Узлы и детали ремнотного производства | MegaDOCs

Узлы и детали ремнотного производства

Введение

Узловым методом ремонта называют такую форму организации ремонтного производства, при котором весь комплекс ремонтных работ делится на части, каждая из которых представляет вполне законченный цикл ремонта какого-либо агрегата или узла. Для ремонта отдельных агрегатов или узлов организуются специализированные рабочие места, оснащенные оборудованием и инструментами. На рабочих местах постоянно закреплены рабочие соответствующей квалификации.

Узловой метод — прогрессивный и находит широкое распространение. Он применяется на заводах и в центральных ремонтных мастерских, где ремонтируются однотипные и одномарочные машины. На этих заводах и ЦРМ могут организовываться и специализированные цеха по капитальному ремонту одномарочных двигателей внутреннего сгорания, коробок передач, ремонтных комплектов машин и других узлов, которые поступают на ремонт из дорожных организаций. Применение узлового метода ремонта по сравнению с индивидуальным сокращает продолжительность простоя машины в ремонте, улучшает планирование работы и загрузку цехов, повышает качество и снижает себестоимость ремонта.

Расчет предельно-допустимых размеров детали 25.21.218 «Шестерня»

Дефекты детали.

Зубчатые колеса изготовляют из углеродистых и легированных сталей 40Х, ЗОХГТ, 20ХИМ с последующей термохимической и термической обработкой (цианирование, цементация, закалка). Червячные колеса изготовляют из антифрикционного чугуна, червяки — из низкоуглеродистых и легированных сталей.

Характерные дефекты зубчатых колес — изнашивание зубьев по толщине и длине, усталостное выкрошивание рабочей поверхности зубьев, трещины, задиры и царапины на рабочей поверхности зубьев, поломки и завал зубьев на сторону в результате пластических деформаций, изнашивание посадочных мест, шлицевых отверстий и шпоночных канавок, трещины на ступицах.

Выкрошивание, трещины и отколы отдельных зубьев выявляют визуальным осмотром или дефектоскопией. Ширину шпоночных канавок и шлицевых впадин проверяют шаблонами, а их диаметральные размеры — скобами. Скобами проверяют и посадочные места под подшипники. Износ отверстий определяют пробками, Износ зубьев шестерен измеряют штангенциркулями, шаблонами, штангензубомерами и индикаторными приборами.

Изношенные зубья восстанавливают заменой части детали, наплавкой, вдавливанием и дополнительным коррегированием.

Восстанавливать зубчатые колеса, заменяя зубчатые венцы, чаще всего приходится при ремонте блоков шестерен. Объясняется это тем, что шестерни блока изнашиваются по-разному, а выбраковывать деталь при удовлетворительном состоянии одного из зубчатых венцов нерационально. При таком способе зубья колеса обтачивают. На обточенный обод колеса насаживают заготовку венца в холодном или нагретом состоянии, проваривают ее по всей торцовой поверхности, обрабатывают до требуемых размеров, после чего нарезают зубья. Термически обработанные колеса перед восстановлением отжигают, чтобы облегчить механическую обработку, а после на-прессовки и нарезки зубьев закаляют. Для этой цели целесообразно использовать нагрев деталей токами высокой частоты.

Шестерни с односторонним износом зубьев иногда переворачивают и используют для дальнейшей работы другой стороной. Если ступица несимметрична, то ее подрезают с одной стороны и делают симметричной. Положение зубчатого колеса на валу при сборке восстанавливают постановкой кольца, ширина которого равна толщине отрезанной части ступицы.

Односторонне изношенные подвижные колеса с кольцевыми проточками для вилок переключения передач также можно переворачивать на 180°. У таких шестерен отрезают часть ступицы, а на противоположной стороне приваривают изготовленную вновь кольцевую муфту.

Конструкции отдельных зубчатых колес позволяют использовать их в качестве других элементов машины. Например, у трактора Т-100М в случае поломки зубьев шестерни третьей передачи оставшийся еще в хорошем состоянии венец четвертой передачи используют для шестерни реверса. Венец третьей передачи отрезают.

