Технологическая карта на восстановление торсионного вала прицепа Eurolohr (технологический раздел дипломного проекта)

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Назначение и характеристика торсионного вала

Для того чтобы осуществлять перевозку автотранспорта используются такой вид передвижных средств, как прицепы и полуприцепы. Среди многочисленных специальных средств перевозки автомобилей они отличаются наибольшей универсальностью, в связи с тем, что могут транспортировать и небольшие легковые автомобили, и джипы-внедорожники, микроавтобусы, грузовые автомобили, легкие тракторы на колесной основе. Прицеп-автовоз, обычно применяют в целях транспортировки легкового транспорта. Типовой автовоз-прицеп дает возможность разместить на площадке от 7 до 8 легковых автомобилей. Длина и ширина автовоза предписываются в правилах дорожной безо-пасности и законодательстве Республики Беларусь и не должны выходить за следующие рамки: в высоту - не более четырех метров, а длину – не более 20 метров.
Прицеп Eurolohr используется в основном для перевозки легковых автомобилей (рисунок 2.1).



Рисунок 2.1 - Общий вид прицепа Euroloht

В процессе эксплуатации прицепа большому износу подвергаются шлицы торсионного вала, который передает крутящий момент от гидромотора (поз.3, рис. 2.4) к правому угловому редуктору (поз. 1, рис. 2.3).



Рисунок 2.2 - Расположение торсионного вала на прицепе Eurolohr

1 – Торсионный вал.

Рисунок 2.3 - Система перемещения верхней платформы прицепа Eurolor (правая сторона)

1- Правый угловой редуктор; 2 – муфта; 3 – шплинт; 4 – торсионный вал; 5 - болт; 6 - шайба


Рисунок 2.4 - Система перемещения верхней платформы прицепа Eurolor (левая сторона)

1 – гидравлический привод; 2 – левый угловой редуктор; 3 – гидромотор; 4 – шпонка; 5 – шайба; 6 – болт; 7 – муфта; 8 – шплинт; 9 – торсионный вал; 10 – муфта; 12 – шплинт; 13 – болт; 14 – шайба; 15 - уплотнительное кольцо; 16 – шплинт; 17 – винт стойки.
Для изготовления вала принята сталь 45 ГОСТ 1050-88. Твёрдость 240-260НВ.
Химический состав приведён в таблице 2.1.

Таблица 2.1-Химический состав стали 45
Марка
стали Содержание элементов, массовая доля, %
 C Si Mn P S Ni Cr
45 0,42-0,50 0,17-0,37 0,50-0,80 0,04 0,04 0,25 0,25



2.2. Обоснование способов восстановления шлицев
торсионного вала

Для дефектов шлицев вала, рассматриваемого в дипломном проекте, существуют различные способы ремонта. Рассмотрим наиболее распространенные из них:
Вибродуговая наплавка - разновидность дуговой наплавки металлическим электродом. Процесс наплавки осуществляется при вибрации электрода с подачей охлаждающей жидкости на наплавленную поверхность.
К наплавляемой поверхности детали, которая вращается в центрах токарного станка, роликами подающего механизма из кассеты через вибрирующий мундштук подается электродная проволока. Из-за колебаний мундштука, вызываемых эксцентриковым механизмом, проволока периодически прикасается к поверхности детали и расплавляется под действием импульсных электрических разрядов, поступающих от генератора. Под действием вибратора мундштук вместе с проволокой вибрирует с частотой 50Гц и амплитудой колебания до 4 мм (практически 1,8-3,2 мм.).
Вибрация электрода во время наплавки обеспечивает стабильность процесса за счет частых возбуждений дуговых разрядов и способствует подаче электродной проволоки небольшими порциями, что обеспечивает лучшее формирование наплавленных валиков.
Качество соединения наплавленного металла с основным зависит от нескольких факторов. Основными из них являются полярность тока, шаг наплавки (подача суппорта станка на один оборот детали), угол подвода электрода к детали, качество очистки и подготовки поверхности, подлежащей наплавлению, толщина слоя наплавки и др.
Вибродуговая наплавка под слоем флюса имеет ряд преимуществ: дает возможность наплавлять металл только на изношенную часть, что уменьшает трудоемкость последующей механической обработки; получать наплавленный слой без пор и трещин; деформация детали минимальная и не превышает полей допусков посадочных мест; минимальная зона термического влияния.
Недостатком вибродуговой наплавки является уменьшение до 40 % сопротивления усталости наплавленных деталей. Этот показатель можно улучшить термообработкой.
Наплавка под слоем флюса. При такой наплавке в зону горения дуги подают сыпучий флюс, состоящий из отдельных мелких крупиц (зерен). Под воздействием высокой температуры часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку, которая надежно защищает распаленный металл от действия кислорода и азота. После того как дуга переместилась, жидкий металл твердеет вместе с флюсом, образуя на наплавленной поверхности ломкую шлаковую корку. Флюс, который не расплавился, может быть снова использован. Наплавку под слоем флюса применяют для восстановления многих деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин.
Автоматическая наплавка эффективна в тех случаях, когда нужно на-плавить слой толщиной более 3мм. (например, при выполнении наплавки на деталях ходовой части тракторов и сельскохозяйственных машин - катках, цапфах, роликах, осях и т.д.), глубокое проплавление нежелательно, т.к. оно увеличивает деформацию детали.
При наплавке могут возникнуть следующие дефекты: неравномерность ширины и высоты наплавленного валика из-за износа мундштука или подающих роликов, чрезмерного вылета электрода; наплыв металла вследствие чрезмерной силы сварочного тока или недостаточного смещения электродов из зенита; поры в наплавленном металле из-за повышенной влажности флюса (его необходимо просушить в течение 1-1,5 ч при температуре 250-300°С); неустойчивая дуга как следствие ненадежного контакта.
Контактная приварка ленты и проволоки. Суть процесса восстановления контактной приваркой состоит в приваривании мощными импульсами тока к поверхности деталей стальной ленты, порошка или проволоки.
Для уменьшения нагрева детали и улучшения закалки привариваемого слоя в зону сварки подают охлаждающую жидкость. Способ восстановления деталей контактным электроимпульсным покрытием широко применяют для восстановления посадочных мест под подшипники в корпусных деталях и валах, а также резьбовых частей валов. Для восстановления и упрочнения деталей перспективной является приварка к изношенным поверхностям порошковых твердых сплавов.
При контактной сварке металл прогревается на малую глубину, что обеспечивает неизменность его химического состава и отпадает необходимость в применении флюсов и защитных газов.
Выбор материала ленты осуществляется в зависимости от потребной твёрдости восстановленной поверхности.
Наплавка в среде углекислого газа. Сварку и наплавку в среде защитных газов широко используют в ремонтном производстве. Однако высокая стоимость инертных газов ограничивается только сваркой.
Наплавка в среде СО2 постепенно вытесняет вибродуговую наплавку и частично наплавку под слоем флюса. Этот процесс обладает производительностью на 25...30% выше, чем наплавка под слоем флюса, легко механизируется и автоматизируется. Отпадает необходимость удаления шлака. Уменьшение зоны термического влияния позволяет восстанавливать детали малого диаметра (практически начиная с 10мм.). Повышение скорости наплавки снижает потери металла на угар, разбрызгивание, уменьшает глубину проплавления и несколько улучшает прочностные свойства наплавленного металла,
Наплавкой восстанавливают детали из среднеуглеродистых сталей 25, 30, 40, 45, 45Х и др. При использовании сварочных проволок Св-08Г2 твердость металла НВ 220...250, а 1,6 Нп-З0ХГСА — НВ 250... 290. Чтобы получить более высокую твердость, необходимо провести цементацию, закалку ТВЧ или наплавку порошковыми проволоками. К недостаткам данного способа относят: довольно большие потери электродного материала (8...12%), снижение усталостной прочности восстанавливаемых деталей на 10...50%.[16, 17, 18,19].
При восстановлении торсионного вала примем метод наплавки в среде СО2.
При разработке маршрута восстановления следует руководствоваться следующими правилами:
1) первыми выполняются операции по восстановлению или изго-товлению технологических баз;
2) последовательность механообработки зависит от системы по-становки размеров на чертеже. Прежде всего, обрабатывают поверхность, относительно которой на чертеже скоординированы другие поверхности детали;
3) сверление мелких отверстий чистовой обработки;
4) чистовую и черновую обработки со значительными припусками надо выделять в отдельные операции;
5) каждая последующая операция должна улучшать качество по-верхности.
В соответствии с вышеизложенными требованиями принимаем сле-дующий технологический маршрут:
Снятие вала →дефектовочная→ токарная → наплавка →
правка → токарная → фрезерная → термическая → контрольная→ уста-новка вала.



