Проект восстановления коленчатого вала ЗИЛ 130 с применением ультразвукового упрочнения

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение 2

1.Анализ хозяйственной деятельности производственного

объединения «Новосибавторемонт» 4

2. Анализ восстановления коленчатого вала

двигателя ЗИЛ – 130 6

3. Анализ способов ППД 15

4.Выводы 36

5.Рачет объема работ 37

6.Проектирование технологического процесса восстановления

коленчатого вала ЗИЛ-130 39

6.1.Разработка маршрутной технологии 39

6.2.Определение количества работающих

на каждом рабочем месте 48

6.3.Расчет количества рабочих постов 51

6.4.Расчет количества оборудования 53

6.5. Расчет производственных площадей 56

6.6. Расчет отопления, вентиляции, освещения,

водоснабжения 57

7. Конструкторская часть 62

8. Безопасность жизнедеятельности 71

9.Расчет экономической эффективности 77

Литература 81

Введение.

Одним из важнейших направлений в переходе народного хозяйства на рыночные

отношения является повсеместное, рациональное использование сырьевых,

топливно-энергетических и других материальных ресурсов. Усиление работы в

этом направлении рассматривается как неотъемлемая часть экономической

стратегии, крупнейший рычаг повышения эффективности производства во всех

звеньях народного хозяйства.

Одним из самых крупных резервов экономии и бережливости выступает

восстановление изношенных деталей. Восстановление изношенных деталей машин

обеспечивает экономию высококачественного материала, топлива,

энергетических и трудовых ресурсов.

Для восстановления трудоспособности изношенных деталей требуется в 5-8

раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых

деталей [1].

По данным ГОСНИТИ 85% деталей восстанавливают при износе не более 0,3

мм., т.е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия

незначительной толщины.

Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми, во многих

случаях, остается низким. В тоже время имеются такие примеры, когда ресурс

восстановленных прогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса

новых деталей [2].

Основа повышения качества – применение передовых технологий

восстановления деталей.

При восстановлении коленчатых валов двигателей возникает необходимость

изыскания новых, более прогрессивных способов восстановления, которые

смогли бы повысить ресурс деталей при сравнительно низких затратах.

В проекте сделан глубокий анализ различных способов восстановления

упрочнения поверхностным пластическим деформированием коленчатых валов.

Одним из наилучшим способом является ультразвуковое упрочнение после

наплавки под слоем флюса.

Исходя из этого, в проекте разработан технологический процесс

восстановления, модернизировано универсальное оборудование для УЗУ, сделана

технико-экономическая оценка предполагаемой конструкции и всего проекта в

целом.

1.Анализ хозяйственной деятельности производственного объединения

«Новосибирскавторемонт».

Производственное объединение «Новосибирскавторемонот» расположено в

центральной части города. Оно состоит из 4 филиалов. Данный проект

разработан на базе филиала № 3. Цех по ремонту двигателей данного филиала

был построен в 1954 году, и занимает территорию около 2500 м2.

Филиал № 3 производственного объединения «Новосибирскавторемонт»

расположен в Центральном районе вблизи станции метро «Красный проспект».

Климат в районе расположения цеха резко континентальный с холодной

зимой и жарким летом. Продолжительность безморозного периода 100 – 110

дней.

1.1.Анализ технико-экономических показателей цеха.

Полноценная работа цеха по ремонту двигателей во многом зависит от

технико-экономических показателей.

В таблице 1.1. приведена калькуляция по цеху ремонта двигателей филиала

№ 3 п/о «Новосибирскавторемонт».

Таблица 1.1. Технико-экономические показатели.

|№ |Показатель |2001 |2002 |2003 |

| | |г. |г. |г. |

|1 |Программа ремонта двигателей, шт.: | | | |

| |ГАЗ – 53 |400 |300 |300 |

| |ГАЗ – 672 |300 |350 |200 |

| |ГАЗ – 24 |300 |300 |300 |

| |ЗИЛ – 130 |- |150 |150 |

|2 |Численность работающих. |65 |58 |47 |

|3 |Товарная продукция, млн. руб. |23,5 |35,2 |70 |

|4 |Прибыль, млн. руб. |1 |5 |10 |

|5 |Себестоимость восстановления коленчатого |150 |300 |425 |

|6 |Трудоемкость, чел/час. |9,3 |9,3 |9,3 |

1.2.Анализ организации ремонта двигателей.

Цех работает по пятидневной рабочей неделе с двумя выходными днями.

Продолжительность работы – 8 часов.

В настоящее время цех осуществляет капитальный ремонт двигателей,

занимается восстановлением коленчатых валов, гильз цилиндров и т.п.

