диплом на тему разработка новых способов восстановления деталей двигателя внутреннего сгорания 23.03.03 26 год / Записка, аннотация / диплом на тему разработка новых способов ремонта деталей двигателя внутреннего сгорания

Сравнивая характеристики двух марок чугуна, берётся во внимание более высокий предел прочности у ВЧ60 и повышенная твёрдость по сравнению с ВЧ45, что положительно сказывается на износостойкости кулачка произведённого из ВЧ60.

Шейки (Рис. 8):

При работе в таких условиях, шейки должны обладать повышенной твёрдостью, низким коэффициентом трения скольжения относительно материала постелей распределительного вала, обычно это алюминий, и

стабильностью размеров при нагреве.

Беря во внимание, что распределительные валы изготавливают из чугуна марки ВЧ45, а выше были рассмотрены и сравнены характеристики чугуна ВЧ60 и ВЧ45. Следует, что материал ВЧ60 лучше подходит для изготовления шеек из-за своей повышенной твёрдости, по сравнению с ВЧ45,

и своим стабильным размерам при нагреве, по сравнению с легированными сталями (коэффициент расширения у чугуна ≈ 12·10-6 -1, против стали ≈

14·10-6 -1).

Передние и задние шейки (Рис. 9) так же будут изготовлены из чугуна ВЧ60, так как они работают в тех же условиях, что и кулачки и шейки.

Структура шаровидного графита внутри чугуна, действует как твёрдая смазка, что положительно сказывается на снижении коэффициента трения скольжения в паре чугун-алюминий. Хорошая стабильность размеров при нагреве, делает материал ВЧ60 более подходящим для изготовления шеек распределительного вала.

а б

Рисунок 9 – Задняя (а) и передняя (б) шейка коленчатого вала

2.2.2Выбор материала для создания фазорегулятора

Фазорегулятор (Рис.10):

Рисунок 10 – Фазорегулятор

Фазорегулятор испытывает ряд нагрузок:

крутящий момент от привода ГРМ — фазорегулятор передаёт крутящий момент от ремня/цепи ГРМ на распределительный вал;

ударные нагрузки при переключении режимов работы (резком изменении фаз газораспределения);

силы трения между лопатками ротора и корпусом в гидравлических муфтах;

циклические нагрузки при каждом переключении фаз газораспределения.

Учитывая влияние этих нагрузок подбирается материал с высокой износостойкостью, с высокой твёрдостью поверхности после улучшений и высокой прочностью для передачи крутящего момента. Эти требования относятся к ротору и корпусу фазорегулятора.

Под описанные условия подходит сталь марки 38Х2МЮА. Она обладает следующими свойствами:

предел кратковременной прочности (σв) – 930 МПа;

предел текучести (σт) – 785 МПа;

относительное удлинение (δ5) – 12 %;относительное сужение (ψ) – 60–70 %;ударная вязкость (KCU) – 780 кДж/м²;

твёрдость (HB) – 269-302 HB.

2.3 Разработка технологического процесса восстановления

распределительного вала газораспределительного механизма

Технология, требует тщательного подбора заготовки, расчёта режимов работы станков для обработки металла.

Шейка распределительного вала (Рис. 11) – это важный элемент газораспределительного механизма двигателя. Они обеспечивают вращение распределительного вала в подшипниках с минимальным трением и биением.

Рисунок 11 – Размеры шейки коленчатого вала

Требование к шейки коленчатого вала:не указанная шероховатость Ra 1,6;

твёрдость 56 – 60 HRC;

материал заготовки чугун ВЧ60 (ГОСТ 7293-85).

Анализ конструкции детали:

внешняя поверхность имеет стандартную цилиндрическую форму, что позволяет обрабатывать её на универсальных станках;

шестигранное отверстие в изделие делается на специализированном станке;

малые допуск требует использование прецизионного оборудования.

Тип заготовки – отливка круглого сечения диаметром 40 мм (ГОСТ

26358-84) и длиной 72 мм. При этом коэффициент использования материала составляет 36%. Припуски на диаметр составляют – 5 мм, с учётом последующим отбелом и шлифовкой. Припуск на длину 2 мм от каждой шейки. Требование – получить за раз три шейки.

Учитывая описанные выше условия и требования к детали и заготовки,

получаем такую последовательность операций, изложенных в таблице 1.

Таблица 1 – Последовательность операций по обработке шейки

коленчатого вала

Характеристики операций

Операция 05. Токарная черновая.

Режимы резания:

глубина резания: t = 2 мм;

подача: обработка чугуна резцом из ВК6, S = 0,25 мм/об.

Расчёт скорости резания V:

(1)

= 243 – коэффициент для чугуна ВЧ60;

= 0,2 , = 0,15 , = 0,35;

= 60 мин – период стойкости инструмента;

– поправочный

коэффициент.

Частота вращения шпинделя :

Силы резания:

(2)

Мощность резания:

Необходимая мощность на валу двигателя:

Операция 10. Токарная чистовая.

Базирование: по наружной поверхности в 3-кулачковом патроне.

Режимы резания:

глубина резания: t = 0,25 мм;

подача: обработка чугуна резцом из Т30К4, S = 0,08 мм/об;

скорость резания: V = 100 об/мин.

Частота вращения шпинделя :

Силы резания:

= 292 , ;

Мощность резания:

Необходимая мощность на валу двигателя:

Операция 15. Сверление.

Режимы резания:

глубина резания: t = 3 мм;

подача: обработка чугуна резцом из Р6М5, S = 0,08 мм/об;

глубина сверления: l = 70 мм;

стойкость сверла: Т = 35 мин.

Скорость подачи:

Скорость резания:

Частота вращения шпинделя :

Расчёт крутящего момента:

Расчёт мощности резания:

Необходимая мощность на валу двигателя:

Операция 20. Электроэрозионная обработка отверстия.

Значения режима резания для электроэрозионной резки:

длина реза: L=82,2 мм;

толщина заготовки: H = 70 мм;

скорость обработки для чугуна ВЧ60: V = 150 мм2.

Для достижение шероховатости отверстия Ra 1,6 нужно произвести два прохода по контуру: черновой и чистовой.

Параметры для чернового прохода, для данной заготовки:

ток: I = 4 А;

напряжение: U = 150 В;

длительность импульса (Ton): 2 мкс;

пауза между импульсами (Toff): 50 мкс;

обеспечиваемая шероховатость: Ra = 6,3 мкм.

Параметры для чистового прохода, для данной заготовки:

ток: I = 3 А;

напряжение: U = 100 В;

длительность импульса (Ton): 0,5 мкс;

пауза между импульсами (Toff): 30 мкс;

обеспечиваемая шероховатость: Ra = 1,6мкм.

Операция 25. Термическая обработка поверхности – отбел.

Закалка будет осуществляться токами высокой частоты при вращении заготовки. Параметры закалки:

вращение заготовки 80 об/мин;

передвижение индуктора 12 мм/с.

Параметры индуктора:

мощность генератора 20 кВт;

частота тока 60 кГц;

индуктор спиральный, медный, с зазором 3 мм до поверхности.

При этих параметрах, нагрев должен быть 1000 на поверхности заготовки. При заданной частоте и мощности индуктора, отбел поверхности будет на глубину материала 1,2 - 1,5 мм. Основной материал заготовки сохранит пластичность, а поверхность приобретёт повышенную износостойкость, так как твёрдость на поверхности будет составлять 56 – 60 HRC.

После закалки обязателен отпуск для избавления от внутренних напряжений. Отпуск будет осуществляться при температуре 200 и

временем выдержки 1,5 часа.

Операция 30. Шлифование.

Расчёт режимов резания:

ширина шлифовального круга: B = 20 мм;

диаметр шлифовального круга: Dк = 400 мм;

окружная скорость круга: Vк = 22 м/с;

окружная скорость заготовки: Vз = 20 м/мин;

глубина резания: t = 0,25 мм.