Разработка технологического процесса восстановления шатуна

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

(ФГОУ СПО «ИПК»)

 

 

 

 

Специальность 190604 «Техническое обслуживание

 и ремонт автомобильного транспорта»

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

По дисциплине «Ремонт автомобилей и двигателей»

 

Тема проекта : Разработка технологического процесса восстановления шатуна.

 

 

 

 

                                                                       Выполнил студент

4 курс, ТОРА–102д

 Шифр 190604

 Рахманов Айдар

 

 

 Руководитель проекта:

  ..

 

 Дата

 Оценка

 Подпись

 

 

 

 

 

 

Ижевск 2014

 

Ведения

Автомобильный транспорт имеет большое значение в общей транспортной системе РФ, на его долю приходится свыше 2\3 всех грузовых перевозок в народном хозяйстве. Ограниченные государственные запасы материалов и энергии не позволяют в достаточной мере развивать машиностроение, и с целью сохранения парка машин в работоспособном состоянии требуется развивать и совершенствовать ремонтное производство.

Ремонт машин существует со времени создания их парка как объективная необходимость приведения машин в исправное состояние в перерывах между использованием по назначению. Ремонт состоит в устранении неисправностей и восстановлении ресурса машин, а главная задача ремонтного производства заключается в экономически эффективном восстановлении надежности машин в результате наиболее полного использования остаточной долговечности их деталей.

При восстановлении детали обрабатывают меньшее число поверхностей, что объясняет и меньшую трудоемкость обработки. "Обоснованный процесс восстановления обеспечивает получение детали со свойствами, близкими к свойствам новой детали или превосходящими их. Восстановление изношенных деталей в системе вторичного производства машин является природоохранным и ресурсосберегающим производством. Однако послеремонтная наработка техники с восстановленными деталями уступает ее нормативной наработке: он t в 1,5...2,5 раза меньше наработки новых изделий. I (а долю устранения отказов приходится до 60 % общих затрат на поддержание машин в работоспособном состоянии, а наработка па. сложный отказ в среднем на 30 % даже нормативных значений. Эти показатели объясняются тем, что восстановительное производство в количественном и качественном отношениях, оснащены только на 15...25 % по сравнению с предприятиями по изготовлению машин.

Основная задача, которую преследуют ремонтный предприятия, это снижение себестоимости ремонта автомобилей и агрегатов при обеспечении гарантий потребителей т.е. гарантии после ремонтного ресурса.

Исследования ремонтного фонда (автомобилей и агрегатов, поступающих на ремонт) показали, что в среднем около 20% деталей – утильных, 25…40% годных, а остальные 40…55% – можно восстановить.

1.Описание детали

Шатун служит связующим звеном между поршнем и кривошипом коленчатого вала. Так как поршень совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а коленчатый вал — вращательное, то шатун совершает сложное движение и подвергается действию знакопеременных, носящих ударный характер нагрузок от газовых сил и сил инерции. Шатуны автомобильных массовых двигателей изготовляют методом горячей штамповки из среднеуглеродистых сталей марок: 40, 45, марганцевистой 45Г2, а в особенно напряженных двигателях из хромо-никелевой 40ХН, хромо-молибденовой улучшенной ЗОХМА и других легированных качественных сталей.

 
Рис.  1.   Шатунно-поршневая   группа в сборе с гильзой цилиндра; элементы конструкции шатуна:

1 — поршень; 2 — гильза цилиндра; 3 — уплотнительные резиновые кольца; 4 — стержень шатуна; 5 — запорное кольцо; б — поршневой палец; 7 — шатунный болт; 8 — нижняя головка шатуна; 9— крышка нижней головки шатуна; 10 — шплинт; 11 — гайка шатунного болта; 12 — вкладыши нижней головки шатуна; 13 — втулка верхней головки шатуна; 14 — верхняя   головка  шатуна

Наиболее рациональными являются двутавровые стержни, обладающие большой жесткостью при малом весе. Крестообразные профили нуждаются в более развитых головках шатуна, что приводит к переутяжелению его.

Рис. 2. Профили стержня шатуна: а) двутавровый; б) крестообразный; в) трубчатый;   г) круглый

В быстроходных двигателях автомобильного типа обе головки, как правило, отковываются за одно целое со стержнем.

Верхняя головка обычно имеет форму, близкую к цилиндрической, но особенности ее конструкции в каждом конкретном случае.

