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

Сборка

Сборка распределительного вала (Рис. 17) осуществляется из описанных выше деталей и бесшовной трубы диаметром 24 мм, с толщиной стенки 4мм. Сборка будет основываться на холодной пластической деформации трубы - гидроформирование, под воздействием давления жидкости в пресс форме (Рис. 16), которая чётко позиционирует детали относительно друг друга и придаёт точную геометрию изделию.

Рисунок 16 - Пресс форма: 1 - позиция передней шейки; 2 - позиция задней шейки; 3 - позиции кулачков; 4 - позиции шеек; 5 - позиция заготовки вала

Произведённые детали вкладываются в пресс форму на свои позиции,

сквозь них пропускается бесшовная труба диаметром 24 мм, с толщиной стенки 4 мм, из марки стали Н18К8М5Т.

Две половины пресс-формы совмещаются и скручиваются 21 болтом М18, классом прочности 10.9. Такой выбор диаметра, количества и класса прочности болтов обуславливается высоким давлением жидкости при процессе гидроформирования.

Расчёт давления жидкости для холодной деформации

Исходные данные:

наружный диаметр до деформации: D1 = 24 мм;

толщина стенки: S = 4 мм;

внутренний диаметр до деформации: d1 = D1−2S = 24−2 4 = 16 мм;

наружный диаметр после деформации: D2 = 27,13 мм;

материал: сталь Н18К8М5Т в нетермообработанном состоянии;предел текучести: σ0,2 ≈ 850 МПа;предел прочности: σв ≈ 1100 МПа.

Расчёты

Внутренний радиус:

Наружный радиус:

Формула Ламе без внешнего избыточного давления:

Расчёт давления для начала пластической деформации:

Приравниваем напряжение к пределу текучести: , из чего следует:

Это давление, которое приведёт к началу пластической деформации при 20 .

Оценка для пластической деформации:

Используется формула для давления при раздаче трубы:

Суммарное ориентировочное давление:

Проверка по критерию Мизеса:

Сравнение с пределом прочности: . Из этого следует, что труба выдерживает холодное пластическое деформирование,

однако полученные данные слишком близки к пределу прочности. Но при холодном деформирование сплава Н18К8М5Т, происходит упрочнение и внутренние изменения, поэтому предел прочности возрастает постепенно на

20% - 25% от начального значения предела прочности. Если взять во внимание, что расчёты производились при температуре 20 , а на практике жидкость будет температурой 80 , при таких значениях температуры предел текучести уменьшится на 5% - 8%.

Рисунок 17 – Распределительный вал в сборе

После операции гидроформирования не требуется последующая

обработка.

2.4 Разработка технологического процесса восстановления

фазорегулятора газораспределительного механизма

Фазорегулятор (Рис. 19) основывается на работе давления жидкости,

поэтому к нему предъявляются требования высокой точности, чтобы не происходило потери давления. Особенно такие требования предъявляются прилегающим плоскостям (Рис. 18 и Рис. 19), они должны иметь низкую шероховатость и высокую точность геометрии.

Рисунок 18 - Прилегающие плоскости ротора фазорегулятора.

Рисунок 19 - Прилегающие плоскости корпуса фазорегулятора.

Рисунок 19 - Эскиз ротора фазорегулятора.

Параметры детали:

не указанная шероховатость Ra 1,6;материал сталь марки 38Х2МЮА.

Анализ конструкции детали:

деталь имеет сложную геометрическую форму, на ней присутствую канавки и отверстия;

малые допуск требует использование прецизионного оборудования.

Для создания детали не будет применяться цельная заготовка.

Основной процесс изготовления будет основываться на 3D печати, с

последующей шлифовкой прилегающих поверхностей.

Учитывая описанные выше условия и требования к детали, получаем такую последовательность операций, представленной в таблице 5.

Таблица 5 – Последовательность операций по обработке ротора

фазорегулятора

Операция 05. Печать на 3D принтере.

Печать производится на 3D принтере по технологии DMLS. Эта технология позволяет получить деталь, которая будет соответствовать требованиям прочности, точности и шероховатости необработанных поверхностей.

Применение печати обуславливается сложной геометрией детали, она имеет множество масляных каналов, сложные радиусы. 3D печать может всё это воспроизвести автоматизировано за один рабочий цикл без вмешательства человека.

Материалом для печати является порошок из марки стали 38Х2МЮА,

который послойно наносится на рабочую поверхность.

После печати высота заготовки будет 26,5 мм, а не 26 мм – припуск на сторону 0,25 мм, это обуславливается припуском для шлифовки прилегающих поверхностей, для достижения требуемой шероховатости.

Операция 10. Шлифование.

Шлифование будет проводиться в три этапа – черновое шлифование,

получистовое шлифование, чистовое шлифование.

Общие значения:

ширина шлифовального круга: B = 20 мм;

диаметр шлифовального круга: Dк = 200 мм.

Этап 1: Черновое шлифование.

Режимы резания:

продольная подача: S = 8 мм/ход;

скорость поступательного движения заготовки: Vз = 10 м/мин;

глубина резания: t = 0,01 мм:

припуск на этом этапе: z = 0,15 мм;

количество проходов: 15.

Мощность резания:

Этап 2: Получистовое шлифование.

Режимы резания:

продольная подача: S = 4 мм/ход;

скорость поступательного движения заготовки: Vз = 15 м/мин;

глубина резания: t = 0,005 мм:

припуск на этом этапе: z = 0,08 мм;

количество проходов: 16.

Мощность резания:

Этап 3: Чистовое шлифование.

Режимы резания:

продольная подача: S = 3 мм/ход;

глубина резания: t = 0,001 мм:

скорость поступательного движения заготовки: Vз = 18 м/мин;

припуск на этом этапе: z = 0,02 мм;

количество проходов: 20.

Мощность резания:

Повторить операцию шлифование с параллельной плоскостью детали.

Корпус (Рис. 20):

Рисунок 20 - Эскиз корпуса фазорегулятора

Параметры детали:

не указанная шероховатость Ra 1,6;

материал сталь марки 38Х2МЮА.

Анализ конструкции детали:

деталь имеет сложную геометрическую форму;

малые допуск требует использование прецизионного оборудования.

Тип заготовки – кругляк диаметром 100 мм и длиной 26,5 мм. При этом коэффициент использования материала составляет 25%.

Учитывая описанные выше условия и требования к детали, получаем такую последовательность операций, представленных в таблице 6.

Таблица 6 – Последовательность операций по обработке корпуса

фазорегулятора

Все описанные операции в таблице 6 были описаны ранее, они

полностью совместимы с режимами данной обработки.

2.5Расчёт прочностной характеристики

распределительного вала механизма газораспределения

Предметами расчёта будут оригинальный вал, сделанный из ВЧ45 и

вал, создание которого описывалось в работе.

Рассчитываться будут такие показатели, как жёсткость стрелы прогиба,

напряжение смятия кулачка и скручивание. По итогу расчёта будет построена сравнительная характеристика двух распределительных валов.

Стрела прогиба для распределительного вала под кулачком:

(4)

– наибольшая сила, передающаяся от клапана кулачку, Н; a, b –

расстояние от шеек до кулачка, мм; E – модуль Юнга, МПа; l – расстояние между шейками распределительного вала, мм; d – наружный диаметр распределительного вала, мм; δр – внутренний диметр распределительного вала, мм.

Рисунок 21 - Схема нагружения распределительного вала

Наибольшая сила, передающаяся от клапана кулачку, имеет формулу:

(5)

где Fпр0 – сила упругости пружины закрытом клапане, Н; pb1 – давление газов в цилиндре, Па; pr – давление в выпускном коллекторе, Па; d1 – диаметр тарелки клапана, м; dr – диаметр горловины седла клапана, м; ω – частота вращения распределительного вала, с-1; r0 – радиус начальной окружности кулачка, м; r1 – радиус первого участка кулачка, м; Mт – масса движущихся деталей ГРМ, приведённых к кулачку, кг.

Подставляем значения: