Введение

Настоящая курсовая работа по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» выполнена в соответствии с требованиями стандарта предприятия СТП ВГЛТА 02.01.2004. Курсовое проектирование. Организация, порядок проведения, оформление пояснительной записки и графической части [1].

Изучение курса дает знание об основных закономерностях, определяющих строение и свойства материалов о составе и методах их обработки, а также позволяет научиться выполнять наиболее широко применяемые в технике испытания материалов и работать с основными приборами и машинами, уметь самостоятельно пользоваться современной технической и справочной литературой для выбора основных промышленных, а также новых перспективных материалов и эффективных методов их обработки для повышения надежности долговечности изготовляемых из них изделий в зависимости от наиболее типичных условий и службы [2].

Важным направлением научно-технического прогресса является создание и широкое использование новых конструкционных материалов. В производстве все шире используют сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, композиционные, порошковые, полимерные и другие материалы, позволяющие резко повысить технический уровень и надежность оборудования. Обработка этих материалов связана с решением серьезных технологических вопросов.

Задачей курса и является изучение современных рациональных и распространенных в промышленности прогрессивных методов формообразование заготовок и деталей при конструировании машин и оборудования лесного комплекса [3].

Одним из перечисленных материалов для многих деталей лесных машин следует считать высокопрочный чугун с шаровидным графитом. Это обусловлено тем, что высокопрочный чугун обладает сравнительно высокой износостойкостью, прочностью, достаточной пластичностью, хорошими литейными свойствами и обрабатываемостью, возможностью изготовления сложных по конструкции изделий. Себестоимость отливок из высокопрочного чугуна в среднем на 30-40% ниже себестоимость из стали и ковкого чугуна. Поскольку высокопрочный чугун характеризуется личными сравнению с ковким чугуном физико-механическими свойствами, то конструкции из него можно изготавливать без запасов прочности по сечениям. Это сокращает металлоемкость заготовок и увеличивает коэффициент использования металла [3].

Анализ конструкции основных узлов машин и оборудования лесного комплекса, проведенный проф. Д.И.Станчевым [4]показывает следующее распределение массы деталей с учетом материала их изготовления:

–масса деталей, изготовленных из стальных заготовок, полученных песчаную форму, а так же из сортового листового проката, от 88... 96% от массы машины;

–массы деталей, изготовленных из чугунных отливок (серый чугун, ковкий и высокопрочный чугун), составляет 5... 13% от массы машины;

–масса деталей, изготовленных из цветных деталей и сплавов, составляет от 0,003... 1,03% от массы машины;

Стали и чугуны, например, наибольшее применение находят в узлах трения машин. Их износостойкость в большей мере зависит от структуры, от совокупности отдельных микрообъемов, характеризуемых разними структурными составляющими. При этом большое влияние оказывает превалирующий тип этих составляющих, их количество, морфология и взаимное расположение [5].

Основными технологическими процессами, применяемыми в лесном машиностроении являются [3],[6]:

–Литейное производство – отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок и деталей путём заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки. Для заготовки отливок применяют множество способов литья: в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное литье и др.

– Горячая объемная штамповка – это вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляется с помощью специального инструмента — штампа. В качестве заготовок для горячей объемной штамповки применяют круглый прокат, квадратного и других профилей.

– Листовая штамповка — это вид обработки в качестве заготовки используют полученный прокатный лист, полосу или ленту, свернутую в рулон. К преимуществам листовой штамповки относится возможность получения минимальной массы при заданной прочности и жесткости, достаточно высокие точности размеров и качества поверхности.

– Сварка металлов – это технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, при пластичном деформировании или совместными действиями того и другого.

Сварка экономически выгодный, высокопроизводительный технологический процесс, широко применяемый почти во всех отраслях машиностроения.

– Механическая обработка резанием — это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения определенных свойств. Методы отделочной обработки поверхности – это полирование заготовок [4].

