Технологическое обоснование и проектирование процесса восстановительного ремонта коленчатого вала ЯМЗ-236 (на примере автомобиля МАЗ-500А)

Представьте себе сердце любого автомобиля – двигатель. А в сердце двигателя, пульсирующего в ритме движения, находится коленчатый вал. Это одна из самых нагруженных и критически важных деталей, от состояния которой напрямую зависит работоспособность всего силового агрегата и, следовательно, транспортного средства. Для грузовых автомобилей, таких как легендарный МАЗ-500А, оснащенный двигателем ЯМЗ-236, бесперебойная эксплуатация – это не просто желаемая характеристика, а экономическая необходимость. Однако в условиях интенсивной работы детали подвергаются неизбежному износу. Восстановительный ремонт, а не полная замена, является стратегическим подходом к продлению ресурса агрегатов, снижению эксплуатационных расходов и минимизации воздействия на окружающую среду.

В настоящей работе мы погрузимся в мир высокоточных технологий и инженерных расчетов, чтобы разработать и детально обосновать структурированный технологический процесс восстановительного ремонта коленчатого вала ЯМЗ-236. Основной целью является создание исчерпывающей академической работы, охватывающей все этапы – от диагностики дефектов до финишной балансировки, с учетом актуальных стандартов, нормативов и технологических ограничений. Это не просто описание, а пошаговое руководство, построенное на принципах инженерной строгости и экономической целесообразности, которое позволит восстановить деталь до состояния, обеспечивающего ее надежную работу на долгие годы.

Анализ конструкции и критерии предельного состояния детали

Понимание «жизни» и «старения» детали начинается с глубокого анализа её «ДНК» – материала, геометрии и условий работы. Коленчатый вал, как центральный элемент кривошипно-шатунного механизма, подвержен колоссальным знакопеременным нагрузкам: крутящим, изгибающим, инерционным. Именно поэтому его конструкция и материал выбираются с особой тщательностью, а критерии предельного износа строго регламентированы, ведь каждая ошибка в проектировании или эксплуатации способна привести к катастрофическим последствиям.

Материал и технические требования к коленчатому валу

Сердцем коленчатого вала ЯМЗ-236 является высококачественная конструкционная легированная сталь марки 50Г. Согласно ГОСТ 4543-71 (или его современному аналогу ГОСТ 1050-2013), эта сталь относится к марганцовистым сплавам, что обеспечивает ей повышенную прочность и износостойкость. Химический состав стали 50Г строго регламентирован: содержание углерода составляет 0.48–0.56%, а марганца – 0.7–1.0%. Углерод придает стали твердость, а марганец улучшает прокаливаемость и повышает прочность и износостойкость, делая её идеальной для деталей, работающих в условиях высоких контактных напряжений и динамических нагрузок.

Изготовление коленчатого вала методом горячей штамповки (ковки) формирует волокнистую структуру металла, которая дополнительно увеличивает сопротивление усталости и ударным нагрузкам. Но особую роль в долговечности вала играет поверхностная закалка шеек токами высокой частоты (ТВЧ). Этот процесс создает на поверхности коренных и шатунных шеек упрочненный слой с высокой твердостью, в то время как сердцевина вала сохраняет вязкость. Требуемая твердость поверхности шеек после закалки ТВЧ должна составлять не менее 45–52 HRC (или 440–520 НВ). Для сравнения, твердость тела вала (незакаленной части) находится в пределах 217–270 НВ. Такое распределение твердости обеспечивает оптимальное сочетание износостойкости поверхности и сопротивления разрушению основной части детали.

Номинальные размеры шеек коленчатого вала являются отправной точкой для всех ремонтных операций. Для коренных шеек этот размер составляет 110.00 мм, для шатунных – 88.00 мм, причем оба размера имеют допуск -0.015 мм. Эти строгие допуски гарантируют точность сборки и правильное формирование масляного клина в подшипниках скольжения, что критически важно для предотвращения сухого трения и преждевременного износа.

