Ремонт машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

8

Введение

Ремонт машин, как производственный процесс восстановления утраченной работоспособности возникло одновременно с появлением машин.

По мере увеличения наработки машин, под действием нагрузок и окружающей среды изнашиваются рабочие поверхности и изменяются размеры деталей: увеличиваются зазоры в подвижных и снижаются натяги в неподвижных соединениях; нарушается взаимное расположение деталей, что приводит к нарушению зацепления зубчатых передач, возникновению дополнительных нагрузок и вибраций; снижаются упругие и эластичные свойства, откладывается нагар и накипь. Возникает ряд дефектов, которые способствуют частичной или полной утрате деталью или агрегатом своей работоспособности.

Устранить такие дефекты призвана служба ремонта машин, которая имеет большое количество методов и способов восстановления деталей либо агрегатов до своих первоначальных свойств, продлению межремонтного ресурса, повышению безотказности машин и т. д.

1 Сущность метода электроискрового наращивания

электроискровый наращивание электроимпульсный двигатель

Электроискровое наращивание и упрочнение легированием - является наиболее перспективным, простым и доступным для малооснащенных мастерских хозяйств способом восстановления и упрочнения деталей и сопряжений машин. При электроискровом способе наращивания и упрочнении легированием (ЭИНУЛ) используется явление электрической эрозии (разрушения) и переноса металла инструмента (анода) на деталь (катод) при прохождении электрических разрядов в газовой среде.

Принцип работы установок ЭИНУЛ основан на периодических разрядах при касании электродом поверхности обрабатываемой детали. При касании электродом детали возникает искровой разряд, воздействие которого ограничено малой поверхностью электрода, в результате чего возникает импульсный ток большой плотности при высокой концентрации теплоты, что приводит к интенсивному нагреву, переносу металла с анода на катод и оплавлению его на поверхности детали. Поверхностный слой при ЭИНУЛ образуется в результате многократного воздействия на деталь электрических импульсов и представляет собой ряд хаотически расположенных бугорков от застывших частиц материала электрода.

Интенсивность формирования поверхностного слоя вплотную зависит от величины энергии разряда и среднего тока источника импульсов. Изменение данных параметров непосредственно влияет на толщину слоя, его микротвердость, пористость, сплошность, шероховатость, толщину переходного слоя.

Электроискровая обработка заключается в легировании поверхностного слоя металла детали материалом электрода - инструмента. В результате высоких температур, химических реакций легирующего металла с диссоциированным атомарным азотом и углеродом воздуха, а также с материалом детали в поверхностных слоях, образуются закалочные структуры и сложные химические соединения (высокодисперсные нитриды, карбонитриды, карбиды), возникает диффузионный износостойкий упрочненный слой. Нарощенно-упрочненный слой имеет высокую микротвердость и износостойкость. Твердость слоя, измеренная методом Виккерса на приборе ПМТ-3, составляет 1000…1400 HV и зависит от материала электрода. Общий наращено-упрочненный слой при ЭИНУЛ состоит из верхнего белого нетравящегося слоя и нижнего переходного диффузионного слоя с переменной концентрацией легирующих примесей и карбидов, с сильно измененной исходной структурой, постепенно переходящей в структуру металла. В большинстве случаев нижний слой по глубине несколько больше верхнего. В связи с наличием диффузионного слоя в структуре упрочненного металла возможно многослойное упрочнение, в том числе с образованием разнолегированных слоев.

Основное достоинство метода ЭИНУЛ заключается в широких возможностях переноса на обрабатываемую деталь любых токопроводящих материалов, в т. ч. как тугоплавких и высокопрочных металлов и соединений, так и мягких, антифрикционных материалов. С высокой прочностью сцепления слоя основой ЭИНУЛ обеспечивает значительное (2…8 раз) повышение стойкости при абразивном износе, сухом трении, воздействии высоких температур и нагрузок.

В качестве электродных материалов могут быть использованы:

- твердые сплавы ТК или ВК для упрочняющих покрытий сельхозорудий, деталей машин, технологической оснастки и инструмента;

- медь, алюминий и их сплавы для повышения износостойкости, коррозионной стойкости, жаростойкости и т. д.

