Технология ремонта вала

Введение

В новых условиях хозяйствования, когда в производстве после капитального ремонта эксплуатируются  более 50 % тракторов и 75 % двигателей, необходимо увеличивать темпы технического перевооружения производственных, перерабатывающих и других отраслей. В связи с этим большое значение имеет повышение качества и надежности выпускаемых машин, уровня их технического обслуживания и ремонта, включая организацию и проектирование ремонтно-обслуживающего производства.    Однако с ростом балансовой стоимости сельскохозяйственной техники существенно увеличиваются и затраты на ее ремонт. Следовательно, встает задача снижения этих затрат за счет повышения качества и надежности изготовления и капитального ремонта машин.

         Наиболее важный фактор снижения  затрат – высокое качество  капитального ремонта машин. Улучшения качества ремонтных работ можно добиться, с одной стороны, за счет модернизации устаревшего ремонтно-технологического оборудования и совершенствования технологий ремонта на крупных предприятиях, а с другой – за счет увеличения уровня концентрации ремонта разномарочных агрегатов и машин, имеющих близкие по характеру дефекты и конструктивно-технологические свойства (использование принципов узловой и технологической специализации), и углубления профессиональной специализации.

         В системе мер по снижению  затрат на ремонт важное значение  имеет  рациональный выбор способа восстановления изношенных деталей. Как известно, в настоящее время существует огромное количество различных методов нанесения покрытий и их последующей обработки. Основная задача предприятий ремонтного производства – оснащение производственных подразделений современным энергосберегающим оборудованием и внедрением ресурсосберегающих технологий ремонта. При этом необходимо добиваться того, чтобы затраты на внедрение новых технологий не приводили бы к значительным экономическим издержкам. Этого можно достичь путем предварительной тщательной дефектации часто изнашиваемых деталей и последующим грамотным назначением всех операций технологического процесса восстановления. Кроме того, необходимо сочетать преимущества агрегатного (обезличенного) метода ремонта с необезличенным методом ремонта, когда не происходит раскомплектовки прецизионных пар трения. Это позволяет достичь наибольшего ресурсосбережения и высокой экономии денежных средств.

 

  1 Особенности конструкции детали

 

Коробка передач  предназначена для изменения  передаточных чисел трансмиссии и получения различных скоростей и тяговых усилий трактора, а также для изменения направления движения. Кроме того, через коробку передач обеспечивается привод заднего и бокового ВОМ, ходоуменьшителя, переднего ведущего моста трактора МТЗ-80.

Коробка передач (рисунок 1.1) – механическая с девятью передачами переднего хода и двумя заднего хода, с понижающим редуктором, включение которого удваивает число передач.

В корпусе 5 коробки  размещены соосные первичный 3 и  вторичный 10 валы, параллельно им расположены  промежуточный вал 2 и вал 58 пониженных передач и заднего хода, шестерни передач и двух ступеней редуктора, а также шестерни привода ходоуменьшителя и раздаточной коробки.

Первичный вал установлен на двух шариковых подшипниках. Передний подшипник размещен в стакане 6, вставленном в расточку стенки коробки передач; задний подшипник установлен в расточке переднего конца вторичного вала. От осевых перемещений первичный вал удерживает передний подшипник, фиксирующийся в стакане и на валу стопорными кольцами. На шлицах первичного вала установлены подвижные каретки двухвенцовой шестерни 7 четвертой и пятой передач и ведущей шестерни 8 третьей передачи, а также неподвижная шестерня 4 понижающего редуктора.

Промежуточный вал 2 пустотелый, внутри него проходит внутренний вал 33 привода ВОМ. Спереди промежуточный вал опирается на подшипник 45, установленный вместе со стаканом в расточку стенки коробки передач; задней опорой является бронзовая втулка 35, запрессованная в отверстие ступицы ведущей шестерни 36 второй ступени редуктора.

Вторичный вал 10, выполненный как одно целое с ведомой шестерней первой ступени редуктора, установлен на двух конических роликовых подшипниках 27 и 29. Наружная обойма переднего подшипника запрессована в расточку перегородки корпуса коробки, второй подшипник запрессован в стакан, установленный в расточку задней стенки коробки передач. На вторичном валу установлена ведомая шестерня 26 второй ступени редуктора и ведущая шестерня 25 главной передачи. Кроме того, передняя часть вторичного вала снабжена внутренним зубчатым венцом для соединения с ведущей шестерней 8 первичного вала. Подшипники и шестерни на валу стягиваются прорезной гайкой 24.

