ВВЕДЕНИЕ 6
РАЗДЕЛ 1. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АЗОТИРОВАННЫХ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ 10
1.1 Цель исследования 19
1.2. Анализ изнашивания коленчатых валов в процессе эксплуатации 19
1.3. Анализ усталостных разрушений коленчатых валов в процессе эксплуатации 21
Выводы по разделу 24
РАЗДЕЛ 2. НАЗНАЧЕНИЯ ДЕТАЛИ, КОНСТРУКЦИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ 25
2.1. Азотированный коленчатый вал 25
2.2 Свойства азотированных коленчатых валов 30
2.3 Характеристика материала 31
2.4. Оценка усталостной прочности азотированных КВ 34
РАЗДЕЛ 3. ОЦЕНКА СУЩЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ АЗОТИРОВАННЫХ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ КАМАЗ 37
3.1. Исследование ремонтопригодности коленчатых валов 38
РАЗДЕЛ 4. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ РЕМОТОПРИГОДНОСТИ 41
4.1 Анализ твёрдости и интенсивности изнашивания азотированного слоя коленчатого вала в
процессе эксплуатации 43
4.2 Конструктивно-технологические мероприятия по повышению 48
ремонтопригодности коленчатого вала 48
Выводы по разделу 50
РАЗДЕЛ 5. ПОВЫШЕНИЕ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ АЗОТИРОВАННОГО КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ 52
5.1. Изготовление закаленного коленчатого вала 52
5.2. Проблема по ремонтопригодности азотрованного КВ 54
5.3. Подготовительно-технологическая операция для проведения индукционной закалки
шеек по снятию азотированного слоя 55
5.4. Технология восстановления после использования второго ремонтного размера
азотированного КВ 56
5.5. Разработка технологического процесса ремонта азотированных коленчатых валов
методом наплавки 56
5.6. Опыт применения ремонта азотированных коленчатых валов методом наплавки 61
РАЗДЕЛ 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 69
6.1. Совершенствование структуры эксплуатационно-ремонтного цикла коленчатого вала 69
6.2. Технико-экономическая оценка результатов исследования 74
6.3. Ориентировочный расчет затрат на проведение электроэрозионной обработки одного коленчатого вала 76
6.4. Ориентировочный расчет затрат на операцию наплавки одного коленчатого вала 76
6.5. Ориентировочный расчет затрат на механическую обработку одного коленчатого вала. 77
РАЗДЕЛ 7. БЖД 79
7.1. Общие требования безопасности при техническом обслуживании и ремонте автомобилей 79
7.2. Организация рабочего места и техника безопасности при выполнении ремонта
коленчатого вала 79
7.3. Техника безопасности в механических цехах 81
7.4. Инструкция по охране труда при работе на плазменных установках 83
Заключение 87
Список использованных источников и литературы 89
Иллюстрационный альбом 91
ПРИЛОЖЕНИЕ Заявка на патент «Способ восстановления изношенных азотированных шеек коленчатых валов двигателей автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин» 100
Главной задачей экономического и социального развития страны является повышение темпов развития экономики на базе научно - технического прогресса, технического перевооружения и реконструкции производства, внедрение передовых технологий, комплексного подхода к решению производственных программ и социальных проблем общества.
Решение этих задач невозможно без развития логистических систем, важное место в которых занимает автомобильный транспорт. К надёжности автомобильного транспорта предъявляются повышенные требования в связи с тем, что эксплуатация автомобилей происходит в дорожных условиях, это не позволяет автотранспортному предприятию оказывать помощь по мере необходимости.
Автомобили Камаз являются главным транспортным средством страны: на их долю в парке автомобилей приходится более 29 процентов, они обеспечивают до 65 процентов грузовых перевозок. Поддержание работоспособности столь большого количества автомобилей требует немалых усилий.
В настоящее время АО «Ремдизель» является крупнейшим специализированным предприятием на территории России, которое осуществляет капитальный ремонт двигателей, узлов и агрегатов грузовых автомобилей, а также сервисное обслуживание и материально-техническое обеспечение в системе фирменного обслуживания.
В процессе эксплуатации любая машина неизбежно выходит из строя, происходят изменения её технического состояния по причине изнашивания, усталостного разрушения, пластической деформации, коррозии. Наиболее нагруженный, конструктивно сложный и изнашиваемой деталью двигателя является коленчатый вал. Эта деталь подвергается очень высоким механическим нагрузкам (давление на шатунную шейку коленчатого вала достигает 10-12 тонн). Коленчатый вал работает в условиях изгиба, среза, скручивания, знакопеременных и вибрационных нагрузок, действующих одновременно. Конструктивно недопустимо изменение геометрической формы детали, пластические деформации на любых участках поверхности, нарушение допусков на размеры, формы и взаимное расположение поверхностей.
Пластическая деформация и разрушение, подвергающийся усталостному воздействию, являются следствием конструктивно-технологических недочетов или нарушения правил эксплуатации. Указанные явления вызывают, в том числе, задир шеек коленчатого вала из-за проворачивания вкладышей, а также излом коленчатого вала в различных сечениях, что, как правило, и приводит к разрушению двигателя и различным аварийным ситуациям на дороге.
Интенсивное изнашивание шеек коленчатого вала является главной причиной его неравноизносостойкости по отношению к другим деталям, разборке двигателя при работоспособных остальных сопряжениях. В свою очередь, разборка- сборка отрицательно влияет на дальнейшую работоспособность двигателя, так как нарушаются взаимные расположения приработанных поверхностей и деформированных в процессе эксплуатации деталей.
Техническое обслуживание и ремонтный процесс служат для того, чтобы восстановить работоспособность изделия, при этом снизить трудовые и денежные затраты на изготовление новых деталей, а также для замены не целого агрегата, а ее вышедшей из строя детали, узла или восстановления изношенной поверхности.
Также важно отметить, что стоимость восстановленной детали составляет менее 70% от новой при повышенном ресурсе работы.
Расходы на ремонт и техническое обслуживание автомобилей за период эксплуатации в несколько раз превышают их стоимость. Производственные мощности предприятий, занятых ремонтом, почти в четыре раза больше чем мощности предприятий по их изготовлению. Трудоемкость ремонта и технического обслуживания автомобилей за период работы до списания во много раз превышает трудоемкость изготовления новых. Это свидетельствует о необходимости своевременного качественного ремонта, прежде всего наиболее изнашиваемых деталей, к каким относится коленчатый вал.
В настоящее время наиболее совершенные техпроцессы восстановления коленчатых валов применяются на заводе АО «Ремдизель».
Ключевыми направлениями данного предприятия являются:
- ТО и все виды ремонта автотранспортных средств;
- капитальный ремонт агрегатов и узлов автотранспортных средств, а также другой продукции;
- утилизация автотранспортных средств, а также отдельных агрегатов, узлов и деталей автотранспортных средств;
- оказание производственных, транспортных, посреднических, маркетинговых и иных услуг;
- внутренняя и внешняя торговля товарами, научно-технической продукцией и услугами;
Общество является юридическим лицом, имеет в собственности отдельное имущество и ответствует по своим обязательствам данным имуществом, может от своего имени приобретать и осуществлять имущественные и личные неимущественные права, нести обязанности.
Общество имеет самостоятельный баланс, круглую печать, содержащую его полное фирменное название на русском и татарском языках и указание на место нахождения общества, штампы, бланки со своим фирменным названием, торговый знак. В своей деятельности общество руководствуется действующим законодательством и Уставом.
Местонахождение общества и его почтовый адрес - 423827, Республика Татарстан, г. Набережные Челны, Мензелинский тракт 40.
АО «Ремдизель» расположен в г. Набережные Челны. Это, в свою очередь, обеспечивает стратегически выгодное положение, так как предприятие является базовым, осуществляющим как ремонт двигателей в Закамском регионе г. Набережные Челны, так и в системе фирменного обслуживания.
На основании проделанного нами исследования, можно сделать вывод, что проблема ремонтопригодности и восстановления азотированного коленчатого вала, а также проблема снижения эксплуатационных затрат, выявления и устранения причин проворачивания вкладышей актуальна и полностью не решена до настоящего времени.
Азотированные валы обладают рядом высоких эксплуатационных свойств: износостойкость, твердость, усталостная прочность.
При азотировании происходит поверхностное насыщение всей детали, а не только шеек как при индукционной закалке. Это повышает прочность вала на изгиб и кручение, однако снижает возможность механических способов правки. Для правки азотированного коленчатого вала необходима разработка специальной технологии.
В процессе работы над дипломным проектом нами разработан безударный не механический метод правки валов, который заключается в точечном местном нагреве на установке для аргоно-дуговой сварки с сопутствующим контролем величины остаточного прогиба. Правка применима для устранения изгиба, коробления деталей.
Высокая доля выбраковки коленчатых валов по усталостным разрушениям свидетельствует о предпочтительном использовании азотации, однако снижает их ремонтопригодность, особенно при наличии деформаций.
Для решения этих задач рассматривается применение методов электрохимической и термической обработки коленчатого вала.
Нами предлагается технология ремонта азотированного коленчатого вала, позволяющая использовать как преимущество азотирования так и закалки ТВЧ одного и того же КВ, исключающая трудоемкие процессы наплавки.
Технология заключается в электроэрозионном шлифовании шеек валов со снятием азотированного слоя на глубину до 0,4 мм. Затем производится закалка шеек токами высокой частоты, средний отпуск при температуре 350-400 °С, охлаждение в воде, шлифовка в ремонтный размер и полирование шейки.
Предлагаемый способ обеспечивает не только необходимую твердость шеек вала, но и высокую выносливость при переменных нагрузках. Предлагаемый способ позволяет использовать два ремонтных размера по азотированному слою и четыре ремонтных размера по закаленному ТВЧ, что обеспечивает ресурс работы коленчатого вала до 1 млн. км.
На рассматриваемый метод восстановления азотированных коленчатых валов оформлена заявка на изобретение.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи продления срока службы коленчатых валов, при обеспеченной высокой надежности.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
