Проект ремонта коленчатых валов плазменным напылением

Описание

В проекте выполнена разработка технологического процесса ремонта коленчатых валов плазменным напылением и спроектирован специализированный участок для восстановления.

Приведено организационно-техническое обоснование.

Приведены общие сведения автотранспортного предприятия.  Рассмотрены основные дефекты деталей и узлов автомобиля: усталость, коррозия, механическое, абразивное и молекулярно-механическое изнашивание.

Описаны условия функционирования кривошипно-шатунного механизма. КШМ обеспечивает преобразование движения возвратно-поступательного характера поршня во вращательное движение коленвала. Его конструкция выполнена из подвижных и неподвижных деталей. Работа механизма осуществляется по прямой и обратной схемам.

Изучены дефекты коленчатых валов и причины их возникновения.

Коленвал является элементом КШМ автомобиля КамАЗ. С его помощью происходит преобразование поступательного движения шатунов во вращательное, получение крутящего момента и передача его на маховик. Его неисправности появляются в результате воздействия нагрузок. В состав коленвала включены шатунные и коренные шейки, противовес. В шатунные шейках имеются внутренние полости, которые закрыты заглушками В них масло подвергается дополнительной центробежной очистке. К каждой шатунной шейке прикреплены два шатуна – для правого и левого рядов цилиндров. На носке детали выполнена установка шестерня привода масляного насоса, на хвостовике – распределительная шестерня в сборе с маслоотражателем. Выносные съемные противовесы закреплены посадкой с натягом. Все неисправности разделены на две группы: связанные с механическим износом, и связанные с нарушением геометрии.

Проведен анализ существующего технологического процесса восстановления коленчатых валов наплавкой в среде углекислого газа или под слоем флюса, по результатам которого установлена его неэффективность и недостатки. В проекте предложено усовершенствование существующей технологии.

Описан процесс плазменного напыления как эффективного способа восстановления поверхностей. Рассмотрены способы восстановления: обработка под ремонтные размеры, дуговая сварка и наплавка: вибродуговая, газовая, газотермические методы, электролитические и химические покрытия.

На основе проведенного анализа в качестве метода восстановления изношенных поверхностей коленчатых валов, предлагается использовать метод плазменного напыления.

Приведено описание физической сущности плазменного напыления.

Основным методом получения плазмы для технологических целей является пропускание газовой струи через пламя сжатой электрической дуги, которая расположена в узком медном канале. Существует три схемы получения плазмы. Первая соответствует схеме сжатой дуги прямого действия, вторая - сжатой дуги косвенного действия, третья - с комбинированным подключением к источнику питания плазмотрона.

Составлен конструкторско-технологический раздел. Разработана технология восстановления детали, включающая операции: 005, 070 Моечная, 010 Дефектовочная, 015, 045, 065 Правильная, 020, 050, 055 Шлифовальная, 025 Плазменное напыление, 030, 035 Токарная (при необходимости), 0040 Сверлильная, 060 Балансировочная, 075 Контрольная.

Выполнена разработка операции по плазменному напылению. В качестве материала принята порошковая композиция ПРХ18Н9 с размером частиц 60-80 мкм. Для плазменного напыления коренных и шатунных шеек выбрана установка УПН-20. Параметры режима напыления регулируются оператором.

Описано устройство и схема установки плазменного напыления. Установка выполнена из плазмотронов, источника электропитания, питателя порошка, станка с механизмом вращения детали и перемещения плазмотрона, пульта управления, системы газоснабжения с баллонами газа, вытяжного шкафа, системы вентиляции (воздуховода, теплообменника, вентилятора).

В технологический процесс восстановления деталей плазмен­ным напылением включены операции по подготовке порошка, поверхности детали, напылению и механической обра­ботке напыленных покрытий.

Произведен расчет и выбор режимов резания, нормирование операций.

Определена норма времени на каждую операцию:

Выполнена разработка специализированного участка по восстановлению изношенных поверхностей коленчатых валов.

Рассчитана годовая программа выпуска, равная 1000 шт, такт выпуска 120,5 мин. Количество рабочих на участке составляет 3 чел. Общая площадь равна 48 м², годовая производительность 333,33 шт. Приведена санитарно-гигиеническая характеристика процесса плазменного напыления, абразивной обработки. Выполнен расчет вентиляции.

Дана экономическая оценка проектных решений с определением прибыли предприятия после проведения модернизации 205145,7 руб. Величина капитальных вложений составляет 1256850 руб, срок окупаемости 0,54 года.

В работе выполнено усовершенствование технологического процесса ремонта коленчатого вала на основе плазменного напыления изношенных поверхностей шеек.

Чертежи (в программе): Компас 3D v