Область применения установок электроискрового легирования:

- повышение в 2…8 раз износостойкости металлорежущего, деревообрабатывающего инструмента, штампов, пресс-форм, фильер, сельскохозяйственных орудий и инструмента, слесарного и мерильного инструмента, деталей машин широкой номенклатуры и различного назначения и т.д.;

- создание антифрикционных и фрикционных покрытий;

- восстановление деталей машин широкой номенклатуры из любых металлов, с любой поверхностной твердостью с износом до 0,2 мм;

- повышение жаростойкости и коррозионной стойкости поверхностей;

-изменение электрических свойств поверхностей (серебрение, омеднение);

- улучшение адгезии поверхностей, нанесение шагрени, создание переходных слоев из различных металлов;

- устранение мелких поверхностных дефектов (пор, царапин и др.);

- нанесение декоративных покрытий, рисунков, маркировок и др.

Применение установок электроискрового легирования с ручным вибратором позволяет наносить восстанавливающие и упрочняющие покрытия на любые поверхности деталей любой конфигурации и размеров. Нанесение локальных покрытий на места износа позволяет восстанавливать изношенные поверхности деталей неподвижных сопряжений (подшипниковые шейки валов и гнезда корпусов и др.) без последующей механической обработки. Эффективно использование установок электроискрового легирования типа «Элитрон» на любых ремонтных предприятиях и особенно малооснащенных мастерских хозяйств, не имеющих термического, гальванического и наплавочного оборудования.

К основным недостаткам электроискрового наращивания и упрочнения легированием необходимо отнести низкую производительность (до 4 см2 в мин) и ограниченную толщину наращивания.

Благодаря высокой эффективности и универсальности, экологической чистоте и доступности для любых ремонтных предприятий, широким технологическим возможностям способ электроискрового наращивания и упрочнения легированием постоянно совершенствуется, расширяется область его применения и приоритетность.

2 Маршруты технологического процесса восстановления шатунов двигателей

Шатуны автотракторных ДВС, поступающие на восстановление при проведение капитальных ремонтов двигателей, могут иметь различное сочетание дефектов, появившихся в процессе эксплуатации двигателей. Поэтому процесс восстановления для каждого шатуна будет протекать по-разному. Вследствие этого следует выделить несколько вариантов протекания технологического процесса восстановления шатунов.

Первый вариант. Для этого варианта допустим, что отверстие верхней головки шатуна не изношено, или изношено в пределах, допускаемых требованиями НТД. Тогда технологический процесс восстановления шатуна будет выглядеть следующим образом.

1 Мойка шатуна

2 Выпрессовка втулки верхней головки шатуна

3 Дефектация

4 Правка шатуна

5 Запрессовка втулки верхней головки шатуна

6 Растачивание втулки верхней головки шатуна

7 Электроимпульсное нанесение меди на внутреннюю поверхность отверстия нижней головки шатуна

8 Дорнование втулки верхней головки шатуна

9 Растачивание отверстия нижней головки шатуна

10 Нанесение полимерного состава на внутреннюю поверхность отверстия нижней головки шатуна

11 Зачистка замков шатуна под вкладыши

12 Контрольная операция

Второй вариант. Для этого варианта допустим, что отверстие нижней головки шатуна не изношено, или изношено в пределах, допускаемых требованиями НТД. При этом технологический процесс восстановления шатуна будет выглядеть следующим образом.

1 Мойка шатуна

2 Выпрессовка втулки верхней головки

3 Дефектация

4 Правка шатуна

5 Электроимпульсное нанесение меди на внутреннюю поверхность отверстия верхней головки шатуна с последующей расточкой отверстия до номинального размера, либо расточка отверстия верхней головки шатуна под ремонтный размер наружного диаметра втулки верхней головки шатуна, если в наличии имеется набор втулок разных ремонтных размеров

6 Запрессовка втулки верхней головки шатуна

7 Растачивание втулки верхней головки шатуна

8 Дорнование втулки верхней головки шатуна

9 Контрольная операция

3 Полная технология восстановления шатунов двигателей

Данная технология восстановления шатунов должна применяться в том случае, если шатун, поступивший на восстановление, имеет такие дефекты, появившиеся при эксплуатации двигателя, как скрученность и изгиб, износ втулки верхней головки шатуна, износ отверстия верхней головки шатуна под втулку, износ отверстия нижней головки шатуна.

Полная технология восстановления шатуна двигателя заключается в следующем.

При поступлении на восстановление шатуны подвергаются мойке раствором «Лабомида-203» при температуре 80…85 в моечной машине ОМ-4267.

После этого выпрессовывают втулку верхней головки шатуна на гидравлическом прессе ПА-413.

Перед дефектацией шатуна шатунные болты необходимо затянуть с моментом не менее 21 .

В процессе дефектации шатунов двигателей при помощи измерительного инструмента выявляются износы отверстий верхней и нижней головок шатуна, на приспособлении для проверки геометрических параметров шатунов устанавливается соответствие величин изгиба, скрученности шатуна и величины межосевого расстояния между осями отверстий верхней и нижней головок шатуна требованиям НТД. Шатуны, у которых высота головок и крышки шатуна меньше значения, определенного НТД, выбраковываются. В результате шатуны разбиваются на группы;

1 Годные без ремонта шатуны

2 Годные к восстановлению шатуны

3 Шатуны, подлежащие выбраковке

При необходимости шатуны подвергаются правке при помощи специального рычага на приспособлении для проверки геометрических параметров шатунов.

После правки на внутреннюю поверхность отверстия верхней головки шатуна электроимпульсным способом наносят слой меди, после чего отверстие верхней головки шатуна растачивают на горизонтально-расточном станке «ExCell-0» до номинального диаметра, равного мм. При растачивании используется резец с пластиной из твердого сплава. Для получения лучшей геометрии отверстия верхней головки шатуна, растачивание производят в два прохода. Кроме этого, снимают фаски на пересечении отверстия верхней головки шатуна с поверхностями торцев головки шатуна, выдерживая их размер.

Следует отметить, что при наличии втулок верхней головки разных ремонтных размеров, возможно растачивание отверстия верхней головки шатуна на ремонтный размер под соответствующий наружный диаметр втулки.

После растачивания отверстия верхней головки шатуна, в него запрессовывают новую втулку, обеспечивая необходимый натяг.

Растачивают втулку верхней головки шатуна также на горизонтально-расточном станке «ExCell-0» резцом с пластиной из твердого сплава в два прохода, для обеспечения лучшей геометрии отверстия.

Следующим этапом при восстановлении является электроимпульсное нанесение меди на внутреннюю поверхность отверстия нижней головки шатуна. Нанесение меди осуществляют до полного покрытия внутренней поверхности отверстия слоем наплавляемого металла. Пропуски в слое наплавленной меди не допускаются.

Дорнование втулки верхней головки шатуна производится изготовленным на заводе дорном при помощи гидравлического пресса. Дорн прогоняется через отверстие втулки верхней головки шатуна, что обеспечивает шероховатость поверхности до Ra=0,16 мм, правильную геометрическую форму отверстия, его точный размер, наклеп поверхности, повышает износостойкость, и гарантирует неподвижную посадку втулки в отверстии верхней головки шатуна,

Отверстие нижней головки шатуна после электроимпульсного нанесения меди растачивают на горизонтально-расточном станке «ExCell-0» до номинального диаметра, равного 93+0,021 мм. Для обеспечения лучшей геометрии отверстия нижней головки шатуна растачивание выполняют в два прохода резцом с пластиной из твердого сплава. При растачивании шатун, закрепленный на оправке, базируется по окончательно обработанному отверстию втулки верхней головки шатуна, нижней головкой шатуна опираясь на подпятник, навинченный на шпильку станины станка. Сверху шатун прижимается конусом специального приспособления.

После растачивания отверстия нижней головки шатуна, на внутреннюю поверхность отверстия специальной оправкой наносят полимерный состав «Анатерм -6Б». Полимер может наноситься непосредственно на внутреннюю поверхность отверстия тонким слоем, а затем продавливаться специальной оправкой. Также допускается сначала нанести полимер на оправку и протянуть оправку с полимером через отверстие нижней головки шатуна вручную, тем самым, обеспечив равномерное нанесение полимера на внутреннюю поверхность отверстия нижней головки шатуна.

Рабочая поверхность оправки выполнена с такой шероховатостью, что после затвердевания полимера отверстие нижней головки шатуна не требует окончательной чистовой обработки.