 

 

Выбираются в зависимости от методов фиксации поршневого пальца и его смазки. Если поршневой палец закрепляется в поршневой головке шатуна, то ее делают с разрезом, как показано на рис. 3, а. Под действием стяжного болта стенки головки несколько деформируются и обеспечивают глухую затяжку поршневого пальца. Головка при этом не работает на износ и выполняется с относительно небольшой длиной, равной примерно ширине наружной полки стержня шатуна. С точки зрения выполнения монтажно-демонтажных работ предпочтительнее боковые разрезы, но использование их приводит к определенному увеличению размеров и веса головкиу Верхние головки с креплением в них поршневых пальцев применялись на шатунах старых моделей рядных двигателей ЗиЛ, например, на 5 и 101 моделях.

При других методах фиксации поршневых пальцев в верхнюю головку шатуна в качестве подшипника запрессовывают втулки из оловянистой бронзы с толщиной стенок от 0,8 до 2,5 мм (см. рис. 3, б, в, г). Тонкостенные втулки изготовляют свертными из листовой бронзы и обрабатывают под заданный размер поршневого пальца после запрессовки в головку шатуна. Свертные втулки применяют на всех двигателях автомобилей ГАЗ, ЗИЛ-130, МЗМА и др.

Нижние головки шатунов двигателей автомобильного и тракторного типов обычно делают разъемными, с упрочняющими приливами и ребрами жесткости. Типичная конструкция разъемной головки показана на рис. 1. Основная ее половина откована совместно со стержнем 4, а отъемная половина 9, называемая крышкой нижней головки, или просто крышкой шатуна, скрепляется с основной двумя шатунными болтами 7. Иногда крышка крепится четырьмя и даже шестью болтами или шпильками. Отверстие в большой головке шатуна обрабатывают в собранном состоянии с крышкой (см. рис. 4), поэтому ее нельзя переставлять на другой шатун или изменять принятое положение на 180° относительно шатуна, с которым она была спарена до расточки. Чтобы предотвратить возможную путаницу на основной половине головки и на крышке, у плоскости их разъема выбивают порядковые номера, соответствующие номеру цилиндра. При сборке кривошипно-шатунного механизма надо следить за правильной постановкой шатунов на место, строго руководствуясь инструкцией завода-изготовителя.

Рис. 4. Нижняя головка шатуна:

а) с прямым разъемом; б) с косым разъемом; 1 — половина головки, отковываемая совместно со стержнем 7; 2 — крышка головки; 3 — болт шатуна; 4 — треугольные шлицы; 5 — втулочка с калиброванным отверстием; 6 — канал в стержне для подвода масла к поршневому пальцу

 

 

 

 

 

3. Обосновать способы восстановления детали

Железнением называется процесс получения твердых износостойких железных покрытий из горячих хлористых электролитов. В качестве электролита при железнении применяют водный раствор хлористого железа (РеС12-4Н2О), содержащий небольшое количество соляной кислоты (НС1), и некоторые другие компоненты, которые вводятся для повышения прочности сцепления покрытия с деталью (хлористый марганец МпС12-4Н2О) или для улучшения износостойкости (хлористый никель NiCl-4H2O). Концентрация хлористого железа в электролите может изменяться в пределах 200 .. . 700 кг/м3.   Электролиты с низкой концентрацией хлористого железа (200... 220 кг/м) обеспечивают получение покрытий небольшой толщины (до 0,3...0,4 мм), но с высокой твердостью. Из электролитов высокой концентрации (650...700 кг/м3РеС12-4Н2О) могут быть получены покрытия толщиной 0,8...! мм и более, однако с меньшей твердостью. Содержание соляной кислоты в электролите должно быть в пределах 1,2...3 кг/м3. При более низком ее содержании снижается выход металла по току, и в электролите образуется гидроокись железа, которая, попадая в покрытие, ухудшает его качество. Повышение кислотности электролита не ухудшает качества покрытия, но снижает выход металла по току. Наиболее рациональным является электролит средней концентрации, содержащий (400+200) кг/м3 РеС12-4Н2О, (2+0,2) кг/м3 НС1 и(10+2) кг/м3 МпСЬ*4Н2О. Этот электролит стабилен в работе и почти не требует корректирования состава по содержанию основной соли, обеспечивает получение равномерных покрытий с необходимой твердостью и толщиной, имеет высокий выход металла по току и способствует повышению прочности соединения покрытий с поверхностью детали, так как содержит хлористый марганец.

Процесс нанесения покрытия при железнении производится в стальных ваннах, внутренняя поверхность которых футерована кислотостойким материалом.

Учитывая повышенную агрессивность хлористых электролитов, в качестве футеровки для ванн применяют графитовые плитки, пропитанные смолой, хорошая теплопроводность материала которых позволяет производить нагрев электролита в таких ваннах через водяную рубашку.

Ванны для железнения изготавливают также из фаолита. Этот материал обладает высокой кислотостойкостью, но имеет плохую теплопроводность, поэтому нагрев электролита до требуемой температуры в этом случае производят нагревателями, помещенными в электролит.

 

 

 

Электролизная   ячейка для   железнения отверстий   в нижней головке

1. шатунов: верхняя   плита; 
2. уплотнительные   прокладки;
3. анод;
4. нижняя плита; 5 шатуны.

 

2. Технологический  процесс нанесения гальванических  покрытий.

Процесс нанесения покрытий на детали включает в себя три группы операций — подготовку деталей к нанесению покрытия, нанесение покрытия и обработку деталей после покрытия. Подготовка деталей к нанесению покрытия включает следующие операции: механическую обработку поверхностей, подлежащих наращиванию; очистку деталей от окислов и предварительное обезжиривание; монтаж деталей на подвесное приспособление; изоляцию поверхностей, не подлежащих покрытию; обезжиривание деталей с последующей промывкой в воде; анодную обработку (активацию). Предварительная механическая обработка деталей имеет цель придать восстанавливаемым поверхностям правильную геометрическую форму. Производится эта обработка в соответствии с рекомендациями по механической обработке соответствующего материала. Очистку деталей от окислов с целью «оживления» поверхности производят путем обработки шлифовальной шкуркой или мягкими кругами с полировальной пастой. Предварительное обезжиривание деталей производят путем промывки в растворителях (уайт-спирите, дихлорэтане, бензине и др.). При монтаже деталей на подвесное приспособление необходимо обеспечить их надежный электрический контакт с токопроводящей штангой, благоприятные условия для равномерного распределения покрытия по поверхности детали и для удаления пузырьков водорода, выделяющихся при электролизе. Для защиты поверхностей, не подлежащих наращиванию, применяют: цапонлак в смеси с нитроэмалью в соотношении 1:2 (его наносят в несколько слоев при послойной сушке на воздухе); чехлы из полихлорвинилового пластиката толщиной 0,3 ... 0,5 мм; различные футляры, втулки, экраны, изготовленные из неэлектропроводных кислотостойких материалов (эбонит, текстолит, винипласт и т. п.). Окончательное обезжиривание подлежащих наращиванию поверхностей деталей производят путем электрохимической обработки в щелочных растворах следующего состава: едкий натр -10 кг/м3, сода кальцинированная — 25 кг/м3, тринатрийфосфат — 25 кг/м3, эмульгатор ОП-7 3...5 кг/м3. Режим обезжиривания: температура раствора 70...80°С; плотность тока 5... 10 А/дм; длительность процесса 1 ... 2 мин. После обезжиривания детали промывают в горячей, а затем в холодной воде.   Сплошная без разрывов пленка воды на обезжиренной поверхности свидетельствует   о хорошем качестве удаления жиров. Активацию (анодную обработку) производят для удаления тончайших окисных пленок с поверхности детали и обеспечения наиболее прочного сцеплений гальванического покрытия с детал

Подвесное приспособление для хромирования шеек

                                         под подшипники на ведущей шестерне заднего

                                         моста автомобиля I ГАЗ-53:

            

1. токоподводящая штанга;

2. крючок;

3 . гайка;

4 . изоляционная втулка;

5. хромируемые поверхности;

6 . защитный чехол.

 

 

 

4 План технической операций

 

№ операц.	Наименование и содержание операций	Оборудование	Приспособления	Инструмент
				рабочий	измерительный
1	2	3	4	5	6
005	Моечное оборудование МС-10	Моечная ванна	Подвеска для мойки деталей	-	-
010	Железнения	Ванна для обезжиривания электрических печ	Подвеска для осталивания	Кисть для изоляций и электролит	Нутромер
015	Хонингования	Хонинговальный станок СС740	Приспособления для базирования шатуна	Хон	-
025	Контроль	-	Приспособления для проверки шатуна	-	Нутромер

 

 

 

 

 

Раздел 2

РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИЙ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ДЕТАЛЕЙ

1. Расчет величины производственной партии

 Величина производственной партии деталей определяется по формуле:

                                  (шт),