Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Оптимизация режимов термической обработки коленчатого вала

Содержание:

Введение…………………………………………………………………… 2 1 1 Глава. Теоретическая часть……………………………………………. 3 1.1 Анализ условий работы
коленчатого вала……………………………… 3 1.2 Виды изнашивания и закономерности износа………………………….. 7 1.3 Анализ эксплуатационной
стойкости стали 45Х, работающей в условиях износа…………………………………………………………… 11 1.4 Влияние термической
обработки на структуру и свойства низколегированной стали 45Х…………………………………………… 12 1.5 Выводы по главе 1………………………………………………………… 15 2 2 Глава. Практическая
часть……………………………………………… 16 2.1 Обоснование режимов
термической обработки………………………… 16 2.2 Оптимизация режимов
термической обработки стали 45Х……………. 19 2.3 Фазовый состав и
структура стали после закалки……………………… 24 2.4 Фазовый состав и
структура стали после отпуска……………………… 28 2.5 Металлографические
исследования……………………………………… 31 2.6 Результаты фазового
исследования структуры стали после различных режимов термической обработки………………………………………… 37 2.7 Выбор оптимального
режима термической обработки………………… 40 2.8 Выводы по главе 2………………………………………………………… 45 3 Оценка экономической
эффективности оптимального режима термической обработки коленчатого вала………………………………. 45 4 Заключение……………………………………………………………….. 50 5 Список использованных литературных
источников…………………… 51

Введение:

Одна из
самых острых проблем современности износ машин и механизмов. Расходы на
восстановление машин в результате износа значительны, причем ежегодно они
увеличиваются. Удлинение срока службы машин и оборудования даже в небольшой
степени равноценно вводу новых производственных мощностей.

Приведенные
в литературе методики по оптимизации термической обработки коленчатых валов требуют
существенных материальных затрат и содержат ряд допущений, поэтому в данной
работе использовались комплексные методы исследования сплава 45Х с применением
как методов математического планирования при помощи пакета прикладных программ
«KOMPLEX», так и традиционных методов исследования.

Целью
настоящей работы является повышение работоспособности и надежности деталей, работающих
в режиме ударно — абразивного износа, циклического нагрева и охлаждения за счет
поиска и оптимизации состава и режимов термической обработки. Для достижения
этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести комплексное исследование и оптимизацию
термической обработки стали 45Х с помощью методов математического планирования
и статистической обработки экспериментальных данных.

2. Повышение эксплуатационных свойств стали в условиях
смешанного износа.

3. Изучение влияния режимов термической обработки
на технологические характеристики износостойких сталей.

Заключение:

Обработка
деталей может быть совершенно различной в зависимости от особенностей
технологического процесса. К наиболее популярным методам термической обработки относятся
закалка и высокотемпературный отпуск. В процессе термической обработки стальных
деталей в структуре материала происходят изменения, согласно диаграмме
железо-цементит. В соответствии с требованиями, которые предъявляется к стали,
необходимо выбрать наиболее оптимальный вид термической обработки. Главное – помнить
при этом о возможностях изменения параметров и характеристик операции термической
обработки деталей, таких как температура и скорость нагрева, темп охлаждения,
которые дают возможность получения различных свойств для определенной стали.

В данной
работе мы разработали технологический процесс термообработки коленчатого вала. Термическая
обработка представляла собой комплекс операций: закалка и высокий отпуск. После
данных операций была получена необходимая твердость HB255–302, что обеспечит
качественную работу детали и необходимый срок эксплуатации. Так же мы изучили
влияние на сталь таких химических элементов как углерод, хром, марганец.

Фрагмент текста работы:

1.1 Анализ условий
работы коленчатого вала Коленчатый
вал — одна из основных деталей двигателя, определяющая вместе с другими
деталями цилиндропоршневой группы его ресурс. Коленчатые валы двигателей
внутреннего сгорания являются кривошипом кривошипно-шатунного механизма,
назначение которого — превращение возвратно-поступательного движения поршня во
вращательное движение. Коленчатые валы работают в условиях знакопеременных нагрузок
и гидроабразивного износа их шатунных и коренных шеек. Долговечность коленчатых
валов двигателей внутреннего сгорания от многих факторов: конструкторских,
технологических и эксплуатационных.

Ресурс
коленчатых валов определяется интенсивностью износа шатунных и коренных шеек, а
также сопротивлением усталости. Обычно снижение потенциального ресурса
коленчатых валов при ремонтах происходит в результате неправильного базирования
коленчатых валов при шлифовании их шеек под ремонтные размеры, в связи с
образованием технологических дефектов: превышение допуска на угловое расположение
шатунных шеек от ± 10′ до ± 40′; увеличение радиусов кривошипа от 0,05 до 0,20 мм; отклонение от параллельности осей коренных и
шатунных шеек до 0,20 мм
на длине шатунной шейки от которого конус, описываемый шатунной шейкой
составляет 0,40 мм.

Изменение
упомянутых допусков на геометрические параметры коленчатых валов ведёт к
снижению их ресурса, а также показателей технической характеристики двигателей.

Рабочие
компоненты коленчатого вала (рисунок 1):

Коренная
шейка – валовая опора, которая служит осью вращения самого вала. Она лежит в
подшипнике, который встроен в картер. Шатунные
шейки – опоры, связанные с поршневыми шатунами. Во время работы они смещаются
относительно оси вала по круговой траектории.

Щёки –
вспомогательные детали, связывающие шатунные и коренные шейки.

Хвостовик
– задняя часть, соединённая с шестерной отбора или маховиком для передачи
мощности на движение.

Носок –
передняя часть вала, которая посредством шкива или зубчатого колеса передаёт
мощность приводу газораспределительного блока и других вспомогательных
механизмов.

Противовесы
– детали, необходимые для распределения нагрузки и уравновешивания массы
шатунов и поршней.