Разработка технологического процесса восстановления головок цилиндров дизеля ЯМЗ - 240 Б

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

 

 

 

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГОЛОВОК ЦИЛИНДРОВ ДИЗЕЛЯ

ЯМЗ-240 Б

 

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 3509 группы

Белобородов А.А.

Проверил: Бут Г. П.

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2013

Содержание

 

Введение

 

 

Тенденция поиска путей снижения эксплуатационных расходов машин и  технических устройств является устойчивым явлением в хозяйственной  и экономической жизни общества. Немалую долю в эксплуатационных расходах занимают затраты на приобретение запасных частей взамен изношенных. Это  приводит к необходимости развития методов восстановления изношенных деталей, позволяющих снизить затраты  на приобретение запасных частей. Существующие способы восстановления характеризуются  многообразием применяемых для  восстановления физических процессов  с различной трудоемкостью и  по объему ресурсов затрачиваемых на осуществление восстановления.

Мировая практика выработала достаточно эффективный способ обеспечения  стареющего автомобильного парка запасными  частями -резервирование гибких переналаживаемых мощностей (до 60% резервных мощностей  крупные автомобильные фирмы  используют для производства запасных частей на основе оперативных заявок) или развитая сеть предприятий по восстановлению деталей. Дополнительный толчок к развитию предприятий по восстановлению изношенных деталей  даст, принятая во многих развитых странах, программа по утилизации старых автомобилей. Целью данной программы является вторичное использование 85% материалов от сухой массы автомобиля. Для  новых моделей этот показатель должен быть достигнут к 2014 году. На восстановление деталей расходуется меньше металла, электроэнергии и труда, чем на изготовление новых. Экономическая целесообразность восстановления деталей определяется тем, что большая часть их выходит  из строя вследствие естественного  изнашивание рабочих поверхностей, сопровождаемого незначительной потерей  металла по весу (не более 0,2 - 0,3%). Себестоимость большинства восстановленных деталей не превышает 10-30% себестоимости новых.

Новая экологическая экономика  страны предусматривает уменьшение удельного расхода, сырья и энергии  на единицу продукции (хотя бы в 2…3 раза) за счет создания и освоения ресурсосберегающих технологий и способах производства, в том числе и реновационные.

Реновация машин и механизмов даже с учетом выбраковки деталей  и технологических загрязнений, наряду с экономией материальных, энергетических, трудовых и природных  ресурсов, многократно снижает загрязгнение окружающей среды; это самая экологически чистая и энергосберегающее производство, не требующее значительных инвестиций, которому на сегодня нет экологической  и экономической альтернативы.

Проблемы многократного  снижения загрязнений окружающей среды  при производстве продукции машиностроения кардинально могут решить крупные, средние и мелкие реновационные  производства технических изделий, отслуживших свой первый эксплуатационный цикл и имеющих 70…80% остаточной долговечности. Технико-экономические основы и  жизненная необходимость вторичного (реновационного) производства в России подтверждены наличием крупных ремонтных  отраслей железнодорожного транспорта, речных и морских судов, оборудование машиностроения, сельскохозяйственной техники, автотранспорта.

Современные высокие технологии восстановления технических изделий  одновременно с модернизацией обеспечивают их себестоимость до 30% новых и  позволяет не только сохранить, но и  значительно улучшить номинальные  параметры, существенно увеличить  ресурс машин, реализуя при этом экономический  потенциал предприятия при минимальных  затратах.

При восстановлении деталей  машин в десятки раз меньше расходуется сырьевых и энергетических ресурсов, в таком же соотношении  снижается количество загрязнений по сравнению с изготовлением деталей из первичных материалов, то есть экологичность восстановления изделий на 1 – 2 порядка выше по сравнению с новым изготовлением их из первичных ресурсов. Так, подчитано, что для производства 1 кг стали расходуется 1 кг кислорода, а перевод его в самые опасные соединения.

Реновация объектов и средств  материального производства предусматривает  значительное сокращение использования  невозобновляемых ресурсов в сфере  производства, снижение энергоемкости  при производстве единицы продукции, снижения уровня загрязнения окружающей среды. Реновации машин и механизмов (продление их ресурса) путем грамотного и упреждающего технического обслуживания, капитальных ремонтов, повышение культуры применения смазочных материалов ни в коей мере не означает торможения НТП, а на оборот, позволяет с минимальными затратами внедрить новые технологические процессы, расширить номенклатуру товаров народного потребления, товаров промышленно-технического назначения, других технических изделий, обеспечивающих комфортность проживания человека на планете.

Продление ресурса рабочей  машины путем восстановления исходных характеристик позволяет с затратами 10 … 50 % первоначальной стоимости иметь  чистую «экономию» по экологии.

Модернизация рабочей  машины позволяет выходить на новый  уровень как технических возможностей машины(механизмов), так и путей  решения экологических проблем.

Возникает особое требование к конструированию новых изделий, которые должны предусматривать  варианты ускоренного ремонта их путем замены универсальных модулей, блоков и отдельных деталей, сохраняя при этом точность, надежность, долговечность  рабочей машина(механизма) после  реновации. Модернизация изделий при  этом должна идти по пути повышения  скоростей обработки; замена электроники, узлов привода, гидро- и пневноарматуры   , деталей на более современные. Существенно возрастает роль механика (энергетика) на производствах, производящих любую продукцию. Роль эта состоит в том, чтобы все оборудование на этом предприятии стало вновь загруженным и работоспособным. Ремонт и модернизацию оборудования в настоящее время можно рассматривать как путь разработки новых рабочих машин с минимальными капиталовложениями  на базе уже существующего парка машин, часть из которых совершенно не задействовано в производстве. При этом необходима стандартизация производственной экологичности  изделий, как вновь выпускаемых, так и реновируемых. Такой законодательной документации в России пока нет.

