Технология машиностроения

Гидросистема:

Максимальное  давление, МПа 20

Ходовая система

Тип Гусеничная, с резаноармированными гусеницами

 

БЕЛАРУС-3023

Минский тракторный завод представляет инновационный  трактор «Беларус 3023», предоставляющий потребителю неограниченные возможности по его использованию, который завоевал серебряную медаль на престижной международной выставке "AGRITECHNICA-2009" в г. Ганновер (Германия).

 

Трактор предназначен для выполнения энергоемких сельскохозяйственных работ в тяговом и тягово-приводном  режимах в составе широкозахватных  и комбинированных агрегатов, в  том числе при эшелонированной  навеске, на основной и предпосевной обработке почвы, посеве зерновых и  других культур, заготовке кормов, уборке корнеплодов, зерновых и технических  культур.

 Стандартная  комплектация:

Дизель по выбросам вредных веществ соответствует  ступени Tier IIIA.

Гидронавесная система с механическим управлением, комплект для сдваивания задних колес, кондиционер, переднее навесное устройство (ПНУ). Комплектация по заказу:

Электромеханический передний вал отбора мощности, электровентилятор радиатора охлаждающей жидкости с функцией реверса, станция автономного электроснабжения (172,5 кВт), передние грузы, комплект для сдваивания передних колес.

Инновационная идея заключается в применении новой  электромеханической трансмиссии, которая позволяет потребителю  воспользоваться такими преимуществами, как:

Экономия  топлива до 30 %.

Максимальный  крутящий момент на колесах с 0,1 км/ч.

Эффективное управление режимами работы дизеля в  зависимости от потребляемой мощности.

Всего два  диапазона движения, выбираемых вручную («поле» или «дорога»).

Программа управления позволяет осуществлять функцию  быстрого реверса (изменение направления  движения) независимо от скорости движения.

Удержание трактора на месте за счет трансмиссии с  возможностью управлять в этом режиме оборотами дизеля от педали.

Фиксированное перемещение на заданное малое расстояние (для агрегатирования).

Электромеханический передний вал отбора мощности (частота  вращения ВОМ не зависит от частоты  вращения двигателя внутреннего  сгорания)—комплектация по заказу.

Электровентилятор радиатора охлаждающей жидкости с функцией реверса (для очистки радиатора)— комплектация по заказу.

Станция автономного  электроснабжения предназначена для  обеспечения автономного электропитания стабилизированным трехфазным напряжением (380 В 50 Гц) потребителей общего назначения (технологического и промышленного  оборудования, телекоммуникационных, охранных и противопожарных систем и т. п.) — комплектация по заказу.

Общие данные

Масса конструкционная, кг 12000

Масса в состоянии  отгрузки с завода, кг 12200

Масса эксплуатационная, кг 12800

Масса максимально  допустимая (полная), кг 18000

База, мм 3300

Габаритные  размеры: длина, мм 6400

Габаритные  размеры: ширина, мм 2630

Габаритные  размеры: высота, мм 3250

Трансмиссия

Коробка передач Электромеханическая,тяговый двигатель

Ходовая система

Тип Колесная

 

1.2 Назначение и условие работы детали в узле

Деталь - шестерня 1522-2407052 (рис.Д16,поз.13)является составной частью заднего моста, служащего для передачи крутящего момента от коробки передач на ведущие колеса.

Задний  мост (рис.  Д-16)  состоит  из главной  передачи, дифференциала  с гидроуправляемой  фрикционной муфтой  блокировки,  бортовых  передач, расположенных в корпусе заднего моста,  и  конечных  передач,  расположенных в рукавах полуосей.

Главная передача — коническая с круговым зубом — состоит из ведущей конической  шестерни (20), выполненной за одно целое с вторичным валом КП и ведомой  шестерни (21), закрепленной болтами  на  корпусе  дифференциала (22).