Технологические процессы механизированы с применением

специализированного оборудования, приспособлений и инструмента.

Технологический цикл – замкнутый цикл, который характеризуется

выполнением всех необходимых работ в одном производственном помещении,

начиная от приемки ремонтного фонда и оканчивая выдачей готовой продукции.

Обеспечение участка сборки двигателей запасными частями ведется через

центральный склад производственного объединения «Новосибирскавторемонт».

Узким местом ремонта двигателей, в частности восстановление коленчатых

валов, является низкий восстановительный ресурс. Это обусловлено

применением отсталой технологии, не отвечающей современным требованиям.

В связи с этим в проекте сделан глубокий анализ существующих методов

восстановления и упрочнения (ППД) и выбраны наиболее прогрессивные

способы, на основании которых построен данный дипломный проект.

2. Анализ восстановления коленчатого вала двигателя ЗИЛ – 130.

2.1. Наплавка под слоем флюса.

В общем объеме работ по восстановлению деталей на ремонтных предприятиях

наплавка под слоем флюса составляет 32 % [2].

При такой наплавке в зону горения дуги (рис. 2.1.) подают сыпучий флюс,

состоящий из мелких крупиц зерен.

[pic]

Рисунок 2.1. Схема автоматической наплавки.

1-напловляемая деталь;

2-эластичная оболочка;

3-бункер с флюсом;

4- мундштук;

5-электрод;

6-электрическая дуга;

7-шлаковая корка.

Под воздействием высокой температуры часть флюса плавится, образуя вокруг

дуги эластичную оболочку, которая надежно защищает расплавленный метал от

действия кислорода и азота.

Автоматическая наплавка эффективна в трех случаях, когда необходимо

наплавить слой толщиной более 3 мм, глубокое проплавление нежелательно,

т.к. оно увеличивает деформацию детали [1,3].

Главным фактором, влияющим на глубину проплавления, является сила тока.

Влияние на глубину проплавления оказывает относительное размещение

электрода и детали. В практике применяют наплавку углом вперед, при которой

глубина проплавления меньше, чем при наплавке углом назад. Глубина

проплавления также уменьшается с увеличением вылета электрода.

Качество наплавленного металла и его износостойкость зависят от марки

электродной проволоки, флюса и режима наплавки. Сварочные наплавочные

проволоки, применяемые при восстановлении коленчатых валов, сведены в

таблицу 2.1:

Таблица 2.1.Сварочные и наплавочные проволоки.

|и. | |и, мм. | |наплавки |

|1 |Установка ОКС – 5523 ГОСНИТИ |2 |3,2 · 0,82 |5,25 |20 |

|2 |Станок круглошлифовальный 3В423|4 |3,5 · 2,1 |29,4 |40 |

|3 |Ультразвуковой генератор |1 |0,72 · 0,58|0,42 |15 |

| |УЗГ-1-4 | | | | |

|4 |Машина моечная ОМ-5288 |1 |2 · 2 |4 | |

|5 |Пресс 6328 |1 |2 · 0,8 |1,6 | |

|6 |Станок токарно-винторезный 1К62|2 |2,5 · 1 |4 |20 |

|7 |Контрольно-испытательный стенд |1 |1,5 ·1 |1,5 | |

|8 |Печь шахтная СШО 10,10/10 М1 |1 |2 · 2 |4 | |

|9 |Станок балансировочный КИ – |1 |1,5 · 0,8 |1,2 | |

| |4274 | | | | |

|10 |Тумбочка для инструмента |4 |0,6 · 0,4 |1,44 | |

|11 |Шкаф для инструмента |2 |1,6 · 0,4 |1,24 | |

6.5. Расчет производственных площадей.

Расчет производственных площадей производится по площади занятой

оборудованием и по переходным коэффициентам [6]:

F= ?Fo ·R (12)

Значение коэффициента R для основных участков [10]:

. механический – 3,5,

. сварочно-наплавочный – 5,5,

. термический – 5,5,

. моечный – 4,5.

По формуле 12 рассчитываем общую площадь участка.

F=(5,25+0,7) ·5,5+(29,4+5+1,5+1,2+1,44) ·3,5+4 ·4,45+4 ·5,5=214 м2.

6.6. Расчет отопления, вентиляции, освещения, водоснабжения.

6.6.1. Расчет отопления.

Теплопотери Qo (Вт) через наружное ограждение здания [18]:

Qo=qo ·VH ·(tв-tn), где (13)

qo=0,75…0,64 Вт/(м3 ·оС) – удельная тепловая характеристика здания,

VH=2075 м3- наружный объем здания или его отапливаемого участка, м3,

tв=15 оС,

tn = -38 є С – расчетная наружная температура воздуха.

Qo=0,7 ·2075 ·(15+38)=76982 Вт.

Количества тепла Qв (Вт), необходимое для возмещения теплопотерь

вентилирования помещения [18]:

Qв = qв · Vн ·( tв- tн), где (14)

qв = 0,9…1,5,

tн = -19 є С- расчетная наружная температура воздуха для вентиляции.

Qв = 0,9·2075·(15+19)=63495 Вт.

По суммарным теплопотерям находим тепловую мощность [18]:

Рк = (1,1…1,15) ·?Q·10-3 (15)

Рк = 1,1·(76982+63495) ·10-3=154,4 кВт.

Потребность в топливе Q (кг) на отопительный период можно приблизительно

посчитать [18]:

Q = qy·V· (tв- tн), где (16)

qy = 0,245 кг (м3 ·є С) – годовой расход условного топлива,

затрачиваемого на повышение температуры на 1є С в 1 м3 отапливаемого

помещения.

Q = 0,245 · 2075 ·(15+38) = 26946,8 кг = 27 т.

6.6.2. Расчет вентиляции.

В соответствии с санитарными нормами в помещении должна быть

предусмотрена естественная вентиляция, осуществляемая через вытяжные

каналы, шахты, форточки и фрамугу зданий.

Через местные отсосы должны удалятся пыль и газы, образующиеся при

автоматической сварки и наплавке под слоям флюса длиной 250-300 мм [17].

Количество воздуха W(м3), удаляемого местным отсосом, определяем [17]:

W = k ·3?A, где (17)

А = 200 А – при наплавке шатунных шеек сила сварочного тока, а при

наплавке коренных шеек А = 260 А.

К = 12 – коэффициент для щелевого отсоса.

W = 12 ·3?200 = 70,2 м3,

W = 12 ·3?260 = 76,6 м3.

Производительность вентилятора [17]:

Wв = k3 · ?W, где (18)

k3 = 1,3…2,0 – коэффициент запаса.

Wв = 2 ·(70,2+76,6)=294 м3/ч.

[pic]

Рисунок 5.61 - Схема вентиляционной системы.

L1,L2,L3 – длина рукавов. L1 = 2 м, L2 = 2,5 м, L3 = 0,5 м.

Потери напора на прямых участках [18]:

Нпп = ??·li·pв·Vср2/dт, где (19)

?? – коэффициент, учитывающий сопротивление труб, ??=0,02,

Vср - средняя скорость воздуха на рассчитываемом участки воздушной сети

(для прилегающих к вентилятору участков равен 8…12 м/сек),

li - длина участка трубы,

dt = 0,1 м – принимаемый диаметр трубы.

1 Участок. L=2 м, Нпп.= 0,02·2·1,23·122/2/0,1=35,42 Па.

Рассчитываем местные потери Нм (Па) напора в переходах, коленах и др.:

Нм = 0,5·?м·Vcр2 ·rв (20)

?м(900) = 1,1

Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па

2 Участок.L = 2,5 м, Нпп.= 0,02·2,5·1,23·122/2/0,1=44,28 Па.

Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па.

3 Участок. L = 0,5 м, Нпп.= 0,02·0,5·1,23·122/2/0,1= 8,85 Па.

Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па.

Определяем суммарные потери потока на линн:

?Нуч = Нв = 35,42+97,4·3+44,28+8,85=558 Па.

Рассчитываем мощность электродвигателя для вентилятора:

Pqв = Нв·Wв/(3,6·106·?в· ?n) (21)

Pqв = 558·294/(3,6·106·0,9·0,45) = 0,1 кВт.

По номограмме выбираем центральный вентилятор серии Ц4-70 [17]. Обороты

вентилятора nв=830 об/мин.

6.6.3. Расчет освещения производственного участка.

Проверочный расчет естественного освещения участка. При расчете

принимается боковое освещение (через окна в наружных стенах).

суммарная площадь световых проемов рассчитывается [17]:

?Sб = Sn·lmin· ?о/(100·ro·kl), где (22)

Sn – площадь пола помещения,

lmin = 1,5 – нормируемое значение при боковом освещении,

?о = 1,5 – световая характеристика окна,

kl = 1 - коэффициент учитывающий затемнение окна,

ro = 0,3 – общий коэффициент светопропускания оконного проема с учетом

его загрязнения,

rl = 3 – коэффициент учитывающий влияние отражения света.

По формуле 22 находим:

?Sб = 200·1,5·1,25/(100·0,3·3) = 42 м2.

Суммарная площадь световых проемов (окон) равна 50 м2. Следовательно,

естественное освещение соответствует расчетным нормам.

6.6.4. Расчет искусственного освещения.

Предусматривается комбинированная система освещения. Рекомендуемая общая

освещенность 300 ЛК. При расчете высоты подвеса светильника используется

рисунок 2.

[pic]

Рисунок 6.6.2 – Схема расчета высоты подвеса светильников.

Высота подвеса светильника [18]:

Нп = Н – (hc+hp), где (23)

Н = 8,4 м. – высота помещения,

hc = 1,2 м,

hp =1,2 м.

По формуле (23) находим:

Нп = 8,4-(1,2+1,2)=6 м.

Расстояние между центрами светильника «Универсаль» принимаем 3 м. При

симметричном расположении светильников по вершинам квадрата их количество

равно [18]:

nc=Sn/l2=220/9=25 шт.

[pic]

Рисунок 6.6.3. - Тип светильника «Универсаль».

Рассчитываем световой поток Фл (мм), который должна излучать каждая лампа

(при заданном количестве ламп) [18]:

Фл = К·Sn·Е/(nc· ?с · z), где (24)

К = 14 – коэффициент запаса,

?с = 0,45 – коэффициент использования светового потока,

z = 0,65 – коэффициент не равномерности.

Определяем: Фл = 1,4·220·300/(25·0,45·0,65)=12600 Лм.

Подбираем лампы типа НГ мощностью 750 Вт.[18]

Суммарная мощность ламп равна 18,75 кВт.[18]

6.6.5. Расчет расхода воды.

Расход воды на бытовые и хозяйственные нужды определяем [11]:

Qбн = 25·p·Кр, где (25)

25 – расход воды на одного человека,

р = 10 чел –число рабочих.

Qбн = 25·10·20=5000=5м3.

При мойке коленчатых валов в моечной машине расходуется 0,08 м3/ч воды

[11]. При УЗУ расход воды для охлаждения магнитострикционного

преобразователя составляет не более 10 л/мин. Для приготовления эмульсии

воды берут из расчета 4 л в смену на один металлорежущий станок, поэтому

расход воды составит [11]:

Qвд = 4·Sт/8·1000, где (26)

Sт = 7 – принятое количество станков.

Qвд=4·7/8000=0,0035 м3/ч.

Месячный расход воды на производственные нужды [11]:

Qм = ?Q·Фдо, где (27)

?Q – суммарный часовой расход воды.

Qм = (0,08+0,6+0,0035)·152 = 104 м3.

7. Конструкторская часть.

В процессе разработана установка (приспособление) для УЗУ коленчатых

валов двигателя ЗИЛ-13О, которая монтируется на поперечных салазках [4]

суппорта станка Общий вид показан на рис. 7.1.

[pic]

Рисунок 7.1. Схема ультразвукового упрочнения.

1. обрабатываемая деталь;

2. рабочая часть инструмента;

3. концентратор (волновод);

4. ультразвуковой концентратор;

5. магнитострикционный преобразователь;

6. направляющий суппорт.

7.1. Схема процесса.

При обычном ультразвуковом упрочнении инструмент (рис 7.1.) под действием

статической и значительной ударной силы, создаваемой колебательной

системой, пластически деформирует поверхностный слой детали.[4]

Основные элементы акустического узла (головки) и их взаимосвязь:

Основным рабочим механизмом ультразвукового приспособления является его

акустический узел, блок — схема которого показана на рис. 7.2.

[pic]

Рисунок 7.2. Упрощенная схема акустического узла.

1. концентратор;

2. электромеханический преобразователь;

3. электрический генератор.

Основной функцией этого узла является приведение рабочего торца

инструмента в колебательное движение. Необходимую для этого энергию он

получает от электрического генератора 3. Эта энергия преобразуется в

электромеханическом преобразователе 2 (рис 7.2) в энергию упругих

колебаний, так что преобразователь или, как его часто называют, вибратор

(излучатель) попеременно удлиняется и укорачивается. Однако амплитуда

получаемых ультразвуковых колебаний обычно оказывается недостаточной для

осуществления УЗУ, поэтому к торцу колеблющегося преобразователя

присоединяется концентратор 1, представляющий собой акустический волновод,

форма которого побирается таким образом, что бы на его выходном конце

амплитуда колебаний увеличилась в нужной пропорции к амплитуде колебаний

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Проект восстановления коленчатого вала ЗИЛ 130 с применением ультразвукового упрочнения

Проект восстановления коленчатого вала ЗИЛ 130 с применением ультразвукового упрочнения

ИНТЕРЕСНОЕ