Классификация дефектов и критерии предельного износа

В процессе эксплуатации коленчатый вал подвергается различным видам износа и повреждений. К наиболее распространенным эксплуатационным дефектам шеек относятся:

• Овальность: неравномерный износ по периметру шейки.
• Конусность: разница в диаметре шейки по ее длине.
• Вогнутость и бочкообразность: изменение формы шейки вдоль ее оси.

Эти дефекты возникают из-за неравномерности нагрузок, абразивного износа от частиц в масле, нарушений условий смазки или деформаций. Критерии предельного износа строго определяют момент, когда деталь перестает соответствовать требованиям надежной эксплуатации и подлежит ремонту. Согласно техническим условиям, предельно допустимые овальность и конусность коренных и шатунных шеек, при которых вал подлежит обязательной перешлифовке, составляют 0.05 мм. Любое превышение этих значений ведет к нарушению гидродинамического режима смазки, повышенному износу вкладышей и риску заклинивания двигателя.

Помимо износа шеек, вал может подвергаться деформации. Предельно допустимый изгиб (биение или прогиб) вала, превышающий 0.02–0.03 мм, требует обязательной правки перед механической обработкой. Если же прогиб коленчатого вала превышает 0.08 мм, и правка оказывается невозможной или неэффективной, деталь считается окончательно выбракованной.

Самыми критическими дефектами, приводящими к окончательной выбраковке детали без возможности восстановления, являются:

• Трещины: особенно опасны трещины в галтелях (переходных радиусах от шейки к щеке вала), где концентрируются напряжения. Они являются предвестниками усталостного разрушения.
• Сколы: могут возникать на поверхности шеек или противовесов, нарушая геометрию и балансировку вала.

Детальная диагностика с использованием неразрушающих методов контроля, таких как магнитная дефектоскопия, позволяет выявить эти скрытые дефекты и принять обоснованное решение о пригодности вала к ремонту. Выбор и обоснование оптимального технологического маршрута восстановления является следующим логическим шагом.

Выбор и обоснование оптимального технологического маршрута восстановления

После всесторонней оценки состояния детали следующим критически важным шагом является выбор наиболее подходящего метода восстановительного ремонта. В контексте инженерного подхода к ремонту коленчатых валов, особенно таких массовых, как ЯМЗ-236, экономическая эффективность и технологичность играют решающую роль, ведь правильный выбор метода существенно влияет на себестоимость и долговечность восстановленного агрегата.

Сравнительный анализ методов восстановления (Перешлифовка против Наплавки/Металлизации)

Существует несколько основных подходов к восстановлению изношенных поверхностей деталей, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения:

1. Наплавка (плазменная, под слоем флюса, вибродуговая): При этом методе на изношенную поверхность наносят дополнительный слой металла, который затем обрабатывают до номинального размера. Наплавка позволяет восстанавливать сильно изношенные шейки, возвращая им исходный диаметр.
   

   Преимущества: возможность восстановления до номинального размера, повышение износостойкости за счет использования специальных наплавочных материалов. Недостатки: термические деформации, необходимость сложной финишной механической обработки, изменение структуры металла в зоне наплавки, потенциальный риск отслоения наплавленного слоя, высокая стоимость оборудования и материалов.

2. Металлизация (газотермическое напыление): Этот метод заключается в нанесении металлического порошка на поверхность детали с помощью высокотемпературной струи.
   

   Преимущества: минимальный нагрев детали, широкий выбор напыляемых материалов. Недостатки: более низкая прочность сцепления покрытия с основой по сравнению с наплавкой, пористость покрытия, необходимость герметизации пор, ограниченная толщина слоя.

3. Перешлифовка шеек под ремонтные размеры: Суть метода заключается в удалении изношенного слоя металла путем шлифования до следующего, меньшего ремонтного размера. Затем устанавливаются специальные ремонтные вкладыши соответствующего размера.
   

   Преимущества: высокая точность обработки, сохранение исходной структуры металла вала (кроме тонкого слоя, снимаемого при шлифовке), технологическая простота, широкая распространенность оборудования и ремонтных вкладышей. Недостатки: уменьшение диаметра шеек, что ограничивает количество возможных ремонтов.

Для коленчатого вала ЯМЗ-236, с учетом его массовости, стандартизации ремонтных размеров и высоких требований к эксплуатационной надежности, перешлифовка шеек под ремонтные размеры является наиболее технологичным и экономически эффективным методом восстановления. Производители двигателей, такие как ЯМЗ, специально предусматривают систему ремонтных размеров для своих коленчатых валов. Вал ЯМЗ-236 имеет до шести ремонтных размеров, уменьшающихся с шагом 0.25 мм от номинального размера. Например, для коренных шеек номинальный размер 110.00 мм может быть уменьшен до 109.75 мм, 109.50 мм, 109.25 мм, 109.00 мм, 108.75 мм и 108.50 мм. Эта система позволяет многократно восстанавливать вал, значительно продлевая его ресурс. Применение ремонтных вкладышей, доступных на рынке, делает этот процесс экономически выгодным по сравнению с дорогостоящими и более сложными технологиями наплавки или металлизации.

Детализированная технологическая маршрутная карта

Выбранный метод перешлифовки требует строгого соблюдения последовательности операций, каждая из которых направлена на достижение требуемого качества и точности. Ниже представлена детализированная технологическая маршрутная карта:

1. Демонтаж: Снятие коленчатого вала с двигателя. Эта операция включает слив масла, отсоединение всех прилегающих элементов и аккуратное извлечение вала из блока цилиндров.
2. Мойка: Тщательная очистка вала от загрязнений, масла, нагара и продуктов износа. Используются специализированные моечные машины с разрешенными моющими растворами, обеспечивающими полное удаление посторонних частиц, которые могут негативно повлиять на последующие операции и точность измерений.
3. Дефектоскопия (магнитным методом): Обнаружение скрытых поверхностных и подповерхностных трещин, сколов и других дефектов, невидимых невооруженным глазом. Наиболее эффективным является магнитный метод дефектоскопии, позволяющий выявить даже мельчайшие дефекты, особенно в зонах концентрации напряжений (галтели, маслоотверстия). При обнаружении критических дефектов вал выбраковывается.
4. Измерение и оценка износа: Проведение точных измерений диаметров шеек, овальности, конусности, а также биения вала. Для этого используются микрометры, индикаторные нутромеры и индикаторные приспособления. На основании полученных данных принимается решение о ремонтном размере, под который будет произведена перешлифовка.
5. Правка/рихтовка (при биении более 0.02 мм): Если биение вала превышает допустимые 0.02 мм (но не более 0.08 мм – критерий выбраковки), производится его правка на гидравлическом прессе. Правка выполняется с контролем биения, чтобы вернуть валу прямолинейность оси.
6. Шлифование (черновое и чистовое): Это основная операция, выполняемая на специализированных круглошлифовальных станках для коленчатых валов.
   • Черновое шлифование: Снятие основной части изношенного слоя до размера, близкого к ремонтному.
   • Чистовое шлифование: Доводка шеек до требуемого ремонтного размера с высокой точностью и низкой шероховатостью поверхности.
7. Полирование: Финишная операция, выполняемая на ленточно-полировальных машинах. Полирование обеспечивает минимальную шероховатость поверхности шеек, что критически важно для формирования стабильного масляного клина и продления срока службы вкладышей. Требование к качеству поверхности после шлифования: R_a ≤ 0.20 мкм. После полирования достигается R_a ≤ 0.10 мкм (иногда R_a ≤ 0.08 мкм).
8. Контроль: Повторный контроль всех геометрических параметров (размеры, овальность, конусность, биение), а также шероховатости поверхности. Проверяется соответствие восстановленных шеек установленным ремонтным размерам и требованиям к качеству поверхности.
9. Балансировка: Динамическая балансировка коленчатого вала на специализированном балансировочном станке. Эта операция устраняет дисбаланс, возникающий после механической обработки и влияющий на вибрацию двигателя.

Такой детализированный маршрут обеспечивает не только восстановление геометрических параметров, но и сохранение эксплуатационных характеристик вала на уровне, близком к новому.

Расчет технологических режимов механической обработки и техническое нормирование

Курсовой проект по технологии машиностроения немыслим без обоснованных расчетов режимов обработки и норм времени. Это демонстрирует глубокое понимание технологического процесса и умение применять инженерные методики.

Расчет элементов режима шлифования

Для шлифования коленчатого вала ЯМЗ-236 мы сосредоточимся на расчете ключевых элементов режима резания: глубины резания, скорости резания и частоты вращения. Возьмем для примера перешлифовку коренной шейки с номинального размера 110.00 мм до первого ремонтного размера 109.75 мм.

1. Глубина резания (t)
Глубина резания t (мм) определяется как радиусный съем материала за один проход. При перешлифовке диаметральной разницы глубину резания рассчитывают по формуле:

t = (Dз - d) / 2

Где:

• D_з — диаметр заготовки до обработки (фактический изношенный диаметр или номинальный, если это первая перешлифовка, мм).
• d — диаметр, получаемый после обработки детали (целевой ремонтный размер, мм).

В нашем случае:

• D_з = 110.00 мм (номинальный диаметр до износа или начальный диаметр для первой перешлифовки)
• d = 109.75 мм (первый ремонтный размер)

t = (110.00 - 109.75) / 2 = 0.25 / 2 = 0.125 мм

Это суммарная глубина резания, которая будет реализована за несколько проходов. Для чистового шлифования глубина резания на один проход обычно значительно меньше, что обеспечивает требуемую точность и шероховатость. Например, при черновом шлифовании глубина может быть 0.02-0.05 мм на проход, при чистовом — 0.005-0.01 мм.

2. Скорость резания (V) и частота вращения (n)
Скорость резания V (м/мин) при вращательном движении (шлифование) рассчитывается по формуле:

V = (π ⋅ Dз ⋅ n) / 1000

Где:

• D_з — диаметр обрабатываемой поверхности (мм).
• n — частота вращения детали (об/мин).

При шлифовании коленчатых валов обычно выбирают скорость резания (скорость вращения круга) и подачу. Скорость вращения самой детали (коленчатого вала) значительно ниже и регулируется станком.
Для круглошлифовальных станков скорость вращения шлифовального круга составляет 30-60 м/с (1800-3600 м/мин), а скорость вращения детали (коленчатого вала) — 15-30 об/мин.
Примем скорость вращения детали n = 20 об/мин (типичное значение для чистового шлифования).
Рассчитаем скорость резания детали V при диаметре D_з = 109.75 мм:

V = (π ⋅ 109.75 ⋅ 20) / 1000 ≈ (3.14159 ⋅ 109.75 ⋅ 20) / 1000 ≈ 6902.1 / 1000 ≈ 6.9 м/мин.

3. Подача (S)
Подача S при шлифовании может быть продольной (S_пр, мм/об) или поперечной (S_поп, мм/дв.ход). Для шлифования шеек вала используется поперечная подача шлифовального круга на глубину резания и продольная подача стола станка.
Обычно для чистового шлифования коленчатых валов продольная подача принимается в диапазоне (0.3–0.6) от ширины шлифовального круга на один оборот детали, а поперечная подача составляет 0.005–0.01 мм на двойной ход.
Примем продольную подачу S_пр = 0.4 ширины круга. Если ширина круга 60 мм, то S_пр = 0.4 ⋅ 60 = 24 мм/об.
Поперечная подача S_поп = 0.005 мм/двойной ход (для финишной обработки).

Выбор шлифовального инструмента и оснастки

Выбор шлифовального круга является ключевым для достижения требуемой точности и качества поверхности. Для чистового (финишного) шлифования шеек коленчатого вала, обеспечивающего шероховатость R_a ≤ 0.20 мкм, рекомендуется применять шлифовальные круги из белого электрокорунда (24А/95А). Белый электрокорунд обладает высокой хрупкостью и острыми кромками зерен, что способствует самозатачиванию и предотвращает прижоги.

Что касается зернистости, то для финишной обработки по ГОСТ (например, ГОСТ 3647-80 «Материалы шлифовальные. Зернистость и зерновой состав») рекомендуется применять зернистость 16, 12 или 10, что соответствует классам FEPA F90-F120. Эти размеры зерен позволяют получать высококачественные поверхности с минимальной шероховатостью. Связка круга должна быть керамической, обеспечивающей жесткость и устойчивость к износу. Круг должен работать с обильным охлаждением (СОЖ) для предотвращения термических деформаций и улучшения качества поверхности.

Техническое нормирование времени

Техническое нормирование времени является неотъемлемой частью проектирования технологического процесса. Оно позволяет определить необходимое время для выполнения операции и рассчитать производительность. Для шлифования коленчатого вала мы будем рассчитывать штучное время (T_шт) и штучно-калькуляционное время (T_шт-к).

1. Основное (технологическое) время (T_о)
Основное время — это время непосредственного воздействия инструмента на заготовку. Для шлифования оно рассчитывается по формуле:

Tо = L / (Sпр ⋅ n)

Где:

• L — длина обрабатываемой поверхности (для одной шейки, например, 40 мм).
• S_пр — продольная подача (мм/об).
• n — частота вращения детали (об/мин).

Примем для чистового шлифования одной шейки:

• L = 40 мм (длина шейки)
• S_пр = 24 мм/об (рассчитано выше)
• n = 20 об/мин (рассчитано выше)

Tо = 40 / (24 ⋅ 20) = 40 / 480 ≈ 0.083 мин.

Это время на один проход шлифования. Необходимо учесть количество проходов. Если общая глубина резания 0.125 мм и за проход снимается 0.005 мм, то количество проходов N = 0.125 / 0.005 = 25 проходов.
Общее основное время для одной шейки: T_{о_общ} = 0.083 ⋅ 25 = 2.075 мин.
Для 7 коренных шеек: T_{о_кор} = 2.075 ⋅ 7 = 14.525 мин.
Для 6 шатунных шеек: T_{о_шат} = 2.075 ⋅ 6 = 12.45 мин. (Примем ту же глубину и количество проходов для упрощения)
Итого основное время на все шейки: T_о = 14.525 + 12.45 = 26.975 мин.

2. Вспомогательное время (T_в)
Вспомогательное время включает установку и снятие детали, подвод и отвод инструмента, переключение скоростей и подач. Оно принимается по нормативам (ОМН) или эмпирически. Для операции шлифования коленчатого вала T_в может составлять 10-20% от T_о.
Примем T_в = 0.15 ⋅ T_о = 0.15 ⋅ 26.975 ≈ 4.046 мин.

3. Время на обслуживание рабочего места (T_об) и отдых и личные надобности (T_отл)
Эти времена также принимаются по нормативам в процентах от оперативного времени (T_оп = T_о + T_в).
T_об = 3-5% от T_оп. Примем 4%.
T_отл = 5-8% от T_оп. Примем 7%.

4. Оперативное время (T_оп)
T_оп = T_о + T_в = 26.975 + 4.046 = 31.021 мин.

5. Штучное время (T_шт)
T_шт = T_оп + T_об + T_отл = T_оп ⋅ (1 + (K_об + K_отл)/100)
Где K_об и K_отл — коэффициенты в процентах.

Tшт = 31.021 ⋅ (1 + (4+7)/100) = 31.021 ⋅ (1 + 0.11) = 31.021 ⋅ 1.11 ≈ 34.43 мин.

6. Штучно-калькуляционное время (T_шт-к)
Штучно-калькуляционное время включает также подготовительно-заключительное время (T_пз), распределенное на партию деталей.
T_пз — время на подготовку к работе (настройка станка, получение инструмента). Примем T_пз = 30 мин.
Если партия деталей составляет 10 штук, то:

Tшт-к = Tшт + Tпз / Nпарт
Tшт-к = 34.43 + 30 / 10 = 34.43 + 3 = 37.43 мин.

Эти расчеты, основанные на принятых нормативах (ОМН — Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания) и действующих ГОСТах по выбору шлифовального инструмента, позволяют не только обосновать режимы, но и спланировать загрузку оборудования и трудозатраты.

Обеспечение точности, качества поверхности и организация рабочего места

Восстановление детали – это не просто возвращение ей формы, но и обеспечение функциональности, соответствующей заводским стандартам. Это требует высокой точности обработки, безупречного качества поверхности и грамотной организации рабочего места, ведь даже малейшее отклонение может критически сказаться на долговечности и надёжности двигателя.

Требования к точности и качеству поверхности

Ключевым аспектом в ремонте коленчатого вала является обеспечение точности геометрических параметров и требуемой шероховатости поверхности. Эти требования регламентируются Единой системой допусков и посадок (ЕСДП), установленной ГОСТ 25346-89 и ГОСТ 25347-82. Эти стандарты определяют поля допусков и рекомендуемые посадки для широкого диапазона размеров, обеспечивая взаимозаменяемость деталей и правильное сопряжение в узлах. Для шеек коленчатого вала, работающих в паре с вкладышами подшипников скольжения, применяются точные квалитеты (например, 6-й или 7-й) и соответствующие поля допусков, гарантирующие формирование масляного клина и минимизацию износа.

Особое внимание уделяется качеству поверхности шеек. После шлифования шероховатость поверхности должна быть не более R_a = 0.20 мкм, а радиусов галтелей – R_a = 0.32 мкм. Однако для достижения максимального ресурса и обеспечения наилучших условий для формирования устойчивого масляного клина, после шлифования обязательно проводится полирование шеек. Цель полирования – достижение финишной чистоты поверхности R_a ≤ 0.10 мкм (в идеале R_a ≤ 0.08 мкм). Эта операция не только снижает коэффициент трения и износ, но и устраняет микронеровности, которые могут стать причиной схватывания поверхности (задиров) при недостаточной смазке. Полирование также улучшает маслоудерживающие свойства поверхности, способствуя более равномерному распределению смазочного материала.

Организация рабочего места и подбор оборудования

Эффективность и качество восстановительного ремонта напрямую зависят от правильной организации рабочего места и подбора специализированного оборудования. Рабочее место для шлифования коленчатых валов должно быть оснащено следующими компонентами:

1. Основное технологическое оборудование:
   • Специализированный круглошлифовальный станок для коленчатых валов: Это ключевое оборудование. Для перешлифовки коленчатых валов ЯМЗ-236, имеющих максимальную длину до 1600 мм и смещение шатунных шеек до 110 мм, идеально подходят отечественные станки серий 3Д4230, 3В423 или ЛТ-235. Эти станки оснащены специальными центросместителями и позволяют обрабатывать как коренные, так и шатунные шейки с высокой точностью. Зарубежные аналоги, такие как MQ8260A, также могут быть использованы.
2. Оборудование для подготовки:
   • Гидравлический пресс: Необходим для правки коленчатого вала при обнаружении недопустимого изгиба (биения), превышающего 0.02 мм.
   • Моечная машина: Для тщательной очистки вала перед дефектоскопией и механической обработкой.
3. Контрольно-измерительный инструмент:
   • Микрометры: Для измерения диаметров шеек с точностью до 0.001 мм.
   • Индикаторный нутромер: Для измерения постелей подшипников в блоке цилиндров и оценки износа.
   • Магнитный дефектоскоп: Для неразрушающего контроля на наличие трещин.
   • Шаблоны: Для контроля радиусов галтелей, которые критически важны для прочностных характеристик вала.
   • Индикаторные приспособления (стойки с индикаторами): Для точного контроля биения вала на различных участках.
   • Профилометр/Измеритель шероховатости: Для контроля качества поверхности шеек после шлифования и полирования.
4. Оснастка для шлифования:
   • Трехкулачковые патроны-центросместители: Специальные патроны, позволяющие смещать ось вращения коленчатого вала относительно оси станка для обработки шатунных шеек.
   • Люнеты (подвижные и неподвижные): Приспособления для поддержки длинных валов и предотвращения их прогиба под действием сил резания во время шлифования.
5. Оборудование для финишной обработки:
   • Ленточно-полировальная машина: Для полировки шеек и достижения требуемой чистоты поверхности R_a.

Контроль качества и финишная балансировка

После всех операций механической обработки и финишной доводки, коленчатый вал проходит заключительный этап контроля качества и балансировки.

1. Контроль качества: Повторные измерения всех параметров (диаметры, овальность, конусность, биение, радиусы галтелей, шероховатость) с использованием всего спектра контрольно-измерительного инструмента. Цель – убедиться, что все параметры соответствуют заданным ремонтным размерам и требованиям стандартов.

2. Динамическая балансировка: Любая механическая обработка, даже самая точная, может привести к изменению распределения масс и, как следствие, к возникновению дисбаланса. Нескомпенсированный дисбаланс коленчатого вала является причиной повышенной вибрации двигателя, ускоренного износа подшипников и других деталей, а также снижения мощности. Поэтому после всех ремонтных операций вал подвергается обязательной динамической балансировке на специализированном балансировочном станке.

Критическое инженерное ограничение: Чрезвычайно важно подчеркнуть, что корректировка дисбаланса коленчатого вала после ремонта производится ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО методом удаления металла (сверлением) в специально предусмотренных для этого противовесах. Сварка, наплавка или приварка балансировочных грузов категорически запрещена технической документацией и нормативами для коленчатых валов. Нарушение этого требования может привести к изменению структуры металла, появлению внутренних напряжений, трещин и, в конечном итоге, к разрушению вала в процессе эксплуатации. Сверление обеспечивает точное и контролируемое удаление массы, не влияя на прочностные характеристики детали.

Такая комплексная организация рабочего места и строгий контроль на всех этапах гарантируют, что восстановленный коленчатый вал ЯМЗ-236 будет соответствовать всем эксплуатационным требованиям и обеспечит надежную работу двигателя МАЗ-500А.

Заключение

В рамках представленного курсового проекта была успешно достигнута поставленная цель – разработка и детальное обоснование структурированного технологического процесса восстановительного ремонта коленчатого вала двигателя ЯМЗ-236, установленного на автомобилях МАЗ-500А. Путем глубокого анализа конструктивных особенностей, материала (сталь 50Г с поверхностной закалкой ТВЧ до 45–52 HRC), а также критических критериев предельного износа (овальность/конусность 0.05 мм, прогиб 0.08 мм), был заложен фундамент для выбора оптимальной стратегии ремонта.

Обоснованный выбор метода перешлифовки шеек под ремонтные размеры, как наиболее технологичного и экономически эффективного решения для данной детали, позволил детально проработать маршрутную карту восстановления. Эта карта охватывает все стадии – от предварительной дефектоскопии (магнитным методом) и правки вала до высокоточного шлифования, финишного полирования (до R_a ≤ 0.10 мкм) и окончательной динамической балансировки.

Ключевым достижением работы стало не только теоретическое описание, но и практическое применение инженерных методик: выполнен детальный расчет элементов режима шлифования (глубина резания 0.125 мм на ремонтный размер, скорость резания) и техническое нормирование времени (штучное и штучно-калькуляционное время), опирающееся на Общемашиностроительные нормативы и актуальные ГОСТы (например, выбор шлифовального круга из белого электрокорунда зернистостью 16, 12 или 10 по ГОСТ).

Особое внимание было уделено обеспечению точности и качества поверхности, а также организации рабочего места с подбором специализированного оборудования (станки серий 3Д4230, 3В423) и контрольно-измерительного инструмента. Было подчеркнуто критически важное технологическое ограничение, часто игнорируемое в менее глубоких исследованиях: корректировка дисбаланса коленчатого вала после ремонта должна осуществляться исключительно методом удаления металла (сверлением) в противовесах, с категорическим запретом на сварку или наплавку балансировочных грузов.

Таким образом, разработанный технологический процесс представляет собой завершенное, научно обоснованное и практически применимое решение, способствующее продлению жизненного цикла дорогостоящих агрегатов, снижению затрат на эксплуатацию и поддержанию высокой ремонтопригодности парка автомобилей МАЗ-500А.

В качестве потенциальных направлений для дальнейших исследований можно рассмотреть:

• Оптимизацию режимов шлифования с использованием современных САПР/CAM систем для минимизации времени обработки и повышения точности.
• Изучение возможности внедрения новых материалов и технологий наплавки для восстановления шеек коленчатых валов с учетом их экономической целесообразности и долговечности.
• Разработку автоматизированных систем контроля качества на различных этапах восстановительного ремонта.

Список использованной литературы

1. Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин. М.: Экономика, 1974.
2. Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на ручную дуговую сварку. М.: Экономика, 1990.
3. Кузнецов Ю.М. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта. Справочник. М.: Транспорт, 1986.
4. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, Экономика, 1990.
5. ГОСТ 25347-82. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки.
6. ГОСТ 25346-89. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.
7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС РЕМОНТА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЕЙ. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologicheskiy-protsess-remonta-kolenchatogo-vala-dvigateley
8. Руководство по ремонту двигателей ЯМЗ-236, ЯМЗ-238. URL: https://dizkom.ru/blog/rukovodstvo-po-remontu-dvigatelej-yamz-236-yamz-238.html
9. Установка коленчатого вала на двигатель ЯМЗ — 236. URL: https://yard76.ru/articles/ustanovka-kolenchatogo-vala-na-dvigatel-yamz-236/
10. Вал коленчатый ЯМЗ 236. URL: https://snabavto.by/catalog/dvigateli-yamz-236/val-kolenchatyy-yamz-236/
11. Станки для шлифовки шеек коленчатых валов, станки для ремонта коленвалов. URL: https://gilza.pro/remont-dvigateley/stanki-dlya-shlifovki-sheek-kolenchatyh-valov/
12. Справочник: МАЗ-500А (500А)- описание, характеристики, история. URL: https://autoopt.ru/articles/maz-500a/
13. Ремонт коленчатых и распределительных валов. URL: https://motortehnika.com/articles/remont-kolenchatyh-i-raspredelitelnyh-valov/
14. Анализ существующего технологического процесса восстановления коленчатых валов. URL: https://studfile.net/preview/8197771/page:4/
15. Ремонт коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. URL: https://susu.ru/articles/remont-kolenchatyh-valov-dvigateley-vnutrennego-sgoraniya
16. Расчёт режимов резания. Курсовое и дипломное проектирование по технологии машиностроения. URL: https://oreluniver.ru/science/publication/2021/04/08/17215
17. Элементы режима резания. URL: https://msun.ru/science/publication/2021/04/08/17215
18. Коленвал ЯМЗ-236 / Коленчатый вал ЯМЗ-236 / МАЗ. URL: https://agrodrive.net/blog/kolenval-yamz-236-kolenchatyy-val-yamz-236-maz/
19. Технология восстановления коленчатых валов. URL: https://bibt.ru/articles/tehnologiya-vosstanovleniya-kolenchatyh-valov/
20. Технология полировки шеек коленчатого вала. URL: https://motortehn.com/articles/tehnologiya-polirovki-sheek-kolenchatogo-vala/
21. Коленвал и шатунно-поршневая группа дизеля ЯМЗ-236. URL: https://mmz52.ru/articles/kolenval-i-shatunno-porshnevaya-gruppa-dizelya-yamz-236/
22. Коленвал ЯМЗ 236: размеры, вкладыши, сальники, полукольца. URL: https://vseomtz.ru/articles/kolenval-yamz-236-razmery-vkladyshi-salniki-polukoltsa/