В данной курсовой работе разрабатывается технологический процесс восстановления головки блока цилиндров дизеля ЯМЗ-240Б для условий специализированного цеха восстановления изношенных деталей.

 

1. Изменение технического состояния головки цилиндров дизеля ЯМЗ-240Б в условиях работы и формирование дефектности

При сгорании топлива головка  испытывает максимальные механические и термодинамические нагрузки, обуславливающие  ее повышенный износ, она работает в  жестких условиях теплового и  силового нагружения.

Возможные дефекты головки  цилиндров разнообразны по характеру  и расположению. Клапанные седла  в процессе работы подвергаются коррозионному воздействию газов , резкому изменению температуры и ударной нагрузке от клапанов. Вследствие тяжелых условий изнашивается рабочая поверхность клапанных гнезд и образуется нагар, что приводит к неплотному прилеганию клапанов, потере мощности двигателя и дальнейшему ускоренному разрушению рабочих частей седел и клапанов. Из-за негерметичности системы охлаждения, отказа вентилятора или термостата возникает перегрев двигателя. Это приводит к деформации привалочной плоскости, к трещинам и прогарам в стенках камер сгорания с одновременным повреждением поршней.

При срезании шпонки привода распределительного вала происходят удары поршней в клапаны. При этом не исключена их поломка, тарелки клапанов, попав между поршнем и головкой, способны повредить седла, поршни, стенки камеры сгорания. После таких случаев возможно появление трещин вголовке блока, поломка направляющих втулок клапанов и пр.

Под воздействием эксплуатационных факторов в конструктивных элементах  головки цилиндров возникают  характерные дефекты: повреждение  резьбы шпилек и отверстий, риски и наволакивание металла на рабочих поверхностях; сколы и трещины, захватывающие рабочие фаски седел клапанов и нарушающие герметичность; износ отверстий направляющих втулок клапанов или ослабление посадки втулки в головке; износ рабочих фасок седел клапанов и пр.

Материал головки цилиндров  – специальный чугун, твердость  составляет НВ 200…220 ед., масса –55кг.

При наличии трещин и пробоин  в зоне камеры сгорания, сильных  тепловых деформациях, изменении физических свойств материала головки (повышенная хрупкость), значительном уменьшении сечения, головка цилиндров бракуется.

Вывод: головка цилиндров является высоконагруженной (механические и тепловые износы) деталью двигателя. По варианту задания головки цилиндров, поступившие на восстановление, имеют устойчивое сочетание дефектов № 1,3,6. Данные дефекты не приводят к катастрофичным отказам и не являются браковочными, поэтому восстановление головки возможно.

 

2. Разработка ремонтного чертежа головки блока цилиндров дизеля ЯМЗ-240Б

Используя ремонтный чертеж головки цилиндров и информацию, полученную из карты технических условий на дефектацию, вычерчиваем ремонтный чертеж головки цилиндров. На ремонтном чертеже изображаем только те виды, разрезы и сечения, которые необходимы для ее ремонта. На ремонтном чертеже детали, поверхности, подлежащие восстановлению, выполнены сплошной толстой линией, остальные – тонкой линией. На данном чертеже также представлена таблица дефектов, в которой отражена информация о наименовании дефекта и таблица рекомендуемых способов восстановления, таблица ремонтных размеров и технические требования на восстановленную деталь.

Ремонтный чертёж представлен  в графической части на формате А1.

 

3. Разработка маршрутно-операционных технологических процессов восстановления головки цилиндров дизеля ЯМЗ-240 Б

 

3.1 Обоснование выбора принципа структурирования операций

Разработка технологического процесса восстановления деталей является многовариантной задачей, так как  ее решение связано с необходимость  учета большего числа технических  и организационно технологических  факторов. И эта задача значительно  более сложная по сравнению с  аналогичной на изготовление детали. Это обусловлено тем, что восстанавливаемая  деталь является специфичной «многоликой» заготовкой с более высокой степенью неоднородного состояния в сравнении с заготовкой на стадии изготовления.

Основываясь на ожидаемом  годовом объеме заказов (350шт.) целесообразно определить тип производства как среднесерийный, что примерно отражает современный уровень запросов на услуги в сфере технического сервиса в АПК по восстановлению деталей.

В зависимости от сочетания, характера и количества дефектов, а также оценки типа производства по маршруту, в процессе разработки технологических процессов был  выбран принцип концентрации переходов  на операциях, то есть операции должны быть по возможности емкими по числу переходов.

Данный тип производства так же характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, восстанавливаемых периодически повторяемыми партиями (сериями), при заданном объеме ремонта.

 

3.2. Обоснование выбора рационального способа восстановления

конструктивных  элементов головок блоков цилиндров дизеля

Выбор оптимального способа  восстановления головки блока цилиндров по дефекту 1 (в соответствии с заданием- износ направляющих втулок клапанов) производится с использованием трех критериев:

- технологического;

- техническому (долговечности);

- технико-экономического.

 

По технологическому критерию, учитываем особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а так же  технологические возможности соответствующих способов восстановления.

С учетом следующих факторов:

- конструктивно-технологических  ограничений – головка цилиндров является корпусной деталью и имеет нормальные габаритные размеры (максимальный - по длине равен 250мм). Размеры головки цилиндров позволяют обрабатывать ее на универсальных металлообрабатывающих станках.

На головке имеются  ровные плоскости и отверстия, эти  поверхности используем для установки  её  на операциях восстановления. Базирование головки цилиндров  может производиться на верхнюю  плоскость с упором в гладкую  боковую поверхность. Направляющие втулок клапанов ничем не закрыты  и доступны для обработки рабочим  инструментом.