
4 Разработка приспособления для шлифования кулачковых валов
автотракторных двигателей 52
4.1 Анализ существующих конструкций 52
4.2 Расчет элементов приспособления 58
5 Оценка ожидаемого экономического эффекта 64
5.1 Расчет себестоимости наплавочных работ 64
5.2 Технико-экономический анализ 68
Заключение 73
Список используемой литературы и используемых источников 74
Увеличение числа автомобилей неизбежно сопровождается повышением расхода жидкого топлива из нефтепродуктов и значительным загрязнением воздуха. На сегодняшний день транспорт в России потребляет более половины светлых нефтепродуктов, что составляет примерно 13% всех энергетических ресурсов. Таким образом, оптимизация объемов использования моторного топлива на основе нефти является одной из важнейших задач национальной экономики. Проблема сокращения загрязнения не менее серьезна, особенно в крупных промышленных городах. Решению этих проблем способствовало широкое использование компримированного природного газа в автотранспортных средствах.
Компримированный природный газ является полноценным топливом для двигателей транспортных средств и не требует большой технической обработки. Расширение сети газопроводов, охватывающих большую часть страны, открывает хорошие перспективы для применения КПГ в качестве моторного топлива для двигателей газобаллонных автомобилей.
Национальные экономические последствия использования компримированного природного газа связаны главным образом с расширением видов традиционных топливно-энергетических ресурсов на автомобильном транспорте и сокращением выбросов токсичных веществ в атмосферу с отработавшими газами.
Двигатели автомобилей являются основой мобильного обеспечения отраслей народного хозяйства Российской Федерации и одним из главных источников загрязнения окружающей среды и потребления моторного топлива нефтяного происхождения. Так, автомобильный транспорт Российской Федерации и соседних стран ежегодно потребляет около 130 миллионов тонн моторного топлива.
Выхлопные газы содержат сотни различных компонентов, большинство из которых ядовиты. Они падают на растения, почву, попадают в организм животных и людей, снижают урожайность, снижают качество сельскохозяйственной продукции, и в конечном итоге оказываются в организмах животных и людей, в потребляемой ими пище.
Наиболее положительный эффект от эксплуатации техники достигается за счет высокого уровня ее технического обслуживания и ремонта, а также наличием необходимого количества запасных частей. Как показывают технико-экономические расчеты сбалансированное снабжение ремонтных организаций в сфере эксплуатации техники запасными частями, целесообразно осуществлять с учетом периодического восстановления работоспособности ее деталей.
Восстановление деталей машин обеспечивает экономию металла, топлива, энергетических и трудовых ресурсов, в том числе за счет экономии на технологических операций по восстановлению деталей, которых требуется в 5-8 раз меньше по сравнению с изготовлением новых деталей, а также охрану окружающей среды.
По данным [12] «85 % деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, то есть их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми деталями во многих случаях остается низким. В то же время имеются такие примеры, когда ресурс деталей, восстановленных прогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса новых деталей. Высокое качество восстановления деталей может быть достигнуто совместными усилиями инженерно-технических работников и рабочих ремонтных участков. Важно, чтобы рабочие, занятые ремонтом машин и оборудования, знали не только назначение, конструкцию, износ и неисправности деталей, но и в совершенстве владели современными способами и приемами сварки и наплавки, нанесения гальванических, газотермических и полимерных покрытий, пластического деформирования, механической, термической и упрочняющей обработки» [45].
Качество продукции затрагивает жизненные интересы человека и включает в себя комплекс показателей назначения и использования: технических, эстетических, эргономических, экономических, надежности.
Для грузовых автомобилей и особенно важна группа показателей надежности, в первую очередь это безотказность и долговечность. Следует иметь в виду, что показатели надежности реализуются в конкретных условиях эксплуатации, которыми во много м определяется их величина. В хозяйствах с нормальным уровнем технической эксплуатации обеспечиваются более высокие показатели надежности, чем в рядовых условиях эксплуатации. Поэтому оценка качества изготовления или ремонта двигателей и элементов затруднена из-за существенного отличия фактических уровней технического использования факторов и автомобилей в хозяйствах.
На основании указанного выше, а также темы магистерской работы предлагается рассмотреть объект процесса восстановления - распределительный вал двигателя внутреннего сгорания.
Распределительный вал - это основная деталь газораспределительного механизма, выполненный в виде вала с кулачками, при помощи которых осуществляется управление открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов.
