Ремонт первичного вала

1 Исходные данные 

Первичный вал  является составной частью авто Зил-130 относится к  классу деталей ”круглые стержни с фасонной поверхностью”.

   При механической обработке вала установочными базами в основном служат центровые отверстия и реже наружные цилиндрические поверхности. Шероховатость зубьев шестерни и поверхности отверстия под роликовый подшипник должна соответствовать Ra = 0,32 и 0,25 мкм., остальные поверхности Ra = 1,25 и 1,0 мкм.

   Первичный  вал коробки передач  Зил-130 работает в условиях контактных нагрузок в сопровождении изгибающих усилий. Разрушительными факторами являются контактные нагрузки, изгиб и трение. 

1.1  Характеристики  детали 

Первичный вал  представляет собой вал со шлицевыми, зубчатыми и резьбовыми поверхностями, помимо этого с одного из торцов детали имеются глухие отверстия и пазы различных конфигураций и размеров они связаны также двумя сквозными отверстиями которые служат для поступления масла непосредственно в область зацепления зубьев из шестерён.

   Вал изготавливают  из стали 25ХГМ и цементирован на глубине 0,5-0,7 мм. После термической обработки получается твёрдость поверхности слоя HRC 60…65, а твёрдость сердцевины HRC 170-217. Масса детали не более 10кг. 

Таблица 1 – Химический состав стали 25 ХГМ ГОСТ 5632-51 

Наименование и марка материала	Химический элемент и содержание в %
	C	Si	Mn	Cr	S	P
Сталь 25 ХГМ	0,4	0,25	0,3 – 0,5	0,6	0,03	0,03

 

Таблица 2 – Механические свойства стали 25 ХГМ  ГОСТ 5632-51 

Наименование  марка материала	Показатель
	Не менее
	Время сопряжения при растяжении σm, МПа (кгм/мм2)	Предел текучести σв, МПа (кгс/мм2)	Относительное удлинение δ5, %	Ударная вязкость αн, кДж\мм2 (кгс/см2)
Сталь 25 ХГМ	450	650-710	18	520

Таблица 3 – Технологические  и эксплуатационные свойства стали 25 ХГМ 

Наименование  и марка материала	Вид термической  обработки	Обрабатываемость  резанием	Свариваемость при восстановлении	Износо- стойкость
Сталь 25 ХГМ	Холодноштампованная	Хорошая	Хорошая	Отличная

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Технические  требования на дефектацию детали 

Таблица 4

Наименование  детали (сборочной единицы)                           Первичный вал КПП
			Номер детали (сборочной единицы):                     130-1701030
			Материал   Сталь 25ХГМ, ГОСТ 4543-61
			Твёрдость Закалённого слоя 60…65 HRC Незакалённых  поверхностей                207...261 HB
Позиция на эскизе	Возможные дефекты	Способ  установления дефекта и средства контроля	Размер, мм		Заключение
			по  рабочему чертежу	допустимый  без ремонта
1.	Износ шейки  под передний шариковый подшипник	Скоба 24,93мм., или микрометр 0 - 25мм	25	24,93	Ремонтировать. Хромирование. Осталивание.
2.	Износ шлицевых зубьев по толщине	Скоба 5,76 мм., или  штангезу- бомер	5,89	5,76	Браковать при размере менее 5,76мм.

 
 
 
 
 
 
 
 

1.3 Дефекты детали  и причины их возникновения 

     Первичный вал является ответственной деталью КПП работающей при больших скоростях, средних и высоких давлениях, при наличии ударных нагрузок, в результате чего изменяется её форма и размеры.

     Дефект 1 - износ шейки под передний шариковый  подшипник - является 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.4  Технические требования отремонтированной детали 

 Основными  поверхностями вала ,подвергшимся  износу являются шейки под  передний и задний шариковый  подшипник .

