2. Основная часть
Сварное изделие «Рычаг нижний стабилизатора» (рис. 1) служит для жесткой фиксации кузова автосамосвала «КамАЗ» различных модификаций (рис. 2-3). При эксплуатации изделие подвергается статическим, динамическим и вибрационным нагрузкам, а так же - воздействию внешней среды. Сварная конструкция относится к 1 классу ответственности по ОСТ 23.2.429-80, т.е. при разрушении любых сварных соединений происходит полная потеря её работоспособности и возникает возможность аварии.
Рисунок 1- 3D-модель конструкции в заводском исполнении
Технологический процесс сборки-сварки изделия «Рычаг нижний стабилизатора» осуществляется на ОАО «НЕФАЗ» в цехе № 2. Заготовки деталей выполняются в следующих цехах:
- № 1 – прессовоштамповый (гибка);
- № 32 – заготовительный (резка);
- № 4 – заготовительный (сверление отверстий, фрезеровка, нарезка резьбы);
- № 31 – лазерная резка.
Перечень необходимых деталей – основание нижнего рычага, швеллер нижний, перемычка нижняя, перемычка, труба крестовины, трубка, панель нижнего рычага, ловушка рычага, косынка усилителя средняя.
Рисунок 2 - Автосамосвал «КамАЗ -6522»
Рисунок 3 – Схема автосамосвала
В качестве основного материала применялся листовой прокат из стали 09Г2С ГОСТ 19281-89. Её химический состав и механические свойства приведены в таблицах 1 и 2. Сталь относится к первой группе свариваемости, т.е. сваривается всеми способами дуговой сварки без ограничений с применением нахлесточных, тавровых, угловых соединений.
Таблица 1 - Химический состав стали, % [1]
C |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
N |
Cu |
As |
не более |
|||||||||
до 0,12 |
0,5 – 0,8 |
1,3 – 1,7 |
0,3 |
0,04 |
0,035 |
0,3 |
0,008 |
0,3 |
0,08 |
Таблица 2 - Механические свойства при Т=20oС [1]
Сортамент
|
Размер |
σв |
σT |
δ |
KCU |
мм |
МПа |
% |
кДж / м2 |
||
Лист, ГОСТ 5520-79 |
4 |
430-490 |
265-345 |
21 |
590-640 |
Изделие выполнялось аргонодуговой сваркой с применением следующих сварочных материалов - газовой смеси К10 (90% Ar + 10 % CO2) и сварочной проволоки Св-08Г2С диаметром 1,6 мм.
Масса готового изделия составляла 82,3 кг. Перемещение осуществлялось с применением грузоподъемных механизмов.
После длительного изучения технологических процессов изготовления деталей и конструкции в целом мы решили рассмотреть варианты снижения массы конструкции при сохранении эксплуатационных свойств.
В результате поиска решения мы предлагаем частично заменить заготовки из листового проката на заготовки из трубного проката сечением 80*60*4 мм, а также уменьшить количество деталей. Перечень деталей - косынка усилителя средняя, втулка, труба силовая, перемычка нижняя, перемычка, труба крестовины, трубка, усилитель передний, ловушка рычага, ловушка рычага крайняя. Чертежи сборочных единиц приведены в приложении 1.
В результате усовершенствования конструкции сократился, «упростился» маршрут их изготовления – исключается лазерная резка.
Рисунок 4 - 3D-модель конструкции «Рычаг нижний стабилизатора»
после усовершенствования
Материал трубного проката остался прежним, но его механические свойства выше (таблица 3).
Таблица 3 – Механические свойства при Т=20oС [1]
Сортамент
|
Размер |
σв |
σT |
δ |
мм |
МПа |
% |
||
Трубы, ГОСТ 10705-80 |
|
490 |
343 |
20 |
При этом повышается жесткость конструкции, что имеет для неё немаловажное значение из-за высокой ответственности.
Технология сварки при изготовлении конструкции «Рычаг нижний стабилизатора» не изменяется. Сварка осуществляется с применением нахлесточных, тавровых и стыковых соединений. Чертеж изделия приведен в приложении 2.
В результате проведенных мероприятий масса изделия значительно снизилась и составила 45,62 кг.