Рисунок 1.1 – Коробка передач трактора МТЗ-80

1- гайка  промежуточного вала; 2 - промежуточный  вал; 3 - первичный вал; 4 - ведомая  шестерня понижающего редуктора; 5 - корпус коробки передач; 6 - стакан первичного вала; 7 - скользящая шестерня IV и V передач; 8 - скользящая шестерня III передачи; 9 - ползун; 10 - вторичный вал; 11 - шарик; 12 - крышка коробки передач; 13 - заливная пробка; 14 - Шаровая опора; 15 - рычаг переключения передач; 16 - чехол; 17 - штифт; 18 - рамка; 19 - валик рамки; 20 - шарик выключателя; 21 - выключатель ВК-403;22 - регулировочные прокладки выключателя; 23- регулировочные прокладки; 24 - гайка; 25 - ведущая шестерня; 26 - ведомая шестерня II ступени редуктора; 27 и 29 - конические подшипники; 28 - упорная шайба; 30 - крыльчатка; 31 - гнездо внутреннего вала; 32 - втулка; 33 - внутренний вал; 34 - подшипники; 35 - втулка; 36 - ведущая шестерня II ступени редуктора; 37 - ведущая шестерня I ступени редуктора; 38 - промежуточная шестерня; 39 - подшипник; 40 - ведомая шестерня III передачи; 41 - ведомая шестерня IV передачи; 42 - промежуточная шестерня заднего хода; 43 - ось промежуточной шестерни; 44 - ведомая шестерня V передачи; 45 - подшипник; 46 - переднее гнездо внутреннего вала; 47 - промежуточная шестерня понижающего редуктора; 48 - валик переключения редуктора; 49 - поводок; 50 - промежуточная шестерня; 51 - вилка; 52 - пружинное кольцо; 53 - упорное кольцо; 54 - ведомая шестерня включения ходоуменьшителя; 55 - крышка левого люка; 56 - ведомая шестерня I передачи и заднего хода; 57 - скользящая шестерня 1 передачи и заднего хода; 58 - вал I передачи и заднего хода.

 

Объектом технического контроля является вал I передачи и заднего хода (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Вал I передачи и заднего хода трактора МТЗ-80

 

Вал  первой передачи и заднего хода расположен в левой  части корпуса коробки передач. Опорами вала служат два шариковых подшипника, установленных в расточках корпуса. На шлицы вала установлены ведомая 56 и скользящая 57 шестерни первой передачи и заднего хода и шестерня 54 включения ходоуменьшителя.

Ведомая шестерня 56 посажена на валу свободно и может  вращаться относительно вала, постоянно зацепляясь с промежуточной шестерней 38 вторичного вала, которая, в свою очередь, находится в постоянном зацеплении с шестерней 8 первичного вала. Если шестерня 54 включения ходоуменьшителя сдвинута до упора в шестерню 56 и зафиксирована в этом положении пружинным кольцом 52 (как показано на рисунке), соединяясь своими внутренними шлицами С наружными шлицами ступицы шестерни 56, то обе шестерни и вал объединяются в одно целое и вращаются вместе. Это положение шестерен соответствует работе трактора без ходоуменьшителя.

Перед установкой ходоуменьшителя для обеспечения  перемещений шестерни 54 из канавки  извлекают кольцо 52 и отодвигают его до упора в бурт вала.

Промежуточная шестерня 42 вращается на втулке относительно неподвижной оси 43 и находится  в постоянном зацеплении с меньшим  зубчатым венцом шестерни 44.

Редуктор коробки  передач имеет две ступени. При помощи первой ступени включают первую, третью, четвертую и пятую передачи переднего хода и первую передачу заднего хода, а остальные передачи – при помощи второй ступени редуктора. При зацеплении шестерни 37 с наружным венцом вторичного вала включена первая ступень, при перемещении шестерни 37 назад до полного сцепления с внутренним венцом шестерни 36 включается вторая ступень редуктора

В зависимости  от ступени редуктора двухвенцовая шестерня 7, перемещаясь на первичном  валу, включает пятую или восьмую  передачу, а при перемещении назад – четвертую или седьмую. Шестерня 8, перемещаясь вперед, включает пятую или шестую передачу, а при перемещении назад соединяет первичный вал с внутренним зубчатым венцом вторичного вала и обеспечивает прямую девятую передачу. При перемещении шестерни 57 назад включаются первая и вторая передачи, а вперед – передачи заднего хода.