Дифференциал — блокируемый,  конический, закрытый — состоит из корпуса (22) и крышки (16), соединенных болтами (32), крестовины (18), четырех сателлитов (17), установленных на роликах  на  крестовине  со  сферическими шайбами (19), и двух полуосевых шестерен (15) с  опорными  шайбами (14).

Дифференциал  в  сборе  установлен  в корпусе заднего моста на двух роликоподшипниках (23). Для  блокировки дифференциала  предусмотрена  гидроуправляемая фрикционная многодисковая муфта (1) (рис. Д-17), которая блокирует крестовину и сателлиты с левой полуосевой  шестерней дифференциала.

Бортовые передачи состоят из двух пар прямозубых  цилиндрических  шестерен (13, 2) и (25, 33) (рис. Д-16). Ведущие  шестерни (13, 25) бортовых передач установлены на шлицах валов (10, 26). Валы (10, 26) установлены в

стаканах  на шарикоподшипниках. Валы (10) и (26) через шлицевыми соединениями  связывают  полуосевые шестерни (15) дифференциала с ведущими шестернями бортовых передач и дисками тормозов.

 Ведомые шестерни (2, 33) установлены на шлицевых втулках (5), смонтированных на шарикоподшипниках. Между  фланцами  стаканов (9, 27) и корпусом  заднего  моста  установлены регулировочные прокладки (34) толщиной 0,2 мм  и 0,5 мм,  для  регулировки осевого зазора  в конических  ролико-подшипниках (23) и  бокового  зазора  в зацеплении  шестерен (20) и (21) главной  передачи.  Конические  подшипники должны  быть  отрегулированы  таким образом,  чтобы крутящий  момент,  необходимый  для  проворота  дифференциала составлял от 5 до 8 Н·м. Боковой зазор в главной передаче должен быть в пределах 0,20…0,55 мм.

Шестерня (рис.1.1,поз.1) является ведущей в бортовой передаче, сидит на валу (поз.2) и входит в зацепление с ведомой шестерней (поз.3).

Деталь- шестерня 1522-2407052 (рис.1.1,поз.1)изготовлена из легированной конструкционной стали марки 15ХГН2ТА ГОСТ 4543-71.

Химический  состав и механические свойства стали  приведены в таблице 1 и 2

Таблица 1-Химический состав стали 15ХГН2ТА,% (ГОСТ4543-71)

С	Si	Mn	Cr	Тi
0.13 - 0.18	0.17 - 0.37	0.7 - 1	1.4 - 1.8	до   0.025

 

Таблица 2-Механические свойства стали 20ХНР ( ГОСТ4543-71)       

σ в, МПа	σ т, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU,Дж/м2	Твердость, не болееНВ
930	735	11	55	980	225

где σ _в – временное сопротивление, МПа; σ _в – предел текучести, МПа, δ₅ - относительное удлинение, %; ψ – относительное сужение, %.

 

4

5

6

7

 

Рисунок 1.1-Мост задний: 1-шестерня ведущая; 2-вал; 3-зубчатое колесо;

Деталь шестерня имеет следующие основные поверхности:

- торцы 5 и 7 в которые упираются внутренние  кольца подшипников;

- внутреннее  шлицевое отверстие 6 для передачи  больших крутящих моментов с  вала 2 далее на шестерню и на  колесо 3;

- зубчатый  венец 4 для зацепления с зубчатым  колесом 3;

При производстве данной детали для придания необходимых  свойств стали используется цементация.

 Цементация стали — поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

Цементации  подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) и легированные стали.

После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим  отпуском для снятия внутренних напряжений.

Способы цементации:

в твёрдом  карбюризаторе

в газовом  карбюризаторе

в кипящем  слое

в растворах  электролитов

в пастах

При цементации деталь нагревают без доступа  воздуха до 930 - 950°С в науглероживающей среде – карбюризаторе., выдерживают при этой температуре в течение нескольких часов, а затем медленно охлаждают. В результате цементации поверхностный слой деталей науглероживается (0,8 – 1% С), а в сердцевине остается 0,12 – 0,32% С, т.е. получается как бы двухслойный металл. Поэтому для получения нужной структуры и свойств в поверхностном слое и в сердцевине необходима двойная термическая обработка.

