148050 (Ремонт двигателя автомобиля)

ВВЕДЕНИЕ

Большое количество деталей автомобилей и агрегатов, поступающих в ремонт, в результате износа, усталости материала, механических и коррозионных повреждений утрачивают свою работоспособность. Однако лишь некоторые из этих деталей – наиболее простые и недорогие в изготовлении – утрачивают работоспособность полностью и требуют замены. Большинство деталей имеет остаточный ресурс и может быть использовано повторно после проведения сравнительно небольшого объёма работ по их восстановлению.

Восстановление деталей имеет большое народнохозяйственное значение. Стоимость восстановления деталей значительно ниже стоимости их изготовления. Затраты на восстановление деталей даже в условиях современных небольших авторемонтных предприятия составляют в зависимости от конструктивных особенностей и степени изношенности деталей 10…50% от стоимости новых деталей. При этом чем сложнее деталь и, следовательно, чем дороже она в изготовлении, тем ниже затраты на её восстановление.

При восстановлении деталей сокращаются также расходы, связанные с обработкой деталей, так как при этом обрабатываются не все поверхности деталей, а лишь те, которые имеют дефекты.

Значение восстановления деталей состоит также в том, что оно позволяет уменьшить потребности в производстве запасных частей. При восстановлении деталей достигается наибольшая экономия в расходовании сырьевых, энергетических и трудовых ресурсов. Особенно велико значение восстановления деталей в сокращении расхода металлов. Восстановление деталей позволяет также значительно сократить расходы энергетических и трудовых ресурсов.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ШАТУНА ДВИГАТЕЛЯ ВАЗ-21083, УСЛОВИЯ РАБОТЫ ДЕТАЛИ И ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Шатун двигателя ВАЗ-21083 изготавливается из стали 40Н2МА (ГОСТ 4543-71), а крышка – из стали 40Х (ГОСТ 4543-71). Шатун соединён с крышкой двумя болтами, ввёрнутыми в резьбовые отверстия тела шатуна. Фиксация шатуна и крышки осуществляется по шлицам и фиксирующему пояску на одном из шатунных болтов. Очень важно для работы шатунных болтов и вкладышей плотное сопряжение шлицев, поэтому грязь, заусенцы и забоины на шлицах не допускаются. Шатун с крышкой составляют комплект, одна из деталей которого не может быть заменена деталью другого комплекта. Перед сборкой шатуна резьбу болтов смазывают графитной смазкой. Затяжку начинают с длинного болта тарированным ключом крутящим моментом 20...22 кгс·м. На шатуне и крышке вблизи стыка наносятся метки спаренности шатуна с крышкой.

В нижней головке шатуна имеется отверстие диаметром мм под вкладыши подшипников, в верхней головке – отверстие диаметром мм под бронзовую втулку. Внутренняя поверхность втулки окончательно обработана до диаметра после запрессовки в отверстие верхней головки шатуна, при этом колебание размера для одного шатуна должно быть не более 0,004 мм.

Шатун работает в очень сложных условиях. Это обусловлено кинематикой работы кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Сам стержень шатуна подвергается резким ударным нагрузкам, как на растяжение, так и на сжатие. Верхняя часть шатуна работает в среде с повышенным температурным режимом, поэтому верхняя головка шатуна (бронзовая втулка) чаше выходит из строя. Нижняя головка шатуна работает в среде с температурным режимом значительно меньшим, чем в верхней её части. Однако из-за вытягивания шатунных болтов, а также из-за перегрева двигателя, определённая часть шатунов имеет дефект – проворот вкладышей.

В процессе эксплуатации двигателя у шатунов возникают следующие неисправности:

1. износ верхней головки шатуна;

2. проворот шатунных вкладышей;

3. проворот верхней втулки шатуна;

4. изгиб и скручивание шатуна;

5. вытягивание резьбы.