На верхней  плоскости коробки передач установлен корпус механизма переключения передач, в котором размешены прямоугольные валики – ползуны 9 с приваренными к ним вилками переключения. Положение вилок и переключаемых шестерен фиксируется шариками 11 пружинных фиксаторов. Переключение ступеней редуктора осуществляется ползуном, к которому приварен поводок 49, соединенный с валиком 48, на котором закреплена вилка 51, перемещающая шестерню 37 редуктора.

Переключение  передач осуществляется рычагом 15, установленным на шаровой опоре 14 в верхней крышке 12 коробки передач и уплотненным резиновым чехлом 16. Нижний конец рычага 15 заходит в пазы ползунов вилок и при переключении передач перемещает необходимый ползун.

Вал изготовлен из стали 45 ГОСТ 1050–74.

 

  2 Условия работы детали при эксплуатации

 

Вал I передачи и заднего хода трактора МТЗ–80 может иметь поломки из-за ненормальных условий эксплуатации, работы в зоне критической частоты вращения, неправильной укладки, нарушении технологии при его изготовлении или усталости металла и чрезмерного изнашивания подшипников.

Недостаточность жесткость корпуса  вала приводит к тому, что во время  работы он подвергается непрерывным изгибам, что вызывает усталость материала и появления трещин, приводящих к усталостному разрушению.

Вал должен лежать на всех подшипниках качения и обеспечивать максимальное значение передачи крутящего момента.

Основными причинами отказов такого рода деталей является износ наружных поверхностей, износ шлицевого и шпоночного соединения, перераспределение остаточных напряжений, биение наружных поверхностей, приводящие к потере геометрической точности детали, а также усталостные разрушения в материале, и, как следствие, поломка детали.

Поэтому при изготовлении детали важно  учитывать механические, физические, химические свойства материала изготовления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Механические свойства материала  детали

 

Вал I передачи и  заднего хода трактора МТЗ–80 изготовлен из стали 45 ГОСТ 1050–74.

Одной из самых  стойких конструкционных углеродистых качественных сталей, считается сталь 45, так как она обеспечивает нормализование, улучшение и подвергаемость поверхностной термической обработке изделия из стали 45. В производстве шестерен, бандажей, вал, шестеренок, коленчатых валов, распределительных валов, шпинделей, фрикционных дисков, зубчатых реек, прокатных валков, и многих других не ответственных деталей сталь 45 считается лучшим исходным материалом. Широко применяется сталь 45 в производстве режущих инструментов.

Назначение: пальцы, коленчатые и распределительные  валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностей термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Химический состав представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Химический состав стали 45

Химический  элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.25
Мышьяк (As), не более	0.08
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Никель (Ni), не более	0.25
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr), не более	0.25
Сера (S), не более	0.04

 

Технологические свойства:

Температура ковки  – начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе;

Свариваемость –  трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка;

Обрабатываемость  – резанием;

Склонность к  отпускной способности – не склонна;

Флокеночувствительность – малочувствительна;

Механические свойства представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Механические свойства стали 45

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль  нормальной упругости, Е, ГПа	200	201	193	190	172
Модуль  упругости при сдвиге кручением G, ГПа	78			69		59
Плотность, pn, кг/см3	7826	7799	7769	7735	7698	7662	7625	7587	7595
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)		48	47	44	41	39	36	31	27	26
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (, 10-6 1/°С)	11.9	12.7	13.4	14.1	14.6	14.9	15.2
Удельная  теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	473	498	515	536	583	578	611	720	708

 

Коэффициент точности шероховатости определяется по формуле

                                                    ,                                               (3.1)

где  – средняя точность поверхности детали.

Тогда

 

 

 

 

4 Выбор рациональных способов восстановления детали и установочных баз

 

Основные  дефекты вала I передачи и заднего хода МТЗ–80 приведены в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 – Основные дефекты вала I передачи и заднего хода МТЗ–80

№ Деф.	Наименование дефекта	Коэффициент повторяемости дефектов		Основной способ устранения дефекта	Допускаемый способ устранения дефекта
		От общего кол-ва деталей поступивших на дефект.	От общего кол-ва деталей поступивших  в ремонт
1	Износ наружной поверхности до размера  менее   d = 39,99	0,08	0,09	Контактная сварка, лента 50-2-0,4 ГОСТ 2284-79	Вибродуговая наплавка. Проволока 1.8 нп-65 ГОСТ 10543-75 в среде водяного пара
2	Износ наружной поверхности до размера менее d = 49,93	0,1	0,12	То же	То же
3	Биение наружной поверхности более 0,06 мм.	0,06	0,07	Рихтовка	Правка