Износостойкость.
Высокую износостойкость высокопрочного чугуна с перлитной основой, не уступающую закаленной стали 45, большинство исследователей [4] объясняют наличием на его поверхности вскрытых графитовых включений, которые служат смазкой, а освободившиеся полости являются накопителями дополнительной смазки, необходимой при пуске и остановке двигателя.
При сравнении стальных и чугунных коленчатых валов в опубликованных работах [5,7] указывается, что при твердости стальных шеек HRC 56 их износостойкость равна износостойкости шеек чугунного коленчатого вала, при твердости шеек менее HRC 56 – меньше и при твердости более HRC 56 – больше износостойкости шеек чугунного коленчатого вала.
Технические условия на ремонт.
1. У коленчатых валов, поступающих на сборку, масляные каналы и грязеуловители должны быть тщательно очищены от шлама.
2. Шатунные шейки должны иметь диаметр – 75,76-0,013 мм.
Коренные – 86,61-0,013 мм.
3. Овальность и конусность шеек коленчатого вала не должны превышать 0,01 мм.
4. Чистота поверхности шеек должна соответствовать 5 квалитету Ra 0,2-0,4
5. Длина передней коренной шейки должна быть в пределах 30,45-30,90 мм.
Длина шатунной шейки 52,0-52,2 мм.
6. Радиусы галтелей шатунных шеек должны быть в пределах 1,2-2,0 мм, коренных 1,2-2,5 мм.
7. При вращении вала, установленного в призмы на крайние коренные шейки, биение не должно превышать:
а) для средней коренной шейки – 0,02 мм.
б) для шейки под распределительную шестерню – 0,03 мм.
в) для шейки под ступицу шкива вентилятора – 0,04 мм.
г) для шейки под задний сальник – 0,04 мм.
д) фланца по торцу – 0,04 мм.
8. Не параллельность осей шатунных и коренных шеек – не более 0,012 мм на длине каждой шейки.
2.2. Выбор рационального способа восстановления детали.
Исходя из дефектов детали, и рекомендуемых способов их восстановления, а также дополнительных технических условий, представленных на рабочем чертеже. Предлагаю выбрать следующую последовательность операций направленных на востановление детали:
1. Износ коренных шеек ( шлифовать, наплавить, шлифовать)
2. Износ шатунных шеек (шлифовать,наплавить, шлифовать)
3. Износ посадочного места под шестерню (точить, наплавить, шлифовать)
Для востановления всех дефектов необходимы такие операции, как наплавка в СО2, расточка, щлифовка.
2.3. Выбор необходимого технологического оборудования.
Для наплавки применяют вибродуговую наплавку на базе станка 1К62 с наплавочной головкой ОКС - 65 69.
* Для токарной операции применяем станок 1К62
* Для шлифовки применяют шлифовальную головку на базе станка 2И135.
2.4. Расчет режимов и норм времени на обработку.
2.4.1. Шлифовать коренную и шатунную шейку.
Деталь— коленчатый вал, Дзк=86,61 dзк=85,61; L=42 мм
Дзш=75,76 dзш=74,76; L=50 мм
Материал— ВЧ 40-0,
Твердость-- НВ241…285
Масса—до 15 кг,
Оборудование – ,Круглошлифовальный станок модель 316М
Режущий инструмент—Шлифовальный круг
Установка деталей --в центрах,
Условия обработки—с охлаждения.
1. Установить деталь
2. Шлифовать 1 ( Д1 ) Ш 86,61 → Ш 85,61
3. Снять деталь
2.4.2 шлифовка коренной шейки.