В результате длительной выдержки при высокой  температуре цементации происходит перегрев, сопровождающийся ростом зерна. Для получения высокой твердости  цементованного слоя и достаточно высоких механических свойств сердцевины, а также для получения в поверхностном слое мелкоигольчатого мартенсита, деталь после цементации подвергают последующей термической обработке.

Основная  цель закалки стали это получение высокой твердости, и прочности что является результатом образования в ней неравновесных структур – мартенсита, троостита, сорбита. Заэвтектоидную сталь нагревают выше точки Ас₁ на 30 - 90 ⁰С. Нагрев заэвтектоидной стали выше точки Ас₁ производится для того, чтобы сохранить в структуре закаленной стали цементит, является еще более твердой составляющей, чем мартенсит.

Закалка с самотпуском состоит в том, что нагретую деталь рабочей частью погружают в закалочную среду и выдерживают в ней не до полного охлаждения. За счет тепла нерабочей части детали, которая не погружалась в закалочную жидкость, рабочая часть детали нагревается. Температура отпуска при этом способе закалки определяют по цветам побежалости, возникающим на поверхности детали при температурах 220 – 300 ⁰С.

Отпуск  при 180 - 200°С проводится для снятия внутренних напряжений и получение более  устойчивого структурного состояния, повышение вязкости и пластичности, а также понижение твердости  и уменьшение хрупкости закаленной стали.

Он выполняется  с целью получения структуры  мартенсита отпуска и для частичного снятия внутренних напряжений в закаленной стали с целью повышения вязкости без заметного снижения твердости. После такого режима термической  обработки структура поверхностного слоя – мелкоигольчатый мартенсит с вкраплениями избыточного цементита, а сердцевины – мелкозернистый феррит+перлит.

Табл.3 Механические свойства стали после термической обработки:  

2 Выбор типа и организационной формы производства

В соответствии с методическими указаниями ГОСТ 3.1119-83, коэффициент закрепления операций для всех разновидностей (подтипов) серийного производства, характеризующий тип производства [2] определяется по формуле:

                                                      

где - суммарное число различных операций за месяц по участку из расчета на одного сменного мастера;

  - явочное  число  рабочих  участка,  выполняющих различные

операции при работе в две  смены.

Условное число однотипных операций, выполняемых на одном станке в течение одного месяца при работе в две смены, определяется по формуле:

                                                        =

 

где  - планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закрепленными за ним однотипными операциями, = 0,8;

       - штучное время на выполнение проектируемой операции, мин.;

        - месячная программа выпуска заданной детали при работе в одну смену, шт.

Определяем месячную программу  выпуска детали в две смены: 

                            

где - годовой объем выпуска заданной детали, шт.; = 18000 шт.

 

h_з – коэффициент загрузки станка проектируемой (заданной) операцией:

,

Т_i – штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;

N_г – годовая программа выпуска заданной детали, шт.; N_г = 18000 шт.

F_г – годовой действительный фонд времени работы оборудования, 4015 ч;

k_в – коэффициент выполнения норм, принимается равным 1.3.

 

Рассчитываем  необходимое  количество рабочих для обслуживания  в течение одной смены одного станка:

 Таблица  3.1 - Расчет коэффициента закрепления  операций

№ опер	Наименование операции	ТШ-К, мин	ηз	Пoi	Pi
005	Вертикально-сверлильная	2.493	0.15	5.64	0.77
010	Токарная	4.961	0.29	2.83	0.77
015	Вертикально-протяжная	0.901	0.05	15.6	0.77
020	Токарная	3.415	0.2	4.12	0.77
025	Токарная	3.978	0.23	3.53	0.77
045	Зубофрезерная	16.766	0.98	0.84	0.77
050	Зубошевинговальная	5.244	0.31	2.68	0.77
Итого		37.758	2.21	35.24	5.39