– Химико-термическая обработка — это тепловая обработка металлических изделий в химически активных средах для изменения химического состава, структуры и свойства поверхностных слоёв металла.

Термическая обработка - совокупность операций теплового воздействия на материал (главным образом на металлы и сплавы) с целью изменения структуры и свойств в нужном направлении.

Обработка сверхчистых, сверхтвердых, жаропрочных, композиционных, порошковых, полимерных материалов связана с решением связанных технологических вопросов, которые требуют внедрение прогрессивных технологических процессов и новейшего оборудования в лесное машиностроение [3].

Результаты исследований, проеденных авторами [5,7,8], показали, что наименьшую наработку на отказ до предельного состояния или капитального ремонта и наибольшие затраты на техническое обслуживание и ремонт от стоимости новой машины имеют узлы и детали ходовой части и рабочих органов. Увеличение срока службы этих деталей позволит повысить надежность и эффективность использования машин и оборудования лесного комплекса. Вместе с тем следует учитывать возможности оптимизации условий работы пар трения и рабочих органов машин за счет применения других материалов и способов их упрочнения.

Одним из путей снижения материалоемкости машины является рациональное использование как материалов, так и размеров деталей. Однако вопросы выбора деталей с учетом снижения их материалоемкости сохранения прочных характеристик решены не полностью [9].

Транспорт леса является составной, наиболее энергоемкой частью производственного процесса лесозаготовительного производства и включает подвозку и вывозку деревьев. Для трелевки применяются трелевочные тракторы и специальные машины, созданные на их базе, а для вывозки – лесовозные автомобили, тракторы, тепловозы.

Гусеничные трелевочные трактора ТДТ–55 класса 2т представляет собой модернизацию трактора ТДТ–40М.применением более мощного двигателя, увеличение тяговых усилий тросе лебедки и улучшение конструкции ходовой части обеспечивает повышение производительности трактора, а установка гидроуправляемого толкателя сделала его более универсальным. На тракторе установлен двигатель СМД–14Б. Муфта сцепления трактора – двухдиновая сухая постоянно замкнутого типа. Гусеницы имеют стальные литые звенья, соединенные пальцами плавающего типа. Лебедка трактора ТДТ–55- реверсивная с одним барабаном. Она имеет карданный привод от вала отбора мощности коробки передач через промежуточные редуктор. Погрузочное устройство трактора состоит из щита с блоком, рамки, кранштейнов, опорных роликов и оси рамки [10].

Курсовое проектирование является завершающим этапом изучения специальной или общетехнической дисциплины и выполняется с целью:

–закрепления, расширения и углубления теоретических знаний по соответствующей дисциплине;

–приобретение навыков практического применения полученных теоретических знаний и комплексного решения конкретных задач, предусмотренных курсовой работой;

–получения навыков самостоятельного творческого подхода к решению конкретных инженерных задач;

–развития необходимых навыков по проведению расчетов и составлению технико-экономического обоснования применяемых технологических решений;

–обучения самостоятельному пользованию специальной литературой: каталогами, справочниками, стандартами, нормами;

–выработки навыков оформления технической документации, составления пояснительной записки и оформления иллюстративного материала, чертежей и схем согласно стандартам ЕСКД;

–овладения навыками использования современных средств вычислительной техники при решении конкретных инженерных задач;

–подготовки к более сложной задаче заключительного этапа учебного процесса - выполнению и защите дипломного проекта [1].

Из технического задания по разделу 1 вытекает две задачи:

–обоснование выбора материала, для изготовления картера шестерен СМД-14Б трелевочного трактора ТДТ-55;

–обоснование технологий термической обработки первичной заготовки и самой детали.

Из технического задания по разделу 2 вытекает одна задача: разработка технологии получения отливки в разной форме.

Из технического задания по разделу 3 вытекает одна задача: обоснование и расчет режимов резания при механической обработке полученной отливки.