Разработка технологического процесса восстановления распределительного вала автомобиля ЗИЛ-130

 

Новгородский институт

Кафедра «Автомобили и  автомобильное хозяйство»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

Дисциплина: «Основы технологии ремонта  и восстановления деталей»

 

 Тема: «Разработка технологического  процесса восстановления распределительного  вала автомобиля ЗИЛ-130».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы №021-02            Иванов И.И.

Руководитель                                      Крылов М.Г.

 

                                            «____»________          

 

 

 

 

 

Новгород

2010г.

Содержание

 

 

Введение

 

1. Анализ условий работы детали

 

2. Обоснование применения используемой стали и 

     предложения  по её замене для конкретной  детали

 

3. Разработка режимов по термической обработке

 

4. Поверхностное упрочнение, защитное покрытие

 

5. Разработка технологии изготовления детали

 

6. Возможные причины брака термической обработки

 

7. Мероприятия по технике безопасности при термической обработке

 

8. Маршрутная карта технологического процесса

 

9. Операционная карта механической обработки

 

10. Мероприятия по технике безопасности при термической обработке

 

11. Количественная оценка программы восстановления распределительного вала

 

12. Дополнительное приложение по ремонту газораспределительного механизма

 

 

Заключение

 

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Распределительный вал является одним  из важнейших элементов различных  механизмов и машин.

Он служит для передачи вращающего момента.

При расположении вала в головке  цилиндров привод осуществляется цепной или зубчато ременной передачей, в блоке цилиндров по средствам шестерён.

Распределительный  вал в зависимости от области применения изготовляется из различных материалов.

Самый распространённый - сталь.

Устройство механизма  газораспределения

Механизм газораспределения  предназначен для своевременного впуска в цилиндры воздуха (дизели) или горючей  смеси (карбюраторные и газовые  двигатели) и выпуска из них отработавших газов. Механизм газораспределения  может иметь верхнее расположение клапанов (в головке цилиндров) или  нижнее (в блоке цилиндров). В современных  автомобильных двигателях применяют  механизм газораспределения с верхним  расположением клапанов, которое  позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечить лучшее наполнение цилиндров горючей смесью и облегчить  регулировку тепловых зазоров.

Механизм газораспределения: 
1 - шестерня распределительного вала, 2 - упорный фланец, 3 - распорное кольцо, 4 - опорные шейки, 
5 - эксцентрик привода топливного насос, 6 - кулачки выпускных клапанов, 7 - кулачки впускных клапанов, 
8 – втулки, 9 - впускной клапан, 10 -направляющая втулка, 11 - упорная шайба, 12 - пружина, 
13 - ось коромысел, 14 - коромысло, 15 - регулировочный винт, 16 -стойка оси коромысел, 
17 - механизм поворота выпускного клапана, I8 - выпускной клапан, 19 - штанга, 20 - толкатели, 
21 - шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя

 

Механизм газораспределения  с верхним расположением клапанов.

На рисунке показан  механизм газораспределения двигателя  ЗИЛ-130. Усилие от кулачков 6 и 7 распределительного вала через толкатели 20, штанги 19 и  коромысла 14 передается клапанам, которые  открываются, сжимая пружины 12. Закрытие клапанов происходит под действием  сжатых пружин. На общем для обоих  рядов цилиндров распределительном  вале имеются также шестерни 21 привода  масляного насоса и прерывателя-распределителя, а также эксцентрик 5 привода топливоподкачивающего  насоса. Распределительный вал расположен в блоке цилиндров и шестерней 1 приводится от коленчатого вала; частота  вращения распределительного вала должна быть в два раза меньше частоты  вращения коленчатого вала.

Для ограничения осевых перемещений  распределительного вала между шестерней 1 и передней опорной шейкой 4 установлено  распорное кольцо 3, которое обеспечивает зазор (0,1 - 0,2 мм) между упорным фланцем 2 и шестерней 1.

 

Детали механизма газораспределения

Поверхности кулачков и опорных  шеек распределительного вала дизеля ЗИЛ-130 отцементированы и закалены токами высокой частоты. Втулки подшипников сделаны из биметаллической ленты и запрессованы в перегородки блока. Шестерни привода распределительного вала расположены на заднем торце блока цилиндров.

Между каждой парой опорных  шеек вала имеются четыре кулачка - для клапанов одного цилиндра правого  ряда и одного цилиндра левого ряда. Углы взаимного расположения кулачков зависят от порядка работы цилиндров  и фаз газораспределения.

Каждый цилиндр имеет  по одному впускному и одному выпускному клапану. Для некоторых двигателей распределительные валы изготовляют  из чугуна, в этом случае их кулачки  и шейки подвергают отбеливанию.

Шестерни распределительных  валов карбюраторных двигателей делают из чугуна или из текстолита. Зубья у шестерен косые, что вызывает появление силы, стремящейся переместить  распределительный вал в осевом направлении.

Толкатели изготовляют из стали или чугуна. Стальные толкатели имеют наплавленную чугунную пятку, соприкасающуюся с кулачком. Толкатели бывают цилиндрическими, грибовидными или роликовыми. Толкатели имеют углубления, в которые входят нижние концы штанг. Перемещаются толкатели в направляющих, выполненных в блоке цилиндров, или в привернутых к нему корпусах направляющих.

Штанги изготовляют полыми из стали или из дюралюминия со стальными сферообразными наконечниками, которыми штанга упирается с одной стороны в толкатель, а с другой - в сферическую поверхность регулировочного винта.

Коромысло изготовляют из стали или чугуна. Плечо коромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги толкателя. Это позволяет уменьшить высоту подъема толкателя и штанги. В отверстие коромысла запрессована бронзовая втулка. Устанавливают коромысла на полых осях, которые бывают общими для всех цилиндров или выполняют отдельно для каждого цилиндра.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны (или их головки) - из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессованные в головку или блок цилиндров, изготовляют из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов иногда наплавляют жаростойкий сплав. Для лучшего охлаждения внутреннюю полость некоторых выпускных клапанов заполняют металлическим натрием, который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 98°С. При движении клапана расплавленный натрий, перемещаясь внутри стержня, отводит теплоту от головки к стержню, которая затем передается направляющей втулке 10.

Рабочая поверхность головки  клапана (фаска) обычно имеет угол 45°; только у впускных клапанов двигателя  ЗИЛ-130 этот угол равен 30°. Фаску головки  клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу.

Стержень клапана имеет  выточку, в которую вставляют  сухарики 7 для крепления упорной  шайбы 6 пружины клапана. Стержни  клапанов перемещаются в направляющих втулках 10 - чугунных или металлокерамических.

Клапан прижимается к  седлу одной или двумя пружинами. При двух пружинах направление их витков должно быть различным, чтобы  при поломке одной из них ее витки не могли попасть между  витками другой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Анализ условий  работы детали.

 

В механических передачах, различных  узлах машин содержаться распределительные валы, предназначенные для поддерживания вращающих элементов машин.

Валы представляют собой звенья механизма, передающие крутящие моменты и помимо изгиба испытывающие кручение.

Распределительные валы являются существенной частью автоматических машин, паровых и двигателей внутреннего сгорания.

Распределительный вал приводится в действие с помощью соответствующей передачи.

Распределительный вал на двигателе служит для привода клапанов.

Кулачки взаимодействующие с толкателями клапанов, а также опорные шейки, эксцентрики и отдельные торцевые опорные поверхности должны обладать высокой износостойкостью.

      Один из вариантов  изготовления и упрочнения распределительного вала.

Валы из цементируемых сталей упрочняемые цементацией с последующей поверхностной закалкой при поверхностном индукционном нагреве кулачков и шеек.

В этом случае облегчается обработка вала резаньем, но возрастает общая трудоёмкость и сложность термообработки.

Распределительный вал при эксплуатации может иметь следующие дефекты: 
погнутость, трещины, износ опорных шеек и кулачков по профилю.

Погнутость вала устраняется правкой на прессе .

Опорные шейки ремонтируют шлифованием  до ремонтных размеров.

Кулачки, изношенные по высоте, шлифуют  на полировально шлифовальных станках.

При значительном уменьшении диаметра цилиндрической части кулачка, а также при наличии рисок и раковин, не удаляемых мелко зернистым бруском, распределительный вал заменяют.

Основные дефекты распределительного вала.

1. Погнутость вала.
2. Износ опорных шеек.
3. Износ кулачков.
4. Износ эксцентрика.
5. Износ шейки под распределительную шестерню.

 

Восстановление распределительного вала начинается с исправления центровых  фасок на токарно-винторезном станке, используя в качестве базовых  поверхностей шейку под распределительную  шестерню и последнюю опорную  шейку.

Изношенные опорные шейки  шлифуют до одного из пяти ремонтных  размеров.

При нарушении  профиля  кулачков их шлифуют на копировально-шлифовочных  станках шлифовальным кругом ПП 600´20´305 марки 15А40ПСМК 5, и затем полируют, как и шейки.

При износе более а - б = 5,8 мм допускается  наплавка вершины кулачка соршайтом  № 1 ацетиленокислородным пламенем с использованием флюса: бура 50 %, двууглекислой соды 47 %, кремнезем 3 %. После наплавки кулачки обрабатывают.

Изношенные эксцентрик восстанавливают  шлифованием на кругло-шлифовальном станке с обеспечением смещения оси  эксцентрика по отношению к оси  шпинделя на величину эксцентриситета.

При диаметре эксцентрика  менее 42,2 мм вал бракуют.

Изношенную шейку под  распределительную шейку восстанавливают  хромированием или железнением.

Перед гальваническим покрытием шейку шлифуют до диаметра 29,8 мм по всей длине, затем наращивают до диаметра 31,2 мм  и вновь шлифуют до размера по рабочему чертежу диаметром 30,0^+0,036_+0,015 мм.

 

2.  Обоснования  применения используемой стали  и предложения по замене её  для конкретной детали.

 

Сталь 20Х – конструкционная, легированная.

Назначение – втулки, валы, шестерни, обоймы, гильзы, диски, рычаги и др. детали к которым применяются требования высокой поверхностной твёрдости при не высокой прочности сердцевины детали.

Таблица 2.1

Температура критических точек.

 

Ас1	Ас2 (Асм)	Аr3 (Аrсм)	Аr1	Мн
750	825	755	665	390

 

Таблица 2.2

Химический состав % (ГОСТ 4543-71)

 

C	Si	Mn	Cr	P	S	Cu	Ni
0.17-0.23	0.17-0.37	0.5-0.8	0.7-1.0	0.035	0.035	0.3	0.3

 

 

Механические свойства проката

 

Заготовка – пруток.

Важные термообработки-

Цементация - 920-950   на воздухе

Закалка - 800   в масле

Отпуск – 190   на воздухе

Сечение – 60 мм

Условный предел текучести не менее 390 МПа

 

Временное сопротивление разрыву ( предел прочности при растяжении) – не менее 640 МПа

Относительное удлинение при разрыве не менее13 %

Относительное сужение не менее 40%

Ударная вязкость, определённая на образце  с концентраторами типа U (KCU) – не менее 49Дж\см

Твердость по Бринеллю не более 250