Рассчитываем частоту вращения детали при шлифовании
Пn = 1000 * Vu / р * Д (10)
где Vu - Скорость изделия, м/мин
Д - Диаметр до обработки, мм
Пn = 1000 * 20 / 3.14 * 86,61 = 73,54 об/мин
Определяем длину хода стола
Lр = l + в / 2 (11)
где l - Длина обрабатываемой поверхности, мм
B - Ширина (высота) шлифовального круга, мм
Lр = 42 + 20 / 2 = 31 мм
Рассчитываем припуск на обработку стороны
Z = Д - d / 2 (12)
где Д - Диаметр до обработки, мм
d - Диаметр после обработки, мм
Z = 86,61 – 85,61 / 2 = 0,5 мм
Определяем продольную подачу
Sпр = 0,2 * в (13)
где в - Ширина шлифовального круга, мм
Sпр = 0,2 * 20 = 4
Рассчитываем общее время
То = (2 * Lр * Z / Пn * Sпр * St) * К (14)
где Lp - Длина хода стола, мм
Z - Припуск на обработку стороны, мм
Пn - Частота вращения детали, об/мин
Sпр - Продольная подача, мм
St - Глубина шлифовки, мм
К - Коэффициент учитывающий износ круга и точность шлифования, =1,2
To = (2 * 43 * 0,5 / 73,54 * 4 * 0,01) * 1,2 = 14,61 мин
Рассчитываем время выпуска
Тв = Твсу + Твпр (15)
где Твсу - Вспомогательное время на установку и снятие детали, = 0,6 мин
Твпр - Вспомогательное время связанное с проходом, = 1 мин
Тв = 0,6 + 1 =1,6
Рассчитываем дополнительное время
Tд = (То + Тв / 100) * К (16)
где То - Общее время, мин
Тв - Время выпуска, мин
К - Коэффициент корректирования, = 9%
Tд = (14,61 + 1,6) * 9 / 100 = 1,45 мин
Рассчитываем штучное время
Тшт = То + Тв + Т д (17)
где То - Общее время, мин
Тв - Время выпуска, мин
Т д - Дополнительное время, мин
Тшт = 14,61 + 1,6 + 1,45 = 18,06 мин- потрачено на обработку коренной шейки.
2.4.2.Шлифовка шатунной шейки
Рассчитываем частоту вращения детали при шлифовании
Пn = 1000 * Vu / р * Д (18)
где Vu - Скорость изделия, м/мин
Д - Диаметр до обработки, мм
Пn = 1000 * 20 / 3.14 * 75,76 = 84,07 об/мин
Определяем длину хода стола
Lр = l + в / 2 (19)
где l - Длина обрабатываемой поверхности, мм
B - Ширина (высота) шлифовального круга, мм
Lр = 50 + 20 / 2 = 35 мм
Рассчитываем припуск на обработку стороны
Z = Д - d / 2 (20)
где Д - Диаметр до обработки, мм
d - Диаметр после обработки, мм
Z = 75,76 – 74,76 / 2 = 0,5 мм
Определяем продольную подачу
Sпр = 0,2 * в (21)
где в - Ширина шлифовального круга, мм
Sпр = 0,2 * 20 = 4
Рассчитываем общее время
То = (2 * Lр * Z / Пn * Sпр * St) * К (22)
где Lp - Длина хода стола, мм
Z - Припуск на обработку стороны, мм
Пn - Частота вращения детали, об/мин
Sпр - Продольная подача, мм
St - Глубина шлифовки, мм
К - Коэффициент учитывающий износ круга и точность шлифования, =1,2
To = (2 * 35 * 0,5 / 84,07 * 4 * 0,01) * 1,2 = 10,4 мин
Рассчитываем время выпуска
Тв = Твсу + Твпр (23)
где Твсу - Вспомогательное время на установку и снятие детали, = 0,6 мин
Твпр - Вспомогательное время связанное с проходом,=1 мин
Тв = 0,6 + 1 =1,6
Рассчитываем дополнительное время
Tд = (То + Тв / 100) * К (24)
где То - Общее время, мин
Тв - Время выпуска, мин
К - Коэффициент корректирования, = 9%
Tд = (10,4 + 1,6) * 9 / 100 = 1,08 мин
Рассчитываем штучное время
Тшт = То + Тв + Т д (25)
где То - Общее время, мин
Тв - Время выпуска, мин
Т д - Дополнительное время, мин
Тшт = 10,4 + 1,6 + 1,08 = 13,08 мин- потрачено на обработку шатунной шейки.
2.4.3.Токарная операция износа посадочного места под шестерню.
Деталь—коленчатый вал ГАЗ-53А Д=58,d=56,L=46.
Материал— чугун ВЧ 40-0 ,
Твердость-- НВ241…285
Масса—до 15 кг,
Оборудование – токарно-винторезный станок IK62,
Режущий инструмент—резец проходной с пластинкой Т15К6,
Установка деталей --в центрах,
Условия обработки—без охлаждения.
1. Установить деталь
2. Точить 1 ( Д1 ) Ш 58 → Ш 56,0
3. Снять деталь
Расчет припусков на обработку
h = Д - d / 2 (26)
где Д - Диаметр до обработки, мм
d - Диаметр после обработки, мм
h = 58 – 56,0 / 2 = 1
Определение длины обработки
L = l + y (27)
где l - Длинна резьбовой шейки, мм
у - Величина врезания и перебега резца
L = 46 + 3,5 = 49,5
Определение числа проходов
i = h / t (28)
где h - Припуски на обработку
t - Глубина резанья
i = 1 / 1 = 1
Определение теоретической подачи резца
St = 0.4 - 0.5 мм/об
Определение фактической продольной подачу резца по паспорту станка
Sф = 0,43мм/об
Определение скорости резания
Vрезт = 143 м/мин
Корректирование Vрез с учетом условий обработки детали.
Vрезск = Vрезт + К1 + К2 + К3 + К4 (29)
где Vрезт - Корректирование Vрез с учетом условий обработки детали
К1 - Коэффициент корректирования, = 1,44
К1 - Коэффициент корректирования, = 0,7
К1 - Коэффициент корректирования, = 1
К1 - Коэффициент корректирования, = 1
Vрезск =143 * 1,44 * 0,7 * 1 * 1 = 144,14
Определение числа оборотов детали
n = Vрезск * 1000 / р * Д (30)
где Vрезск - Скорость резания, м/мин
Д - Диаметр после обработки, мм
n = 144,14 * 1000 / 3,14 * 58 = 791,45 об/мин
Определение фактического числа оборотов детали
nф = 1000 об/мин
Расчет норм времени.
Определение основного времени
То = L * I / n * s (31)
где L - Длина обработки, мм
i - Число проходов
n - Частота вращения детали
s - Подача резца
То = 46 * 1 / 1000 * 0,43 = 0,1 мин
Определение вспомогательного времени
Тв = Туст+Тпр (32)
где Тпр - Время, связанное с проходом, 0,5 мин
Туст-0,48мин.-время на установку и снятие детали
Тв = 0,5+0,48 = 0,98=1,38мин
Определение дополнительного времени
Тд = (То + Тв / 100) * К (33)
где То - Основное время, мин
Тв - Вспомогательное время, мин
К - Процент дополнительного времени, = 0,8
Тд = (0,1 + 1,38 / 100) *8 = 1,3мин
Определение штучного времени
Тшт = То + Тв + Тд (34)
где То - Основное время, мин
Тв - Вспомогательное время, мин
Тд - Дополнительное время, мин
Тшт = 0,1 + 1,38 + 1,3 = 1,48 мин--время обработки пос. места под шестерню.
2.4.4. Наплавочные операции. Наплавка производится для все 3 дефектов.
Наплавочная операция.1- наплавка коренной шейки.
Станок IK62, наплавочная головка ОКС-65-69 в среде СО2
Содержание операции.
Деталь—коленчатый вал Автомобиля ГАЗ-53А
Материал—Чугун ВЧ 40-0
Твердость-- НВ241…285
Масса—до 15 кг,
1. Установить деталь
2. Наплавить поверхность 1 ( Д1 ) Ш 85,61 → Ш 87,61 (при L=42)
Наплавить поверхность 1 ( Д1 )
Определяем шаг наплавки
При диаметре наплавочной проволоки (d) = 1,6 мм толщина наплавочного слоя (s) = 1 мм.
Определяем длину наплавленного валика
L = π * Д * l / s (35)
где Д - Диаметр наплавляемой детали, мм
l - Длина наплавляемой шейки, мм
s - Шаг наплавки, мм/об
L = 3,14 * 85,61 * 42 / 1 = 11290,25 мм.
Определяем силу сварочного тока
J = 0,785 * dІ * Da (36)
где d - Диаметр наплавочной проволоки принимаем, 1,6мм
Da - Плотность тока
J = 0,785 * 1,6 І *110 = 221,06
Определяем массу расплавленного металла
Gрм = J * бн / 60 (37)
Где J - Сила сварочного тока
бн - Коэффициент наплавки
Gрм = 221,06 * 15 / 60 = 55.27