Разработка технологического процесса восстановления толкателя клапана газораспределительного механизма

Федеральное агенство по образованию 

«Московский государственный университет  леса»

Кафедра технологии машиностроения и ремонта

 

(отделение заочного  обучения)

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

по дисциплине:

Проектирование технологических  процессов восстановления деталей  транспортных и технологических  машин

 

 

Тема:

«Разработка технологического процесса восстановления толкателя клапана газораспределительного механизма».

 

 

 

 

специальность: 190603

факультет:         ИПСОП

Выполнил

Преподаватель

 

 

 

г. Москва

2011 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ:

	Задание на курсовой проект.	стр.	3
	Введение.	стр.	4,5
	Анализ исходных данных. 1.1. Обоснование необходимости  восстановления детали 1.2. Техническая характеристика  детали 1.3. Анализ состояния изношенной  детали	стр.	6-10
	Выбор рационального способа  устранения дефектов детали. 2.1. Оценка критериев устранения  дефектов детали различными способами.  2.2.Описание выбранного способа восстановления детали.	стр.	11-14
	Разработка ремонтного чертежа детали.	стр.	14
	Расчет необходимой толщины покрытия.	стр.	14
	Схема технологического процесса восстановления детали.	стр.	15,16
	Содержание операций. 6.1. Выбор средств технологического  оснащения процесса. 6.2. Выбор материала для  восстановления и последующей  обработки детали. 6.3. Расчет режимов, в  том числе предварительной и  финишной механической обработки  поверхностей.	стр.	16-22
	Нормирование технологического процесса и определение квалификации работ. 7.1. Норма времени при  восстановлении деталей способом  электродуговой наплавки. 7.2. Норма времени на  токарную обработку. 7.3. Норма времени на  наружное шлифование.	стр.	22-26
	Расчет затрат на восстановление детали.	стр.	26-29
	Техника безопасности работ при восстановлении детали.	стр.	29-31
	Список использованной литературы	стр.	32

Введение.

 

 

Производственный процесс ремонта  машин – это совокупность действий людей и орудий производства, выполняемых в определенной последовательности и обеспечивающих восстановление работоспособности, исправности и ресурса изделия. Производственный процесс включает в себя ряд технологических процессов.

Технологический процесс капитального ремонта машин  включает в себя все элементы машиностроительного  производства (изготовление деталей, сборку, обкатку, испытание и окраску) и  дополнительно специфические элементы (приемку машин в ремонт, очистку, разборку, дефектацию и комплектацию). Единственный источник экономии при  капитальном ремонте машин по сравнению с их изготовлением  – использование годных для дальнейшей эксплуатации деталей и их восстановление.

При изготовлении деталей машиностроительные предприятия  используют заготовки, получаемые литьем, ковкой, штамповкой и т.д. Стоимость  материалов и заготовительных работ  при производстве машин составляет около 75% затрат на их изготовление. При  восстановлении же деталей в качестве заготовок применяют изношенные детали. В связи с этим отпадают затраты на литье, ковку, штамповку  и частично на механическую обработку. При восстановлении деталей затраты  на материалы и заготовительные  работы фактически отсутствуют, так  как роль заготовок выполняют  изношенные детали.

Износы  же большинства деталей  транспортных и технологических машин лесного  комплекса измеряются десятками  или сотыми долями миллиметра, и  их восстановление сводится к нанесению  тонкого поверхностного слоя или  заключительным операциям механической обработки. Стоимость же восстановления изношенных деталей обычно не превышает 50…60% стоимости запасных частей. Восстановление деталей  также способствует сохранению природных ресурсов и снижению загрязнения  окружающей среды.

Образование и развитие неисправностей в машине объясняется действием объективно существующих закономерностей. Неисправности  машин появляются в результате постоянного или внезапного снижения физико-механических свойств материала деталей, их истирания, деформирования, смятия, коррозии, старения, перераспределения остаточных напряжений и других причин,  вызывающих разрушение деталей. В большинстве случаев происходят изменения в сопряжениях — нарушения заданных зазоров в подвижных соединениях или натягов в неподвижных. Практически любая неисправность является следствием изменения состава, структуры или механических свойств материала, конструктивных размеров деталей и состояния их поверхностей.

Появление неисправностей обусловлено  конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами.

Большинство деталей машин в процессе эксплуатации подвергаются действию переменных нагрузок. Эти детали испытывают четыре вида нагружения: односторонний изгиб, одностороннее  кручение, переменный изгиб и переменный изгиб с кручением (испытаниям переменными нагрузками подвергают более 70 % деталей). Около 75 % цилиндрических поверхностей имеют различные концентраторы напряжений: галтели, пазы под шпонки, кольцевые канавки, отверстия, лыски и резьбы.

Различный срок службы (ресурс) деталей обусловлен многими причинами. Основными из них являются следующие: разнообразие функций деталей в машине; широкий диапазон изменения действующих на детали нагрузок; наличие как активных (движущихся), так и пассивных (неподвижных) деталей; разнообразие видов трения в сопряженных; использование в сопряжения деталей из разных материалов, вызванное необходимостью снижения сил трения; отклонения в свойствах материалов; точность и качество обработки сопрягаемых деталей; условия эксплуатации.

Неисправности деталей машин можно  разделить на три группы: износы, механические повреждения и химико-тепловые повреждения.

Износы деталей  машин определяются давлением, циклическими нагрузками, режимом смазывания и степенью его стабильности, скоростью перемещения поверхностей трения, температурным режимом работы деталей, степенью агрессивности окружающей среды, качеством обработки и состоянием поверхностей трения и т. д.

К механическим повреждениям деталей относятся трещины, пробоины, риски и надиры, выкрашивания, поломки и обломы, изгибы, вмятины и скручивания.

Химико-тепловые повреждения деталей по сравнению  с другими повреждениями встречаются  реже и возникают, как правило, в  результате сложных взаимодействий при тяжелых условиях эксплуатации машин. К таким повреждениям относятся: коробление, коррозия, раковины, образование нагара и накипи, электроэрозионное разрушение и т. д.

Существуют  также неисправности, связанные  со снижением тех или иных эксплуатационных свойств деталей. Например, пружины, рессоры, торсионные валы, поршневые  кольца вследствие динамических нагрузок и теплового воздействия без  видимых внешних повреждений  утрачивают упругость, нарушая тем  самым нормальную работу агрегатов, и часто вызывают полную потерю работоспособности  машин.

Таким образом, зная закономерность нарастания износа детали или увеличения зазора сопряжения, можно легко определить предельные и допускаемые износы деталей  или зазоры сопряжения.

Взаимосвязь неисправностей позволяет достоверно определять на изношенных деталях закономерные сочетания неисправностей, группировать детали с большим числом различных  сочетаний неисправностей в небольшое  число маршрутов и составлять технологический процесс на совместное устранение комплекса дефектов. 

 

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ.

 

 

1.1. Обоснование необходимости восстановления детали

 

Техническое перевооружение лесопромышленных предприятий требует значительного обновления парка машин и увеличения поставок запасных частей к ним. Однако в условиях ограничения финансовых и материальных ресурсов предприятий эта проблема может быть решена не только за счет поступления новой техники, но и ее модернизации, ремонта и восстановления изношенных деталей. На запасные части к автомобилям расходуется свыше 40 %, а к тракторам – около 50 % металла, идущего на изготовление этих машин.

Исследованиями  установлено, что 85 % деталей машин  становятся не работоспособными при износах поверхностей не более 0,2...0,3 мм, а себестоимость восстановления составляет 50...60 % от стоимости новой детали. К тому же в последние годы разработаны и применяются технологии, которые позволяют получить ресурс восстановленной детали на уровне серийной и даже выше. Поэтому восстановление многих деталей является целесообразным и экономически выгодным. Об этом свидетельствует опыт восстановления деталей в различных отраслях экономики как в Российской Федерации, так и за рубежом.