2.3 Обоснование и выбор технологического оборудования

Произведем подбор необходимого технологического оборудования.
Для токарной операции: станок токарно-винторезный 16К20; патрон трехкулочковый ГОСТ 2765-80, центр 7107-0037 ГОСТ 8742-75, резец специальный проходной 2100-2020 ГОСТ 18878-73.
Для наплавочной операции:
Установка для дуговой наплавки 01.06-125 “Ремдеталь”, преобразователь ВС-200, головка ОКС-1252М ГОСНИТИ, выпрямитель ВДУ-504, углекислый газ ГОСТ 8550-75, патрон трехкулачковый 7108-0025 ГОСТ 2765-80, центр 7107-0037 ГОСТ 8742-75.
Для правки: пресс гидравлический П-6332, плита 2-1-2000х630 ГОСТ 10905-75, призмы 150х80х50 ГОСТ5641-66, индикаторная стойка СШ ГОСТ 10197-70, индикатор ИРБ-0,01 ГОСТ 5524-75.
Для фрезерной операции: станок горизонтально-фрезерный 6Т104, приспособление фрезерное, фреза Ø 8 Р9 ГОСТ 9140-78 22234-010.
Для термической операции:
Установка УД 209, температура нагрева 550 К.
Для контрольных операций:
Стол дефектовочный ОРГ-1468-01-080А, патрон поводковый ГОСТ 2675-80, центр А-1-5-Н ГОСТ 8742-75. Диаметры вала контролируют микрометром МК-50, диапазон измерений 25...50 мм; отсчет по нониусу или по шкале с ценой деления 0,01мм, предельные погрешности измерения Lim=5 мкм. ГОСТ 6507-78, линейные размеры - штангенциркулем ШЦ-II-250-0.05 ГОСТ 166-80, размеры шпоночного паза – пробкой 8133-01810Д, а шероховатость путем сверки с образцом шероховатости ГОСТ 9378-75.[1,4,5]



2.4 Разработка технологических операций ремонта
торсионного вала

Технологический процесс составляем так, чтобы последовательность выполнения операций максимально сокращала производственный цикл путем совмещения в одной операции ряда операций по восстановлению нескольких поверхностей одним и тем же станком, приспособлением, инструментом или способом. Кроме того, по возможности операции производим так, чтобы максимально уменьшить трудоемкость работ без снижения качества ремонта.
Технологический маршрут восстановления торсионного вала включает в себя следующие операции:
005 снятие вала с прицепа
010 дефектовочная
015 токарная (сточить шлицы вала до диаметра 42 мм)
020 наплавочная (наплавить в среде углекислого газа поверхности под шлицы)
025 правка (править вал)
030 токарная (обточить наплавленные поверхности)
035 фрезерная (фрезеровать новые шлицы под углом 180° к изношен-ным)
040 термическая (закалить шлицы в нагревательной печи)
045 контрольная

005 Снятие вала с прицепа
Для снятие вала с прицепа (рис.4) необходимо открутить болты 13 с шайбами 14, извлечь шплинт 12 и внутреннюю его часть 8, снять шпонку 4, открутить болты 6 с шайбами 5, извлечь муфту 7. Необходимо также отсоединить вал от правого редуктора (рис. 3), для этого нужно извлечь штифт 3 и снять муфту 2.
010 Дефектовочная
Снятый вал необходимо проверить на наличие повреждений и износа шлицев по толщине. При наличии трещин вал выбраковывается.
015 Токарная
Необходимо сточить старые изношенные шлицы до размера d=40 мм.
Режимы резания: подача S=0,6 мм/об (черновое точение) и S=0,15 мм/об (чистовое точение); скорость резания Vр=75м/мин.
020 Наплавочная
Вал колосового подается на операцию предварительно очищенным и обработанным химическим составом.
Содержание операции: наплавить поверхности в среде углекислого газа проволокой наплавочной 1,0 Нп-30ХГСА ГОСТ 10543-82, выдерживая размеры d=50 мм., штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-80.
Режимы наплавки: принимаем: диаметр проволоки 1,0 мм, полярность - обратная, сила сварочного тока Iсв=85-110 А, напряжение U=18-20 В, скорость наплавки Vн=50-70 м/ч, частота вращения детали n= 13 об/мин, подача S=2-3 мм/об, расход защитного газа (СО2) Q= 8-15 л/мин.
025 Правка
Содержание операции: править вал до радиального биения шеек относительно опор не более 0,03мм.
030 Токарная
Содержание операции: точить наплавленную поверхность до размера d=48 мм.
Режимы резания: подача S=0,6 мм/об (черновое точение) и S=0,15 мм/об (чистовое точение); скорость резания Vр=75м/мин.
035 Фрезерная
Содержание операции: фрезеровать шлицы под углом 180о к изношенным.
Режимы фрезерования принимаем: глубина резания t=4мм, количество зубьев z=3, диаметр фрезы d=8мм, ширина паза b=8мм, скорость резания V=15,8 м/мин., S=0,25 мм/об., n=630 об/мин.
040 Термическая
Содержание операции: закалить поверхности нарезанных шлицев.
Режимы закалки: температура 523-623 К.
045 Контрольная операция
Необходимо провести контроль восстановленной детали.
Принимаем норму времени на выполнение всех несложных контроль-ных операций в течение То=1,05 мин, Тш-к =4,1 мин.