Шатуны с указанными выше неисправностями восстанавливаются. Технологический процесс восстановления шатуна будет подробно рассмотрен в третьем разделе настоящей пояснительной записки.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА КОНТРОЛЬ-СОРТИРОВКУ ШАТУНА

Дефектацию шатуна производят на основании технических условий, составленных в виде карт, в которых указываются общая характеристика детали (материал, термическая обработка, твёрдость и основные размеры), способы обнаружения дефектов, допустимые размеры без ремонта, предельные размеры и способы ремонта. Технические условия на дефектацию и ремонт шатуна представлены в табл. 1.

При дефектовке параметров шатуна проверяют 100% деталей; выборочный контроль недопустим. В процессе контроля все детали разделяют на: годные к использованию без ремонта, требующие ремонта негодные, т.е. подлежащие выбраковке. На годных без ремонта деталях ставят кислотное клеймо годности или их помечают краской зелёного цвета. Детали, требующие ремонта, метят в жёлтый цвет, а выбракованные – в красный.

Контроль деталей выполняют в определённой последовательности. В первую очередь проверяют износы и неисправности, по которым чаще всего выбраковывают деталь. При контроле деталей наружным осмотром следует избегать субъективной оценки их годности. Для этой цели нужно использовать детали с аналогичными дефектами, утверждёнными как эталоны, с которыми дефектовщик сравнивает контролируемую деталь.

Технические требования:

1. Шатун с крышкой в процессе восстановления не должен быть раскомплектован.

2. При контроле по дефекту поз.4, шатунные болты должны быть затянуты моментом М_кр = 21±1,7 кгс·м.

3. Втулка верхней головки шатуна подлежит обязательной замене на новую при проведении капитального ремонта двигателя.

4. При расточке отверстия Ø51,5 мм, на выходах масляных каналов притупить острую кромку фаской или радиусом 0,3 мм и опрессовать с усилием 5000 кгс.

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШАТУНА

Технологический процесс восстановления детали зависит от оснащённости ремонтной базы необходимым оборудованием, приспособлениями и инструментами (мерительным и технологическим). Для качественной разработки технологического процесса необходимо иметь ремонтный чертёж и технические условия на дефектацию и ремонт восстанавливаемой детали.

3.1 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ОСНОВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

При разработке технологического процесса восстановления шатуна предусматривается подбор или расчёт оборудования основного производства и подъёмно-транспортного оборудования.

Оборудование основного производства предназначено для непосредственного выполнения работ, связанных с восстановлением шатунов, а подъёмно-транспортное оборудование – для выполнения подъёмно-транспортных работ по перемещению деталей в контейнерах на посты их восстановления.

Оборудование основного производства рассчитывается в зависимости от годового объёма работ, а некоторая часть его подбирается по табелям и каталогам исходя из условий тактической необходимости выполнения определённых операций по восстановлению детали.

Согласно выданного задания на курсовое проектирование предусматривается не расчёт, а лишь подбор необходимого технологического оборудования, поэтому ниже приведен его перечень:

• стол дефектовочный;

• стол слесарный;

• пресс гидравлический, мод.2135-1М;

• станок горизонтальный алмазно-расточной, мод.2712В;

• станок вертикально-хонинговальный, мод.3Г833;

• оправка цеховая, мод.9695P-101;

• приспособление для выпрессовки, мод.9612Р-025;

• приспособление для предварительного крепления болтов шатуна, мод.9694-1014;

• приспособление для затяжки болтов шатуна, мод.9116-200;

• приспособление для шлифования торцов шатуна, мод.9679Р-001;

• приспособление для расточки отверстий шатуна, мод.9675Р-0002;

• приспособление для хонингования, мод.9679Р-007;

• хонинговальная головка, мод.9494-037;

• патрон, мод.9494-07;

• приспособление контрольное, мод.9691-2170.

Инструмент режущий:

• резец специальный, мод.9673-103.

Инструмент измерительный и контрольный:

• нутромер НИ 0...25 ГОСТ 9244-85;

• нутромер НИ 50…120 ГОСТ 9244-85;

• образцы шероховатости ГОСТ 9378-85.

3.2ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШАТУНА

Технологический процесс восстановления шатуна устанавливает следующую наиболее выгодную последовательность операций:

• операция 005 – выпрессовка втулки верхней головки шатуна;

• операция 010 – расточка верхней головки шатуна под ремонтную втулку;

• о перация 020 – запрессовка ремонтной втулки;

• операция 025 – расточка ремонтной втулки под номинальный размер;

• операция 030 – контрольная;

• операция 035 – расточка нижней головки шатуна под ремонтный размер;

• операция 040 – контрольная;

• операция 045 – хонинговка нижней головки шатуна;

• операция 050 – контрольная;

• операция 055 – полировка кромки масляного канала;

• операция 060 – контрольная;

• операция 065 – калибровка резьбы;

• операция 070 – контрольная.

Рассмотрим каждую операцию в отдельности и выполним расчёт режимов обработки.

ОПЕРАЦИЯ 005 – ВЫПРЕССОВКА ВТУЛКИ

Этой операцией предусматривается выпрессовка изношенной втулки верхней головки шатуна.

Оборудование:

Пресс гидравлический, мод.2135-1М.

Приспособление:

Оправка цеховая, мод.9695Р-101.

Усилие выпрессовки определяется по формуле:

,

гдеf = 0,12 – коэффициент трения на контактной поверхности, зависящий от шероховатости поверхности, смазки, величины удельного давления и других факторов;

D = 28 мм – номинальный диаметр сопряжения;

L_p = 30 мм – длина сопрягаемой поверхности;

p = 6…7 кг/мм² – удельное давление на поверхности контакта.

Подставляя значения в формулу 3.3, получим:

Н.

Основное время выпрессовки втулки определено эмпирическим путем и составило t₀ = 0,17 мин. Вспомогательное время данной операции составляет 9%, поэтому штучное время равно Т_шт = 0,1853 мин.

ОПЕРАЦИЯ 010 – РАСТОЧНАЯ

Предусматривается обработка отверстия верхней головки шатуна в размер Ø мм. Шероховатость поверхности R_a = 0,8.

Оборудование:

Станок горизонтальный алмазно-расточной, мод.2712В.

Приспособление:

Приспособление для расточки, мод.9675Р-0002.

Инструмент режущий:

Резец специальный, мод.9673-103.

Инструмент измерительный:

Нутромер НИ 50...120 ГОСТ 9244-85.

Глубина резания при черновой обработке обычно равна всему припуску на обработку; при чистовой обработке с шероховатостью до R_a = 3,2 глубина резания t = 0,5...2,06 мм, при R_a = 1,6 и 0,8 – t = 0,1...0,4 мм.

Подача выбирается из условия прочности державки резца и пластинки из твёрдого сплава, жёсткости обрабатываемой детали и прочности механизма станка. Согласно [5], подача для нашего случая составляет s = 0,05 мм/об.

Скорость резания определяется по формуле:

,

гдеC_v – коэффициент, зависящий от условий работы и механических качеств обрабатываемого материала и металла инструмента. Значения C_v представлены в справочных таблицах [5] и для нашего случая коэффициент равен C_v = 10,8;

D = 56,25 мм – диаметр обрабатываемой поверхности;

Т – среднее значение стойкости инструмента, мин. Согласно [5] принимаем Т = 110 мин;

t = 0,125 мм – глубина резания;

s = 0,05 мм/об – подача;

q = 0,6, x = 0,2, y = 0,3, m = 0,25 – показатели степени;

k_v – общий поправочный коэффициент, характеризующий конкретные условия эксплуатации. Согласно [5] принимаем k_v = 1,0.

Подставляя значения в формулу 3.4, получим:

м/мин.

Крутящий момент определяется по формуле:

,

гдеС_м – постоянная условий резания. Согласно [5] С_м = 90;

q = 1,0, x = 0,9, y = 0,8 – показатели степени;

k_p – коэффициент, учитывающий отличные от табличных механические свойства обрабатываемого материала. Согласно [5] k_p = 1,0.

Подставляя значения в формулу 3.5, получим: