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

Расчёт прогиба для оригинального распределительного вала:

Расчёт прогиба для изготовленного распределительного вала:

Стрела прогиба не должна превышать значения 0,02 – 0,05 мм. Как видно из расчётов, оба распределительных вала соответствуют этому критерию, однако теоретически, произведённый вал обладает большей жёсткостью.

Напряжения смятия кулачка:

(6)

где bк – ширина кулачка, мм; FTmax – максимальная сила действующая на кулачок, Н; r1 – радиус кривизны профиля кулачка в точке касания его с толкателем, мм;

Подставляем значения:

Расчёт напряжения смятия для оригинального распределительного

вала:

Расчёт напряжения смятия для произведённого распределительного

вала:

Из расчётов на напряжение смятия следует, что оба распределительных вала проходят проверку на напряжение смятия кулачка, однако произведённый вал, теоретически справляется лучше, так чугун марки ВЧ60

имеет чуть меньшее значение модуля Юнга, чем чугун марки ВЧ45, из которого произведён оригинальный распределительный вал.

Касательное напряжение:

(7)

где Mp max – максимальный момент воздействующий на кулачок, Н; Wкр –

момент сопротивлению кручению расчётного сечения. Так как оригинальный вал является сплошным, для него формула:

(8)

Для произведённого вала, так как он является полым, равняется:

(9)

Рисунок 22 - Длина плеча кулачка

(10)

где φ – длина плеча, м. Множитель на два учитывает, что одновременно два кулачка поднимают два клапана. Подставляем полученные формулы:

Для сплошного вала:

Для полого вала:

При анализе данных вычислений можно сделать вывод, что произведённый вал испытывает большие касательные напряжения при работе, чем оригинальный. Это закономерно для данной конструкции.

Напряжение изгиба для сплошного вала:

Напряжение изгиба для полого вала:

Суммарное напряжение:

(11)

Для сплошного вала:

Для полого вала:

По итогам расчётов суммарное напряжение выше у произведённого вала, чем у оригинального, однако напряжение не должно превышать значений 300 МПа. Следует, что оба распределительных вала прошли проверку.

Запас прочности для пластичных материалов (для произведённого

вала):

Запас прочности для хрупких материалов (для оригинального вала):

Можно сделать вывод из произведённых расчётов на прочность, что хотя и произведённый вал имеет более высокое суммарное напряжение, по сравнению с оригинальным, однако запас прочности полого распределительного вала превосходит запас прочности сплошного распределительного вала, что нивелирует повышенные напряжения.

3 ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Подбор оборудования будет осуществляться на характеристиках

мощности резания, требованиях точности исполнения детали и сложностях

операций.

3.1Подбор оборудования для токарных операций

Токарной станок должен обладать достаточной мощностью,

соответствовать режимам скорости вращения шпинделя и точностью обработки. Немаловажным является и подбор режущего инструмента, он обеспечивает нужную шероховатость поверхности, а также является важным звеном в гарантирование точности обработки.

Подбор будет произведён по операциям на отдельных деталях, так как требования по их обработке являются разными и будет делиться по чистоте исполнения.

Оборудование для токарной обработки шейки:

Характеристики операции «токарная черновая»:

мощности резания – 2,3 кВт;

скорости вращения – 1000 об/мин;

шероховатость – 3,2 мкм;

диаметр заготовки – 40 мм;

класс точности – повышенный.

Заготовка позиционируется с помощью трёх кулачкового патрона ГОСТ 2675-80. Резец для данной операции берётся проходной упорный (Рис.

23), режущий материал пластины сплав ВК6 с углами заточки:

.

Рисунок 23 - Проходной упорный резец

Характеристики операции «токарная чистовая»:

мощности резания – 0,12 кВт;

скорости вращения – 900 об/мин;

шероховатость – 1,6 мкм;

диаметр заготовки – 35,5 мм;

класс точности – повышенный.

Заготовка позиционируется в том же патроне, что и при черновой обработке. Резец для данной операции берётся проходной отогнутый (Рис.

24), режущий материал пластины сплав ВК6М с углами заточки:

.

Рисунок 24 - Проходной отогнутый резец

Выбор таких видов резцов складывается из целей обработки.

Проходной упорный резец позволяет подрезать торец и снять большой слой металла за один проход. Проходной резец, из-за своей формы обладает повышенной жёсткостью, что повышает точность обработки.

Материал режущей части подобран с учётом свойств обрабатываемого материала. Чугун марки ВЧ60, из-за содержания графита шаровидной формы, подвергает режущую кромку абразивному износу, в свою очередь сплавы ВК6 и ВК6М устойчивы к подобному износу.

Оборудование для токарной обработки передней шейки:

Характеристики операции «токарная черновая»:

мощности резания 4,49 кВт;

скорости вращения – 650 об/мин;

шероховатость – 3,2 мкм;

диаметр заготовки – 55 мм;

класс точности – повышенный.

Заготовка так же позиционируется в трёх кулачковом патроне, как и при изготовлении шеек. Резец для данной операции берётся проходной упорный, материал и углы заточки идентичны, что и при обработке шейки.

Характеристики операции «токарная чистовая»:

мощности резания – 0,4 кВт;

скорости вращения – 1200 об/мин;

шероховатость – 1,6 мкм;

диаметр заготовки – 50,5мм;

класс точности – повышенный.

Заготовка позиционируется в том же патроне, что и при черновой обработке. Резец для данной операции берётся проходной упорный, режущий материал пластины сплав Т15К6 с углами заточки: .

Данный выбор резца объясняется ступенями на заготовке, а выбор материала, его износостойкостью при больших слоях съёма материала при чистовом точении.

Для точении канавки берётся отрезной резец (Рис. 25), шириной режущей кромки 4мм, для точения в один проход. Материал режущей пластины ВК8, углы заточки: .

Рисунок 25 - Отрезной резец

Для точения галтели и внутреннего скругления берётся радиусный резец (Рис. 26) с радиусом окружности 2 мм. Материал режущей пластины ВК8, углы заточки: .

Рисунок 26 - Радиусный резец

Материал для резца ВК8 был выбран, из-за своей характеристики

прочности и вязкости.

Оборудование для токарной обработки задней шейки:

Характеристики операции «токарная черновая»:

мощности резания 4,49 кВт;

скорости вращения – 650 об/мин;

шероховатость – 3,2 мкм;

диаметр заготовки – 47,5 мм;

класс точности – повышенный.

Заготовка позиционируется в трёхкулачковом патроне, как и при изготовлении шеек. Резец для данной операции берётся проходной упорный,

материал и углы заточки идентичны, что и при обработке шейки.

Для данных операций применяются резцы проходной упорный и отрезной, режущая пластина, которых изготовлена из материала ВК8. Углы взяты из выше описанных операций. Галтели и скругления так же вытачиваются радиусным резцом.

Характеристики чистого точения для данной детали, одинаковые с операций чистового точения шейки – оборудование и инструмент применяется идентичный.

Из всех описанных операций видно, что мощность резания не превышает 4,5 кВт с учётом КПД коробки передач станка. Обороты не превышают отметку 1200 об/мин. Станок подбирается из учёта этих параметров и требований точности, на все операции токарной обработки предъявляются требования повышенной точности.

Под описанные выше требования подходит станок токарный-

винторезный 16К20П (Рис. 27) (Таблица 7).

Рисунок 27 - Токарный-винторезный станок 16К20П

Таблица 7 – Паспортные характеристики Токарно-винторезного станка

16К20П

3.2Подбор оборудования для операций шлифования

Станок подбирается в соответствии предъявляемой к производству детали точности, сложности формы обрабатываемой поверхности и шероховатости.

Оборудование для шлифовки шейки:

Характеристики операции:

мощности резания 3,75 кВт;

частота вращения – 1050 об/мин;

шероховатость – 0,32 мкм;

диаметр заготовки – 35,5 мм;

класс точности – высокий.

Заготовка позиционируется в упорных центрах ГОСТ 13214-79.

Материал зёрен для круга нормальный электрокорунд, размером зёрен

82 мкм на керамической связке. По ГОСТ Р 52781 2007 марка такого круга будет – 1400x20x76,215AF150K6V. Габариты такого круга: диаметр 400 мм,

высота 20 мм, диаметр посадки 76,2 мм. Твёрдость круга – среднемягкий,

такая твёрдость круга традиционно используется для шлифовки чугунов.