При восстановлении изношенных зубьев наплавкой у зубчатых колес большого диаметра и модуле более 10 наплавляют изношенную сторону каждого зуба. Высокую износостойкость и прочность наплавляемых поверхностей зубьев дает применение сплавов типов сормайт и сталинит. Тонкий слой сормайта наносят на ранее наплавленную с помощью присадочного материала и зачи« щенную поверхность. После наплавки сормайтом зубья шлифуют.

Наплавкой сормайтом рекомендуется восстанавливать шестерни с несколькими дефектными зубьями. Все зубья наплавлять сормайтом не рекомендуется, так как это весьма трудоемкий процесс, затрудняющий дальнейшую механическую обработку детали.

При большом износе всех или большинства зубьев зубчатые колеса небольшого диаметра и малых модулей (до 5…6) могут быть восстановлены по следующей технологии. Изношенные зубья срезают ацетиленокислород-ным пламенем заподлицо с ободом колеса. После обточки колеса на токарном станке к его ободу с двух сторон приваривают электросваркой флюсоудерживающие кольца. Обод наплавляют круговым швом под слоем флюса. Наплавленное колесо освобождают от флюсоудерживающих колец и устанавливают на токарный станок, где обтачивают, подрезают торцы и снимают фаски с двух сторон. Затем в центрах делительной головки горизонтально-фрезерного станка модульной дисковой фрезой или на зубофрезерном станке червячной фрезой нарезают зубья, после чего фрезеруют фаски на торцах зубьев. Нарезанные зубья закаливают токами высокой частоты, и выборочно проводят проверку не менее чем на трех зубьях.

Для восстановления торцов зубьев с износом по длине 2,2…8,2 мм возможна автоматическая наплавка каждого изношенного по длине зуба в отдельности. Наплавляют зубья порошковой проволокой под флюсом с принудительным формированием наплавленного металла в медной охлаждаемой форме.

Вдавливанием ремонтируют небольшие по ширине, цилиндрические зубчатые колеса с изношенными по профилю зубьями и отверстиями в ступице, если остался достаточный запас металла на венце и отсутствуют поломанные зубья, сколы и трещины на ободе и ступицей Для этого используют специальные приспособления (штампы) (рис. 1). Зубчатые колеса, подлежащие восстановлению, нагревают в соляной ванне до 1200 °С и подают к прессу. Установив шестерню в штамп, опрессовывают ее за один ход штока пресса. За счет кольцевых выступов в верхней и нижней половине штампа металл венца выдавливается. Температура начала обработки зубчатого колеса должна быть 1150 °С, а конца обработки —850 °С. Затем зубчатые колеса загружают в шахтную печь, где их обжигают с температуры конца деформации до 650 °С в течение 2 ч.

Остывшие зубчатые колеса моют, производят контрольные операции и направляют на механическую обработку. Зубья фрезеруют на зубофрезерном станке червячной фрезой, закругляют и шевингуют.

Следующая операция — газовая цементация восстанавливаемых шестерен в шахтной печи при температуре 1000 °С на глубину 0,7…1,1 мм в течение 4 ч. Затем зубчатые колеса помещают в соляную ванну с расплавом соли ВаС2 при температуре 210…220 °С и закаливают в течение 35 ч при температуре 800…820 °С. Закаленные зубчатые колеса промывают, очищают от остатков селитры и окалины. После всех операций контролируют качество обработки, твердость зуба, диаметр посадочного отверстия, толщину зуба. Проверяют отсутствие заусенцев, биения венца.

Зубчатые колеса с изношенными зубьями восстанавливают также коррегированием, для чего сдвигают режущий инструмент относительно делительной окружности колеса и дополнительно прорезают зубья.

Трещины ступицы колеса заваривают, а в тех случая-ях, когда это позволяет конструкция деталей, на нее напрессовывают стальной бандаж. Для его установки на поверхности ступицы делают кольцевую заточку. В соответствии с размерами заточки изготовляют стальной бандаж, который в горячем состоянии насаживают на ступицу колеса.

Дефекты отверстия ступицы, шпоночного паза и шлицев устраняют способами, описанными выше.

Звездочки цепных передач ремонтируют так же, как и зубчатые колеса. При одностороннем износе зубьев практикуют переставить звездочку в машине таким образом, чтобы рабочими поверхностями зубьев становились неизношенные их стороны. Звездочки с двухсторонним износом зубьев ремонтируют наплавкой сталинитом или качественными электродами. Точность профиля зубьев колеса обеспечивается специальным приспособлением, применяемым при наплавке. Это приспособление (рис. 2) состоит из двух медных шаблонов, прикрепленных к коромыслу. Правильность положения шаблонов достигается центрированием приспособления по оси звездочки с помощью планок. Наплавкой заполняют пространство между изношенными зубьями звездочки и шаблоном, после чего приспособление переставляют так, чтобы один шаблон разместился в наплавленной впадине, а другой — в наплавляемой.

Отремонтированные звездочки проверяют на радиальное и торцевое биение. Если биение превышает предельное, то звездочки подвергают статической балансировке.

Расчет предельно-допустимых размеров детали.

Рисунок 1. Чертеж детали 25.21.218 «Шестерня»

Различают три разновидности размеров: нормальные, допустимые, предельные.

Нормальными размерами называют размеры, соответствующие рабочим чертежам.

Допустимыми называют размеры детали, при которых она может быть уставлена в машину без ремонта и будет удовлетворительно работать в течение всего предстоящего межремонтного периода.

Предельными называются выбраковочные размеры

Рассчитаем допустимый без ремонта зазор:

Sд=(2….3) Smax

(1)

Smax= Dmax- dmin=ES-ei

Smax= 120,035-119,983=0,046 мм,

Nmax= dmax- Dmin

(2)

Nmax=120,011-120=0,011 мм,

Так как поля допусков имеют верхнее и нижнее отклонение, то расчёт будем вести от среднего значения зазора.

Sср=Smax+Smin2

(3)

Sср=0,046+0,0112=0,0515 мм,

Sд=(2….3) ∙ 0,0515= 0,1545 мм,

Допустимые без ремонта размеры для детали Dд типа втулка рассчитываются по формуле:

Dд= Dmax + (Sд – Smax)

(4)

Dд=120,035+(0,1545-0,046)=120,1435 мм,

Рассчитываем износ для отверстия:

∆= Dд – Dн

(5)

где Dн - номинальный диаметр отверстия

∆= 120,1435 – 120 =0,1435 мм,

Расчет предельных размеров Dпр для втулки выполняется по следующей формуле:

Dпр = Dд + ∆

(6)

Dпр = 120,1435+0,1435 = 120,287

Определение ремонтных размеров детали

При восстановлении детали механическим способом применяется способ ремонтных размеров.

Вычисления проводим по следующим формулам:

Dр1 = Dн + 2(u+z)

(7)

Dр2 = Dр1 - 2(u+z)

(8)

где Dр1, Dр2 - первый и второй ремонтный размер соответственно

∆=u – износ поверхности

z – припуски на механическую обработку. На шлифование поверхностей согласно справочника принимается z=0,25 мм.

Количество ремонтных размеров n вычисляется по следующей формуле:

n=Dн-Dmin2 (u+z) ,

(9)

где Dн - номинальный диаметр отверстия

Dmin - минимальный диаметр отверстия

В свою очередь минимальный диаметр Dmin рассчитывается по следующей формуле:

Dmin=31α ∙Dн ,

(10)

где α - коэффициент уменьшения. α= 1,2

Dmin=311,2 ∙120=112,9 мм ,

Вводим коэффициент неравномерности износа Р, который в среднем равен 0,50, тогда:

Dр1 = Dн + 2(P∙u+z)

(11)

n=Dн-Dmin2 (P∙u+z) ,

(12)

Таблица 1. Данные.

