Конструктивная разработка обкаточного стенда для обкатки и испытания ДВС, КПП, ведущих мостов

Перечень чертежей:

1. Чертеж общего вида обкаточного стенда для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания, коробок передач, ведущих мостов автомобилей, раздаточных коробок на формате А1 представлен в двух проекциях с указанием размеров, сварных швов, с обозначением позиций сборочных единиц

Стенд содержит основание, нагрузочное и соединительное устройство. На основании закреплены продольные направляющие, на которых установлена рама, выполненная в виде автономных балок. Балки установлены с возможностью перемещения по продольным направляющим и фиксирования относительно них. На балках закреплены поперечные направляющие, на которых установлены стойки с возможностью перемещения по ним и фиксирования. На стойках закреплены ложементы для размещения по вертикали и фиксировании в избранном положении.

2. Сборочный чертеж соединительного устройства А1 приведен с разрезами, с указанием посадок.

Соединительное устройство выполнено в виде телескопически соединенных между собой внешнего цилиндра, внутреннего цилиндра и вала с зацепляющими зубьями

3. Рабочие чертежи деталей А1:

• Вал из стали 45 ГОСТ 1050-91;
• Фиксатор из стали 40Х ГОСТ 4345-89;
• Втулка верхняя стальная;
• Цилиндр внутренний;
• Цилиндр внешний металлический

На чертежах выставлены допуски, шероховатости, радиусы скруглений, фаски, позиции, технические требования:

• Твердость вала НВ 260...265;
• Неуказанные радиусы 1...5мм;
• Неуказанные отклонения размеров h14, ±IT14/2;

4. Деталировочный чертеж конструкции А1:

• Рама;
• Ложемент;
• Плита из стали А20-2-б-Т ГОСТ 380-88;
• Гайка

Дополнительные материалы: приведена расчетно-пояснительная записка на 41 страницах, где выполнены:

• Испытание двигателя и его обкатка

Собранный после ремонта двигатель обкатывают и испытывают на специальных стендах. Цель обкатки – приработка трущихся поверхностей и выявление дефектов, возникающих в результате допущенных при ремонте отклонений от технических требований. Цель испытаний – оценка качества ремонта двигателей.

Обкатку капитально отремонтированных двигателей на стендах проводят в три этапа: холодная обкатка; горячая без нагрузки; горячая обкатка под нагрузкой. После обкатки двигатели подвергают испытаниям на тех же стендах: приемо-сдаточным; периодическим кратковременным; дополнительным. Двигатели обкатывают и испытывают только с теми механизмами и приборами систем питания и смазочной, с которыми они будут работать в процессе эксплуатации.

Рассмотрен процесс холодной обкатки двигателя, горячая обкатка двигателя, горячая обкатка под нагрузкой, приемо-сдаточные испытания двигателя, контрольный осмотр двигателя, применение приработочных масел и присадок.

Автоматизация процесса обкатки двигателей существенно облегчает труд обкатчика, обеспечивает строгое соблюдение режимов обкатки, контроль и регистрацию параметров двигателя с записью данных и индивидуальную обкатку каждого двигателя с адаптацией режимов.

• Разработка обкаточного стенда

Стенд относится к обкатке и испытанию вновь изготовленных и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания и может быть использован для обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущих мостов автомобилей, раздаточных коробок.

Прототип – стенд, который содержит основание, продольные направляющие, закрепленные на основании, и установленный на основании тормоз, выполняющий функции нагрузочного устройства. На продольных направляющих установлена тележка, имеющая раму, ложементы для размещения двигателя, механизм фиксирования от осевого перемещения и опрокидывания. Стенд имел съемные ложементы разной формы и размеров для установки двигателей различных типоразмеров. Ложементы накладываются непосредственно на раму тележки.

Разрабатываемый стенд более универсальный. Он содержит основание, нагрузочное и соединительное устройства, продольные направляющие, закрепленные на основании, раму, установленную на продольных направляющих. Ложементы закреплены на стойках с возможностью перемещения по вертикали и фиксирования в избранном положении. Соединительное устройство выполнено в виде телескопически соединенных между собой внешнего цилиндра, внутреннего цилиндра и вала с зацепляющими зубьями для соединения с валом двигателя. Внешний цилиндр скреплен с нагрузочным устройством. Внутренний цилиндр соединен с внешним цилиндром посредством первого шлицевого соединения. Вал соединен с внутренним цилиндром посредством второго шлицевого соединения. На внешнем и внутреннем цилиндрах установлены фиксаторы. На внутреннем цилиндре и на валу образованы выемки для размещения фиксаторов.

Предусмотренные широкие диапазоны плавного регулирования положения ложементов в продольном, поперечном и вертикальном направлениях обеспечивают возможность крепления и обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущего моста автомобиля, раздаточной коробки. Соединительное устройство позволяет ускорить и облегчить соединение и рассоединение вала двигателя с нагрузочным устройством.

• Описание работы стенда

Перед обкаткой двигателя ложементы устанавливают в положении, соответствующем расположению опор обкатываемого типоразмера двигателя так, чтобы при установке двигателя на ложементы, оси вращения двигателя и вала нагрузочного устройства совпали. Для этого балки перемещают по продольным направляющим и крепят крепежными болтами. Вращением винтов на ложементах устанавливают необходимую высоту. Обкатываемый двигатель устанавливают на ложементы и крепят прижимными болтами. Вал и внутренний цилиндр выдвигают по первому и второму шлицевым соединениям до зацепления зубьев с храповиком двигателя. При этом центрирование положения соединительного устройства и зубьев относительно оси храповика производится центрирующим конусом. В момент зацепления зубьев с храповиком фиксаторы западают в выемки под действием пружин, что предотвращает осевое смещение вала и выход зубьев из зацепления с храповиком. В таком положении производят обкатку и испытание двигателя. После окончания обкатки выводят фиксаторы из выемок сгибанием пружин. Вал вдвигают во внутренний цилиндр, выводят при этом зубья из зацепления с храповиком, а внутренний цилиндр вдвигают во внешний цилиндр. После открепления прижимных болтов обкатанный двигатель снимают.

• Подбор электродвигателя. Выбран электродвигатель 4А180М2/2945 с синхронной частотой вращения 3000 об/мин.
• Определение фиксатора на срез и смятие

По условию прочности элементов на срез и смятие определен диаметр фиксатора, равный 9 мм, который выдержит нагрузки при обкатке двигателя.

• Расчет сварных соединений

Выполнена проверка сварного шва катетом 5 мм на прочность. Приведена схема сил сварного соединения. Определено максимальное напряжение на срез, равное 30,24 МПа, что меньше допускаемого значения (81,25 МПа). Шов удовлетворяет условию прочности.

• Расчет шлицевой втулки

Произведена проверка прочности на срез и смятие шлицев. Втулка диаметром 0,6 м выдержит приложенные нагрузки.

• Технико-экономическая оценка проекта

При внедрении обкаточных стендов цена на капитальный ремонт двигателя ЗМЗ упадет примерно на 600 руб. Годовая экономия от внедрения приспособления составит 2930 руб., срок окупаемости – 0,34 года.

• Заключение

В конструкторской части представлена разработка стенда для обкатки двигателей, целесообразность его использования. Приведены прочностные расчеты. Произведен расчет эффективности внедрения обкаточного стенда. Рассчитан срок окупаемости стенда

В программе: Компас 3Dv