1.2. Техническая  характеристика детали

 

 

Технические характеристики толкателя клапана  сведены в табл. 1.

 

 

Таблица 1.

Технические характеристики толкателя клапана

 

Наименование и обозначение детали	Материал	Твердость	Габаритные размеры, мм
Толкатель клапана	Корпус - сталь 35 ТУ14-1-2527-78	HRC 35-41	62,5хØ22
Толкатель клапана	Пята - чугун специальный	HRC 61          (не менее)	Ø34х5

 

 

 

1.3. Анализ состояния  изношенной детали

 

 

1.3.1. Конструкция сборочной единицы,  в которую входит деталь.

 

Механизм  газораспределения предназначен для  впуска в цилиндры воздуха и выпуска  отработавших газов. Открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов происходит в строго определенных положениях по отношению к верхней и нижней мертвым точкам, которые соответствуют углам поворота шейки коленчатого вала.

Устройство  механизма газораспределения двигателя  представлено на рис. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Механизм газораспределения:

 

1 - вал распределительный; 2 - толкатель; 3 - направляющая толкателей; 4 - штанга; 5-прокладка крышки головки; 6 - коромысло; 7 - гайка; 8 - винт регулировочный; 9 - болт крепления крышки головки; 10 - сухарь; 11 -втулка тарелки; 12 - тарелка пружины; 13 - пружина наружная; 14 - пружина внутренняя; 15-направляющая клапана; 16- шайба; 17- клапан; А - зазор тепловой.

 

 

1.3.2. Условия работы механизма газораспределения.

 

 

Кулачки распределительного вала 1 в определенной последовательности приводят в действие толкатели 2. Штанги 4 сообщают качательные движения коромыслам 6, которые, преодолевая сопротивление пружин 13,14, открывают клапаны. Клапаны закрываются под действием силы сжатых пружин.

Крутящий  момент на распределительный вал  передается от коленчатого вала через шестерни привода агрегатов.

Толкатели 2 — грибкового типа, пустотелые, с цилиндрической направляющей частью, изготовлены холодной высадкой из стали с последующей наплавкой тарелки отбеленным чугуном. Внутренняя цилиндрическая часть толкателя заканчивается сферическим гнездом для упора нижнего конца штанги.

Клапаны впускной и выпускной изготовлены из жаропрочных  сталей. Диаметр головки выпускного клапана меньше диаметра головки  впускного клапана. Стержни обоих клапанов на длине 125 мм от торца покрыты графитом для улучшения приработки.

Во время  работы двигателя стержни клапанов смазываются маслом, вытекающим из сопряжений коромысел с осями  и разбрызгиваемым пружинами  клапанов. Для предотвращения попадания  масла в цилиндр по зазору стержень клапана — направляющая втулка на втулке впускного клапана установлена резиновая манжета.

Направляющие  толкателей, отлитые из серого чугуна, выполнены съемными для повышения ремонтоспособности и технологичности блока.

Штанги толкателей—стальные, трубчатые, с запрессованными и обжатыми наконечниками. Нижний наконечник имеет выпуклую сферическую поверхность, верхний—выполнен в виде сферической чашечки для упора регулировочного винта коромысла.

Коромысло 6 клапана (см. рис. 1)—стальное, кованое, с бронзовой втулкой, представляет собой двуплечий рычаг, имеющий передаточное отношение 1,55. В короткое плечо коромысла для регулирования зазора в клапанном, механизме ввернут регулировочный винт 8 с контргайкой 7. Коромысла впускного и выпускного клапанов установлены консольно на осях, выполненных заодно со стойкой коромысел; стойка установлена на штифт и закреплена на головке двумя шпильками. Осевое перемещение коромысел ограничено пружинным фиксатором. К каждому коромыслу через отверстия в стойке коромысла подводится смазка.