Dн, мм

Износ, мм

Коэффициент неравномерности износа Р

Припуски на механическую обработку z, мм

120

0,1435

0,5

0,25

Находим количество ремонтных размеров

n=120-112,92 (0,5∙0,1435+0,25)=5,

Теперь находим ремонтные размеры:

Dр1 = 120 - 2(0,5∙0,1435+0,25)= 119,36 мм,

Dр2 = 119,36 - 2(0,5∙0,1435+0,25) = 118,71мм,

Dр3 = 118,7 - 2(0,5∙0,1435+0,25) = 118,07мм,

Dр4 = 118,07 - 2(0,5∙0,1435+0,25) = 117,43 мм,

Dр5 = 117,43- 2(0,5∙0,1435+0,25) = 116,78 мм,

Восстановление размеров с помощью постановки дополнительной ремонтной детали

Материалу ремонтной втулки соответствует обычно материалу восстанавливаемой детали, исключения составляют только для чугунных деталей, для которых втулки изготавливают из стали или бронзы

1-зубчатое колесо, 2-дополнительная ремонтная деталь

Рисунок 2. Зубчатое колесо с установленной дополнительной ремонтной деталью.

Усиление запрессовки определяем по следующей формуле:

F=f∙π∙d∙L∙P

(13)

где, f- коэффициент трения, принимаем его равным 0,6

d - диаметр контактирующей поверхности, мм

L - длина запрессовки, L=70 мм

Р - удельное контактное давление сжатия кг/см2

δ - толщина стенки втулки, берём значение из справочника:

Таблица 2. Значения толщины стенки втулки в зависимости от ее материала

Материал втулки

δ, мм

Сталь

0,06…0,35

Латунь

0,05…0,16

Чугун

0,06…0,4

Так как материал детали у нас сталь, то принимаем значение δ равным 0,35 основываясь на данный таблицы 2.

Диаметр контактируемой поверхности вычисляется по формуле:

d=dво+2∙δ

(14)

где dво – верхнее предельное отклонение, мм

d=120,035+2∙0,35=120,735

Удельное контактное давление вычисляется по формуле:

P=1d∙∆∙10-3C1E1+C2E2,

(15)

где ∆ - максимальный расчётный натяг, мм

С1 - коэффициент охватываемой детали

С2 - коэффициент охватывающей детали

Е1 - модуль упругости охватываемой детали

Е2 - модуль упругости охватывающей детали

Таблица 3. Значения коэфицентов С1 и С2

d0d или dD

0,0

(do=0)

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

С1

0,70

0,72

0,78

0,89

1,08

1,37

1,83

2,62

4,25

9,23

С2

-

1,32

1,38

1,49

1,68

1,97

2,43

3,22

4,85

9,83

Модуль упругости охватываемой и охватывающей детали (Е1 и Е2) находим из справочника и принимаем равными:

Е1 = Е2= 2∙104

Тогда:

P=1120,735∙0,1435∙10-34,252∙104+4,852∙104=1,14∙105

Отсюда следует:

F=0,6∙3,14∙120,735∙70∙1,14∙105=18,15 Н/мм2

F=18,15 Н/мм2

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Барановский Ю.В., Режимы резания металлов. - 3-е изд., перераб. и доп. М: Машиностроение, 1972. 409с.

2.Богодухов СИ., Гребенюк В.Ф., Проскурин А.Д. Обработка упрочненных поверхностей в машиностроении и ремонтном производстве: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 2005. 256 с.

3.Богодухов СИ. Технологическая часть дипломных проектов в ремонтно-восстановительном производстве: Методические указания. Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. 85 с.

4.Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов. - 5-е издание, стереотипное. Перепечатка с четвертого издания 1983 г. — М.: ООО ИД «Альянс», 2007. 256с.

5.Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Справочник технолога-машиностроителя. Т.2 - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496с.

6.Нефедов Н.А., Осипов К.А., Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: Учеб. пособие для техникумов по предмету «Основы учения о резании металлов и режущий инструмент». -5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 448с.