При выполнении этой операции окончательно устраняются все износы и дефекты в виде царапин и забоин внутренней поверхности отверстия нижней головки шатуна, которые остались после проведения электроимпульсного нанесения меди и последующего растачивания отверстия, восстанавливается геометрия отверстия нижней головки шатуна

После нанесения полимера, если необходимо, замки шатуна под шатунные вкладыши очищаются от случайно попавшего в них полимера. При этом для удобства выполнения данной операции можно открутить шатунные болты.

После полного затвердевания полимера крышка шатуна шатунными болтами обратно прикручивается, и восстановленный шатун подвергается техническому контролю в целях определения его соответствия техническим требованиям на отремонтированную деталь.

Восстановленные шатуны распределяются по массе с учетом требований НТД на разновес шатунов и отправляются на сборку шатунно-поршневых групп двигателей.

4 Расчет площади токоподводящих щеток

Номинальная плотность тока при прохождении электрического тока через поперечное сечение щеток рассчитывается по формуле:

с=, (1)

где I - сила тока, А;

S - площадь поперечного сечения токоподводящих щеток, мм2.

Выражаем из формулы (1) площадь поперечного сечения токоподводящих щеток:

, (2)

Для медно-графитовых токоподводящих щеток из справочной литературы находим значение с.

с=0,20 А/мм2

При электроимпульсном нанесении меди действует сила тока I=50А.

мм2

Из полученного значения площади поперечного сечения токоподводящих щеток видно, что в приспособлении должны устанавливаться токоподводящие щетки с площадью поперечного сечения не менее 250 мм2.

По справочной литературе по ГОСТ 12232.1 - 77 выбираем две медно-графитовые прямоугольные щетки типа КЧ -2 с поперечным сечением 70 мм2 каждая.

Обозначение токоподводящей щетки:

КЧ -2 ГОСТ12232.1 - 77

5 Разработка приспособления для электроискрового наращивания

В данном разделе проекта спроектировано приспособление для электроимпульсного нанесения меди на внутреннюю поверхность отверстия нижней головки шатуна двигателя.

При проектировании учитывались следующие требования к проектируемому приспособлению:

1 Приспособление должно изготовлено с минимальными затратами трудовых и финансовых ресурсов как на специализированных ремонтных предприятиях, так и в условиях ремонтных мастерских хозяйств и ремонтных мастерских частных фирм, занимающихся капитальными ремонтами двигателей мобильной техники.

2 Приспособление должно быть удобно в применении, то есть иметь небольшие габаритные размеры.

3 Приспособление должно легко собираться и при надобности разбираться.

4 Приспособление должно быть универсальным. Это означает, что приспособление должно позволять восстанавливать отверстия нижней головки шатуна всех марок автотракторных ДВС, применяемых в нашей стране.

5 Конструкция приспособления должна позволять применять его рабочим, как высокой квалификации, так и низкой квалификации.

Разработанное приспособление (рисунок 1) состоит из: стакана, вала с конусом Морзе, устанавливаемого в шпиндель вертикально-сверлильного станка, изоляционной муфты, наплавочного диска, токоподводящих щеток и устройства удержания их.

1 - вал; 2 - держатель; 3 - изоляционная втулка; 4 - изоляционный диск; 5 - крышка держателя; 6 - наплавочный диск; 7 - пружина; 8 - стакан; 9 - крышка; 10 - крепежный болт; 11 - конический винт; 12 - винт крышки; 13 - шплинт; 14 - щетка.

Рисунок 1 Приспособление для электроимпульсного наращивания металла

Стакан (8) крепится к станку болтами. В нижней части стакана имеются резьбовые отверстия под болты (10), скрепляющие одновременно крышки держателей (5) и сами держатели (2) с изоляционным диском (4). В держателях помещаются меднографитовые щетки (14), которые прижимаются к валу (1) пружинами (7). Вся конструкция закрывается снизу крышкой (9). Для обработки отверстий различного диаметра применяется медный диск (6), который крепится к валу коническим винтом (11). Применение винта с конической головкой обусловлено необходимостью обеспечить малое биение при вращении диска.

Достоинства данного приспособления: не требуется значительной модернизации станка, возможность обрабатывать отверстия любого диаметра, минимальные затраты на изготовление и обслуживание.

Список литературы

1 В. И. Черноиванов, В. В. Бледных, Э. А. Северный и др. «Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве». М-Челябинск: ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2003.

Размещено на Allbest.ru