В основном, изношенные распределительные валы в случае ремонта двигателей отбраковываются, так как капитальный ремонт двигателя говорит о предельном износе вала. В этом случае необходимо заменить распределительный вал новым валом. Но для сокращения издержек, можно прибегнуть к замене на правильно восстановленную, с технологической точки зрения, деталь.
В связи с этим одним из актуальных вопросов ремонтного производства на сегодняшний день является многократное использование изношенных деталей. Отсюда возникает необходимость в разработке рационального технологического процесса.
Целью работы является разработка технологического процесса восстановления распределительных валов для двигателей КамАЗ-740
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- изучить конструкции, особенности нагружения и применения распределительных валов в двигателях внутреннего сгорания, дефекты, возникающие в процессе эксплуатации;
- рассмотреть вопросы, касающиеся методов восстановления распределительных валов;
- предложить технологический процесс восстановления
распределительного вала;
- разработать конструкцию приспособления для шлифования
кулачковых валов;
- определить экономическую эффективность от процесса восстановления распределительных валов.
Практическая значимость работы заключается в усовершенствовании технологического процесса восстановления деталей для повышения качества, так как восстанавливаемые детали могут иметь такую же долговечность и при этом дешевле новых.
В выпускную квалификационную работу магистра входит следующие разделы: введение, пять разделов, заключение, список используемой литературы и используемых источников и включает в себя 77 страниц пояснительной записки, а также 17 рисунков, 8 таблиц, 45 источников.
В соответствии с поставленной целью по выполнению магистерской работы была предложена технология восстановления опорных шеек и кулачков распределительных валов, соответственно электроконтактной приваркой и газопорошковой наплавкой. Для комплексного контроля восстановленных распределительных валов, а также выполнения их шлифования разработана конструкция приспособления.
В процессе выполнения работы были решены следующие задачи:
- рассмотрена и изучена литература по конструкциям распределительных валов двигателей внутреннего сгорания, проанализированы дефекты, виды износа и неисправности, возникающие в процессе их эксплуатации;
- проведен обзор современных методов восстановления распределительных валов ДВС;
- предложен технологический процесс восстановления опорных шеек и кулаков распределительных валов двигателя внутреннего сгорания;
- проведен обзор конструктивных особенностей приспособления для шлифования кулачковых валов, анализ достоинств и недостатков каждого приспособления и предложена разработка собственного приспособления и расчет его основных (нагруженных) элементов;
- определена экономическая эффективность от внедрения процесса восстановления распределительных валов.
Годовой экономический эффект от организации участка по восстановлению деталей автотракторных двигателей составляет 1914525,25 р., срок окупаемости составляет 2,2 года, что говорит о целесообразности внедрения данных участков в крупные автотранспортные предприятия
1. Клочнев Н. И. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом. М., Машгиз.,1963.
2. Кудрявцев И. В. Конструкционная прочность чугуна с шаровидным графитом. М., Машгиз., 1957.
3. Доценко Г. Н. Восстановление чугунных КВ автоматической наплавкой. М., Транспорт., 1970. 56 с.
4. Марковский Е .А. Износостойкость чугунов с шаровидным
графитом // Высокопрочный чугун. Киев, 1964.
5. Краснощеков М. М., Пахомов Б. П., Марковский Е. А. Исследование износостойкости КВ методом радиоактивных изотопов // Тракторы и сельхозмашины. 1962. №2.
6. Доценко Г. Н. Износостойкость и усталостная прочность чугунных
КВ ГАЗ - 21, новых и отремонтированных. // Автомобильная
промышленность. 1969. №2.
7. Середенко Б. Н. Износостойкость высокопрочного чугуна, применяемого в тракторостроении. // Научные труды ин-т машиноведения и сельскохозяйственной механизации. Киев, 1958. Т. 4.
8. Герц Е. В., Крейнин Г. В. Расчет пневмоприводов. М., 1975. 271 с.
9. Луппиан Г. Э., Симонятов В. Г. Восстановление вибродуговой наплавкой в кислороде чугунных КВ М - 21. // Автоматическая наплавка. 1968. №4.
10. Спиридонов Н. В. Плазменные и лазерные методы упрочнения деталей машин. Минск, 1988. 155 с.
11. Хасуи А. Наплавка и напыление. М., 1985. 239 с.
12. Гуляев А. П. Металловедение. М., 1966.
13. Лебедев Б. И. Усадка железно-углеродистых сплавов и связанное с ней явление - образование горячих трещин. // Автореферат канд. диссертации. / Л., 1956.
14. Доценко Н. И. Восстановление КВ автоматической наплавкой. М., 1965.
15. Полиновский Л. А. Расчет припусков на механическую обработку. Определение точности обработки. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ. Новосиб., СГУПС. 1988. 12 с.
16. Егоров М. Е. Основы проектирования машиностроительных заводов. М., 1969.
17. Ачкасов К.А. Прогрессивные способы восстановления и ремонта деталей сельскохозяйственной техники.- М: "Колос", 1984 -149с.
18. Бабусенко С.М. Проектирование ремонтных предприятий.- М: "Колос", 1991 - 310с.
19. Воловик. Справочник по восстановлению деталей.- М.: "Колос", 1981 г.
20. Каракозов Э.С., Латыпов Р.А., Молчанов Б.А. Состояние и перспективы восстановления деталей электроконтактной приваркой материалов.- М.: Информагротех, 1991.
21. Клименко Ю.В. Электроконтактная наплавка.- М.: Металлургия, 1987.
22. Гузенков П.Г. Детали машин.- М.: Колос, 1982.
23. Паспорт установки для электроконтактной наплавки 011- 1-02Н.
24. Паспорт токарно-винторезного станка 1К62.
25. Паспорт сверлильного станка Н112.
26. Красников В.В. Подъемно-транспортные машины.-М.:
"Агропромиздат", 1987 г.
27. Канарев Ф.М. Охрана труда.- М: ВО "Агропромиздат", 1988 - 350 с.
28. Курчаткин В.В. Надежность и ремонт машин.- М.: Колос, 2000.
29. Ливчак И.Ф. Инженеру об охране окружающей среды.-
М:"Стройиздат", 1981 - 72 с.
30. Наерман М.С., Наерман Я.Н. Руководство для подготовки
шлифовальщиков.
31. Матвеев В.А., Пустовалов И.И. Техническое нормирование ремонтных работ в сельском хозяйстве.- М:"Колос", 1979 - 286 с.
32. Рекомендации по организации восстановления распределительных валов автотракторных двигателей индустриальными методами.- М.: ГОСНИТИ, 1988 г.
33. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по
машиностроительному черчению. - Л.: "Машиностроение", 1981 - 416 с.
34. Черноиванов В.И., Андреев В.П. Восстановление деталей сельскохозяйственных машин.- М.:"Колос", 1983 - 215 с.
35. Мягков В.Д. Палей М.А. и др. Допуски и посадки: в 2-х частях - 6-е изд. - Л.: Машиностроение, 1982. - Ч.1. 543 с.
36. Серый И.С. Смелов А.П. и др. Курсовое дипломное проектирование по надежности и ремонту машин. - 4-е изд. - М.: Агропромиздат, 1991. - 184 с.
37. Перечень оборудования и оснастки для ремонта и технического обслуживания машинно-тракторного парка. М.: ГОСНИТИ, 1983. - 309 с.
38. Солуянов П.В., Грянник Г.Н. Охрана труда.- М.: "Колос", 1979 г.
39. Технологические процессы и указания по восстановлению деталей контактной приваркой присадочных материалов. - М.: ГОСНИТИ, 1987. - 344 с.
40. Типовые нормы времени на восстановление изношенных деталей. - М.: ГОСНИТИ, 1984. - 234 с.
41. David A. Hensher, Kenneth J. Button / Handbook of transport modeling.
- [2. impr.]. - Amsterdam [etc.] : Pergamon, 2002 [1] с. - 165 p.
42. Henzold G. Geometrical dimensioning and tolerancing for design, manufacturing and inspection / A handbook for geometrical product specification using ISO and ASME standards - Burlington, 2016. - 390 p.
43. Lange F. H. Signale und Systeme / F. H. Lange. - Bd. 1,2. - Berlin: VEB Verlag Technik, 1975.
44. Mikell, P. Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems / P. Mikell. - John Wiley & Sons, 2010. - p. 1024.
45. Rabiner R. Theory and Application of Digital Signal Processing / R. Rabiner, B. Gold. -New York, Prentice-Hall, Inc. Englcwood Cliffs, 1975.