  После ремонта  ведущий вал должен отвечать  следующим техническим  требованиям:

  - радиальное  биение поверхности Ж относительно поверхности И и К не более 0,050мм, а поверхности В относительно поверхностей И и К не более 0,080мм;

  - торцевое  биение поверхности Е относительно  поверхностей И и К не более  0,025мм и поверхности Д относительно  поверхностей  И и К не более 0,080мм;

  - шероховатость поверхностей В и Г должна соответствовать 9а классу

(Ra = 0,32 мкм), а поверхностей И, К, Е и Ж 7а классу Ra = 1,25 мкм. 

1.5 Расчёт размера  партии детали 

 Месячная  программа восстанавливаемых по  маршруту деталей N_мес, шт., определим по формуле:

                      

                           N_мес = , 

где N – годовая производственная программа ремонта агрегатов, шт;

       К_р – маршрутный коэффициент ремонта

       n – количество деталей, шт.

Тогда:

                         N_мес = = 40 шт. 

Размер партии деталей Z, шт., определяем по формуле: 

                           Z = , 

где X – количество запусков ремонта детали в месяц

Тогда:

                        Z = = 40 шт. 
 
 
 
 
 

2.1 Маршрут ремонта

 

Первичный вал  КПП перемещается по производственным участкам завода по маршруту №1. На этом маршруте устраняются следующие  дефекты: износ шейки под передний под передний шариковый подшипник; износ шлицевых зубьев по толщине.

  Первичный вал КПП относится к деталям 3-го класса (круглые стержни) и 4-й группы (валы с шестернями). 

2.2 Выбор рационального  способа восстановления детали 

Таблица 5

Номер и наименование дефекта	Применимый  способ восстановления	Коэффициент			Принятый  способ ремонта
		долговечности		технико-экономической  эффективности
Износ шлицев по толщине	Наплавка под  слоем флюса	0,79	0,436		-
Износ шейки под передний подшипник	Железнение	1,33	0,67		ж

 

Потенциально  возможными способами восстановления размера первичного вала изготовленного из стали 25 диаметром 45мм имеющего износ 0,25мм, которое испытывает значительные нагрузки, являются: хромирование, железнение, наплавка под слоем флюса.

  Значения  коэффициента долговечности возможных  способов восстановления следующие:

  хромирование  1,33

  железнение  0,60

  наплавка  под слоем флюса  0,79

  Из-за большого  износа первичного вала КПП наплавка под слоем флюса неприемлема. Наибольший коэффициент долговечности хромирование, однако, с учётом коэффициента технико-экономической эффективности рациональным способом восстановления является железнение (К_э=0,67) которое и принимаем окончательно для восстановления размера первичного вала. 
 
 

2.3 Выбор технологический  баз

  В качестве  технологических баз при  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.4 Технологическая схема устранения каждого дефекта 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.5 Определение промежуточных припусков, допусков и размеров 

    Дефект - износ шейки под передний шариковый подшипник. Диаметр шейки вала по рабочему чертежу равен 25_-0,04. Общая длина вала по чертежу

L_в = 301мм. Материал детали – сталь 25 ХГМ ГОСТ 4543-61 .  Твёрдость материала по чертежу 60…65 HRC. Заготовка – холодноштампованная.

Шероховатость обработанной поверхности R_a = 0,4 мкм. Диаметр изношенной шейки вала d_и = 24,5 мм.

    Операции  технологического процесса:

    Шлифовальная   1. Шлифовать шейку “как чисто”.

    Наплавка под слоем флюса    1. Подготовить деталь и наплавить шейку под                

                                                        передний  подшипник.

    Токарная            1.Точить наплавленную шейку предварительно

    Шлифовальная   1. Шлифовать шейку, выдерживая размер Ø25_-0,04.

        Диаметр шейки после шлифования d, мм, равен размеру по рабочему чертежу:

                                                  d = 25_-0,04

    Диаметр  шейки после чистового точения  d₁, мм, равен:

                                                  d = d + 2h

где 2h – припуск на шлифование на диаметр, мм.

    Принимаем: 2h = 0,45 мм. Тогда

                                        d₁ = 25 + 0,45 = 25,45 мм.

    Диаметр  шейки после чернового точения  d₂, мм, равен: