Стенд для ремонта картера КПП и корпуса редуктора (конструкторская часть дипломного проекта + чертеж)

Содержание

Раздел 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКИ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ…
4.1 Обоснование необходимости разработки конструкции приспособления…
4.2 Анализ существующих способов восстановления и конструкций
4.3 Устройство и принцип установки для электроконтактной приварки порошковых материалов
4.4 Расчет вала сварочной головки…
4.5 Подбор электродвигателя…

Раздел 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ
ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКИ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1 Обоснование необходимости разработки конструкции приспособления

В третьем разделе данного проекта мы разработали технологический процесс восстановления посадочных отверстий корпуса коробки перемены передач автомобиля КамАЗ электроконтактной приваркой порошковых материалов.
Восстановление предложенным способом на детали тел вращения, как правило, характеризуется следующими параметрами процесса: давление, сила сварочного тока, значение импульса тока, спекаемость, прессуемость, электропроводность, плотность и приварка навариваемого порошка. При восстановлении внутренних цилиндрических поверхностей контактной приваркой порошковых материалов существуют две основные проблемы:
1. Затрудненная подача порошковых материалов. Одним из основных не-достатков приварки порошка на роликовых контактных машинах является за-трудненная подача и удержание присадочного материала в зоне наварки, регулирование процесса наварки. Особенно при восстановлении внутренних цилиндрических поверхностей. Вследствие этого происходит разбрызгивание и ссыпание порошка - большие потери присадочного материала, что значительно влияет на качество поверхности и себестоимость восстановления. Из этого следует, что необходимо стремится к минимальному снижению потерь присадочного материала и максимальному ее использованию с получением требуемых качеств поверхности.
2. В ремонтном производстве нет установки для контактной приварки по-рошковых материалов на внутренние изношенные поверхности небольших диаметров. В настоящее время существуют установки для контактной приварки присадочных материалов, на внутренние цилиндрические поверхности, состоящие из двух роликов. Установка позволяет восстанавливать полые детали с износом до 1,5 мм или посадочные отверстия корпусов с минимальным диаметром 200 мм.

Рисунок 4.1 - Схема двухроликовой установки для электроконтактной приварки порошковых материалов:
1- деталь; 2 – ролики; 3 – бункер порошковый; 4 – источник сварочного тока

Для решения первой проблемы - снижения потерь порошка и повышения качества слоя при наварке ферромагнитных порошков используют различные устройства виде насадок, размещенных вблизи электрода, пресс форм, также разработаны способы совместной приварки порошка и проволоки, порошка и сетки, порошковополимерных лент и.т.д. Исследованиями доказано, что при применении перечисленных устройств значительно снижается расход порошка, но одновременно с этим ухудшается качество наваренной поверхности, или приходится применять установки с внутренним охлаждением контактных роликов, а в качестве присадочного материала легированные дорогостоящие порошки.
Уменьшение потерь порошка возможно механическим удержанием порошка при вертикальном расположении роликов и соответственно оси восстанавливаемого отверстия.
Для решения второй проблемы необходимо разработать установку для электроконтактной приварки порошковых материалов с одним роликом позволяющим наваривать порошки на поверхности менее 200 мм. При этом расположение ролика и отверстия детали предлагается выполнить вертикально.
Исходя из этого, считаем необходимым разработать устройство, обеспечивающее при восстановлении деталей типа вал электроконтактной приваркой металлического порошка, максимальное использование присадочного материала с получением хороших или требуемых качеств поверхности детали, и возможность применять при этом дешевые порошковые материалы.
Проанализируем основные способы восстановления отверстий в корпусных деталях.

4.2 Анализ существующих способов восстановления и конструкций

1. Способ проточного и электроконтактного железнения
Для проточного и электроконтактного осаждения сплава железо-цинк разработано анодное устройство (рисунок 4.2), при котором в гнездах опор коренных подшипников создаются микрованны с вращающимся анодом – тампоном. Они состоят из полого вала 8, анода 7, тампона 6 и подшипника-уплотнителя. Последний выполнен из двух втулок 1 и 3, соединенных гайкой 2. Втулки имеют уплотнительные кольца 4 и самоподвижные сальники 5. Для поддержания уровня электролита в микрованне у нижних втулок сделано два отверстия одно - для подвода раствора из верхнего бака, другое - для сброса в нижний бак в случае переполнения.
Аноды 7 выполнены в виде колец из алюминиевого сплава, установленных неподвижно на вал. На аноде закреплен тампон 6 в виде круглой щетки из капроновых нитей. Для сброса электролита в полом валу просверлено отверстие диаметром 4 мм, что определяет расход электролита через ванну.


Рисунок 4.2 - Схема анодного устройства для восстановления гнезд под подшипники электроконтактным способом:
1 и 3 втулки подшипника; 2-гайка; 4- уплотнительное кольцо; 5-сальник; 6-тампон; 7-анод; 8-полый вал; 9-блок цилиндров; 10-резиновая трубка; 11-электролит

В поры подготовленного блока цилиндров анодное устройство устанавливают подобно коленчатому валу. После установки колец вал соединяют муфтой с редуктором привода и электрической шиной с токосъемником. Осаждение покрытия проводят так: включают привод вала, подают электролит и регулируют его расход через ванну. Затем включают ток и ведут электролиз в течение заданного времени.
Получаемое покрытие после осаждения имеет высокие механические свойства и прочность сцепления. Однако данная технология сложна и экологически не безвредна.
2. Способ восстановления деталей наваркой порошковых материалов на рабочие поверхности корпусных деталей
Роликовая сварочная машина предназначена для восстановления и уп-рочнения наваркой порошковых покрытий на рабочих поверхностях отверстий в корпусных деталях. Конструкция машины представлена на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 - Схема установки для восстановления наваркой порошковых материалов
Сварочная машина содержит основание в виде плиты 1, на которой закреплен корпус 2 роторного многопозиционного стола 3, имеющего в каждой позиции поворотные столики 4, на которые с помощью приспособлений 5 устанавливаются и крепятся изделия 6, имеющие поверхности 7, подлежащие восстановлению наваркой. На столе 3 закреплены упоры 8 и регулировочные винты 9. Число упоров 8 соответствует числу позиций стола 3. Электромагнит 10 с подвижным штоком 11 закреплен неподвижно на плите 1. Роторный стол 3 поворачивается с помощью электродвигателя 12, вал которого соединяется с валом 13 с помощью фрикционной муфты 14. В позиции наварки поворотный позиционный стол 4 вращается со скоростью сварки на валу 15 посредством муфты 16, которая сцепляется с подвижной муфтой 17. В рабочей позиции сварки крутящий момент столику 4 передается от отдельного электропривода посредством цепной передачи 18. Этот электропривод устанавливается неподвижно на плите 1. Включение и отключение этого электропривода, а также электромагнитного устройства 19 сцепления осуществляется конечным выключателем 20 при его взаимодействии с соответствующим упором 8.

Рисунок 4.4 - Разрез А-А (см. рисунок 4.3)
Роликовые клещи 21 установлены в суппорте 22 вертикально и могут перемещаться вверх-вниз. Вертикальное перемещение клещей 21 вниз может осуществляться вместе с консолью 23 от привода 24 (при настройке машины), а также от пневмопривода 25. Последний связан с зубчатой рейкой 26 шестерней 27, установленной в корпусе 28 и связанной с храповым механизмом. Шестерня 27 имеет отверстие с резьбой, внутри которого проходит винт 29, связанный с корпусом клещей 30. Перемещение корпуса клещей 30 происходит в направляющих суппорта 22. Управление пневмоприводом 25 осуществляется от реле времени блока 31 управления (в автоматизированном режиме работы машины) или вручную от кнопочного пульта 32 (в настроечном режиме).
На корпусе клещей 30 закреплен пневмопривод 33, имеющий клиновой механизм создания давления сжатия роликов 34, которые вместе с фигурными ползунами 35 установлены на ребристых электродержателях 36. Пневмопривод клещей 33 управляется в автоматическом режиме электропневматическим клапаном, электропитание на обмотки которого подается от реле времени регулятора цикла сварки РСЦ-503, расположенного в блоке 31 управления. Питание сварочным током клещей производится по гибким шинам 37, связанным с токоподводами 38, закрепленными на ребристых электродержателях 36. На корпусе клещей 30 установлен шнековый питатель 39, имеющий бункер для порошка, корпус, шнек, две трубки для подвода порошка в зону наварки и электропривод шнека.
Включение и выключение электропитания на электродвигателе шнеко-вого питателя осуществляется в автоматическом режиме от реле, установленного в блоке 31 управления, сблокированном с регулятором цикла сварки РСЦ-503. Регулируемый упор 41 ограничивает перемещение рейки 26 и ход клещей вниз, который будет их подачей на шаг в процессе наварки изделия.
Суппорт 22 вместе с клещами 21 может вручную перемещаться вдоль направляющих консоли 23 и в нужном месте стопориться пружинным фиксатором пальцевого типа. Это перемещение настроечное, в автоматизированном режиме не производится. На консоли 23 установлены также сварочный трансформатор 42, кнопочный пульт 32 управления и блок 31 автоматического управления. Сварочный трансформатор 42 подводит ток к клещам 21 по гибким шинам 37.
Блок 31 автоматического управления объединяет сварочный контактор, переключатель ступеней мощности сварочного трансформатора, прерыватель цикла сварки, реле времени, электрические контакты и другие устройства автоматики. Консоль 23 вместе с суппортом 22, сварочным трансформатором 42, пультом 32. блоком 31 управления может поворачиваться с колонной 43 на 360° в подшипнике цоколя колонны и закрепляться в необходимом положении хомутом гидравлического зажима, работающего от индивидуального электропривода 24. С его помощью осуществляется также перемещение консоли 23 вверх-вниз вдоль вертикальной оси колонны 43. Оба эти перемещения являются настроечными и производятся включением кнопок на пульте 32 управления. В автоматизированном режиме эти перемещения не производятся.
Электропривод 24, связанный с винтовой парой, обеспечивает отжим в начале хода, перемещение на установленную величину и зажим в конце хода консоли 23. Его включение осуществляется от кнопки «Пуск» на пульте 32 управления, а выключение осуществляет реле, расположенное в блоке 31 управления, подключенное на контакты временного реле «Пауза» регулятора цикла сварки типа РСЦ-503, находящегося в блоке 31 управления.
Навариваемый на поверхность 7 порошок из питателя подается по трубкам 40. Рабочий слой порошка образуют полости полуоткрытых пресс-форм. Их создают стенки (поверхности) 7 отверстий изделия 6, фигурные ползуны 35 и ролики 34 крепятся на концах ребристых электрододержателей 36 шайбами и гайками. Ползуны 35, изготовленные из асбестоцемента, поджимаются к навариваемым поверхностям 7 пружинными механизмами, состоящими из штифтов, пружин и регулировочных винтов. На одном из ползунов 35 крепится микровыключатель, размыкающий цепь управления автоматического пере-мещения клещей сварочных.
От известных конструкций машина отличается тем, что устройство для установки деталей выполнено в виде многопозиционного поворотного стола с приводом вращения и упорами, установленными по окружности стола, на каждой позиции крепления деталей. Машина снабжена установленным на консоли шнековым питателем порошкового материала, пневмоприводом вертикального перемещения шнекового питателя и клещей, фигурными ползунами, установленными на осях электрододержателей, радиально подпружиненными относительно них и выполненными из жаростойкого диэлектрика с внутренней полостью для размещения роликов и порошкового материала и системой автоматического управления, связанной со всеми приводами и электрооборудованием, а на электрододержателях выполнены ребра охлаждения.
Применение машины описанной конструкции позволило повысить производительность и качество наплавки путем автоматизации процесса, расширить номенклатуру восстанавливаемых и упрочняемых деталей.
3 Способ восстановления посадочных отверстий корпусных деталей полимерными материалами
Технология заключается в нанесении на изношенную и заранее расточен-ную и обезжиренную поверхность отверстия специального состава полимера, который при дальнейшем застывании может восстанавливает геометрически номинальный размер отверстия в корпусе. На рисунке 4.5 представлена схема процесса полимеризации корпусной детали при помощи оправки. Последний изготовлен по 4 классу точности под номинальный размер восстанавливаемого отверстия.

Рисунок 4.5 - Схема восстановления опор корпусных деталей полимерными материалами:
1-восстанавливаемая деталь; 2-закрепление; 3-основание; 4-центр; 5-оправка

Перед восстановлением деталь тщательно очищают и моют. Далее производится растачивание отверстия с учетом припуска на слой полимера. При этом растачивание производится в виде резьбы (это необходимо для повышения прочности сцепления с основой). После этого обезжиривание и подготовка полимера. Последним этапом является нанесение полимера и центрирование оправки относительно оси корпуса и базового отверстия в корпусе.
Данный метод перспективный и простой не требует применение специаль-ного и сложного оборудования все работы можно производить вручную. Основным недостатком данного метода является низкая прочности сцепления полимера с основой, а также низкая температурная стойкость.
4. Способ восстановления посадочных отверстий в корпусах с применением дополнительной ремонтной детали.
Технология заключается в следующем изношенную поверхность отверстия корпуса растачивают на токарном или расточном станке с учетом припуска на установку ремонтной втулки. Далее изготавливают из того же материала что и корпус ремонтную втулку с буртиком для дальнейшей фиксации ее в корпусе с внутренним номинальным диаметром отверстия.
Фиксация втулки в корпусе производится сваркой в нескольких точках.

Рисунок 4.6 - Схема восстановления посадочного отверстия в корпусе путем применения дополнительной ремонтной детали (ДРД):
1 корпус; 2 – ремонтная втулка

Недостатком данного способа является то что при растачивании уже изношенного отверстия корпуса на больший диаметр снижается прочность корпуса особенно если в корпусе предусмотрено много выемок и отверстий.
Из всех представленных способов восстановления наиболее подходит третья схема – восстановление контактной приваркой порошковых материалов. На базе этой установки разработаем установку для ЭКП порошков на внутренние цилиндрические поверхности корпусов.

4.3 Устройство и принцип работы установки для электроконтактной приварки порошковых материалов

Стенд работает следующим образом: восстанавливаемую деталь – корпус 4 одним из (соосных изношенному) отверстий устанавливают на стол 17 установки. Закрепление на столе производится посредством 4-х зажимов 9 механически вкручивая гайки зажима. После закрепления производится центрирование сварочной головки 6 на изношенное отверстие. Для вертикального перемещения хобота 5 и сварочной головки 7 в вертикальном направлении используется рукоятка 1, при это необходимо подогнать ролик электрод 12 так, что ее образующая соприкасалась поверхностью отверстия корпуса 4. Далее подготовив присадочный порошок засыпают его в бункер 6 установки и регулируют положение его питателя 16. После, вкручивают диск 13 электрода 12 болтом для фиксации ролика.
Для приварки порошка на поверхность отверстия необходим включить привод пневмоцилиндра 11 который за счет давления прижимает ролик к поверхности детали. Затем включают сварочный ток и открывают подачу порошка из бункера 6. За счет использования диска 13 большего диаметра чем ролик 12 порошок приваривается к поверхности изделия и не осыпается. Вращение корпуса вокруг свой оси производится за счет электродвигателя 18 и редуктора 10.

Рисунок 4.7 - Схема установки для электроконтактной приварки
порошковых материалов:
1 - регулировочный винт; 2 – стойка; 3 – муфта; 4 – восстанавливаемый корпус; 5 – хобот; 6 – порошковый бункер дозатор; 7 – сварочная головка; 8 – основание; 9 – зажимы; 10 – редуктор; 11 – пневмоцилиндр; 12 – ролик-электрод; 13 – диск; 14 и 15 токопроводы; 16 – питатель по-рошкового дозатора; 17 – стол; 18 – электродвигатель привода.