№ п/п
|
Наименование
дефекта
|
Коэф.
кономии-емостидефекта Ki
|
Характеристика
способов восстановления
|
Коэф.
долго-вечности, Кд
|
Себ-сть
восстан- к Св, руб/дм2
|
Площадь
восстановленной поверхности, дм2
|
Технико- экономический
показатель Св/Кд, руб.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
1
|
Износ
поверхности под шарикоподшипник 210
|
0,14
|
Наплавка в
среде углекислого газа проволокой Контактная приварка ленты Вибродуговая
наплавка проволокой
|
0,88 0,90 0,52
|
7,9 8,9 19,2
|
0,36
|
8,9 9,8 36
|
2
|
Износ
поверхности под шарикоподшипники 211 и 311
|
0,25
|
Наплавка в
среде углекислого газа проволокой Контактная приварка ленты Вибродуговая
наплавка проволокой
|
0,88 0,90 0,52
|
7,9 8,9 19,2
|
0,62
|
8,9 9,8 36
|
3
|
Износ
поверхности под манжету 1-45×65-1
|
0,14
|
Наплавка в
среде углекислого газа проволокой Контактная приварка ленты Вибродуговая
наплавка проволокой
|
0,88 0,90 0,52
|
7,9 8,9 19,2
|
1,62
|
8,9 9,8 36
|
4
|
Износ шлицев по
толщине под барабан фрикциона на 150.41.116-1
|
0,40
|
Наплавка в
среде углекислого газа проволокой Вибродуговая наплавка проволокой Наплавка
под слоем флюса
|
0,88 0,90 0,67
|
7,9 19,2 17,9
|
0,54
|
8,9 36 26,7
|
для поверхности 4 - наплавка в среде углекислого газа.
Рассмотрим применение трёх вариантов сочетания способов
восстановления вала в целом:
I вариант - наплавка в
среде углекислого газа всех поверхностей;вариант - наплавка в среде углекислого
газа поверхностей 1,2,3, а поверхность 4 - вибродуговая наплавка;
III вариант - контактная приварка ленты для поверхностей
1,2,3, а поверхность 4 - наплавка в среде углекислого газа.
Заканчивается анализ определением минимального значения
отношения себестоимости восстановления детали оптимальным для каждой ее
изнашиваемой поверхности способом к коэффициенту долговечности
(2.8)
где СВДj -
себестоимость восстановления изношенных поверхностей детали j-м сочетанием способов, руб.; СУiP - удельная себестоимость восстановления i-й восстанавливаемой поверхности p-м способом, руб/дм2; Si - площадь i-й восстанавливаемой поверхности, дм2; КДВj - коэффициент долговечности детали, восстановленной j-м сочетанием способов; n - количество изнашиваемых поверхностей (дефектов).
(2.9)
где Кi - коэффициент повторяемости i-го дефекта; KДij - коэффициент долговечности i-й поверхности, восстановленной j-м способом.
Определим значения коэффициентов
долговечности восстановленной детали по каждому варианту:
,
,
.
Определяем отношение себестоимостей восстановления к коэффициенту
долговечности для каждого варианта:
руб. /дм2, руб. /дм2, руб. /дм2.
Как следует из расчетов, наиболее целесообразным является
первый вариант - наплавка в среде углекислого газа всех поверхностей Этот
способ и должен лечь в основу разработки технологии восстановления детали и
дальнейшего анализа эффективности ее восстановления.
2.4
Расчёт режимов основных технологических операций, выбор ремонтных материалов и
оборудования
2.4.1
Предварительная механическая обработка
Механическая обработка необходима для восстановления
геометрии поверхности изношенных элементов деталей, а также обеспечения
номинального размера и заданной чистоты поверхности деталей после наращивания.
К основным элементам режима резания относятся: глубина резания h, мм; подача S, мм/об; частота вращения
n, мин-1,
скорость резания V, м /мин.
При удалении неровностей на поверхностях 1 и 2 применяем
шлифование (из-за незначительной величины овальности и конусности) на глубину
0,1 мм.
Черновое шлифование выполняют кругами из нормального
электрокорунда зернистостью 40 … 50, твердостью СТ … СТ1 /2/. Глубина
шлифования при черновом шлифовании составляет 0,05 мм.
Число проходов i определяют по формуле
i = z / t, (2.10)
Поверхность 1: i=0,1/0,05=2
Поверхность 2: i=0,1/0,05=2
где z - припуск на шлифование (на одну сторону), мм;
t - глубина резания, мм.
Продольную подачу рассчитывают по формуле
Sп = Sд∙В, (2.11)
Поверхность 1: Sп=0,7∙20=12
Поверхность 2: Sп=0,7∙20=12
где Sд - продольная подача в долях ширины круга на один
оборот детали;
В - ширина шлифовального круга, В = 20 мм.
Для деталей диаметром больше 20 мм, Sд = 0,7
Окружная скорость вращения детали составляет: для чернового
шлифования Vд = 80 м/мин;
Частоту вращения детали можно определить по формуле
N = 1000 Vд / D, (2.12)
Поверхность 1: n=1000∙80/3,14∙50=510
мин-1
Поверхность 2: n= 1000∙80/3,14∙55=463 мин-1
где D - диаметр детали, мм.
Скорость продольного перемещения стола Vст
определяют по формуле
Vст = Sп n / 1000,
Поверхность 1: Vст=12∙510/1000=6,1 м/мин
Поверхность 2: Vст=12∙463/1000=5,6 м/мин
где Vст - скорость продольного перемещения стола.
Основное время при шлифовании
tо = L K i / n S, (2.13)
где L - длина продольного хода стола, при
шлифовании на проход
L = l + (0,2 - 0,4) B;
Поверхность 1: L=18 + 0,2∙20=22
мм
Поверхность 2: L=36 + 0,2∙20=40
мм
l - длина шлифуемой поверхности, мм;
Поверхность 1: to = 22∙1,1∙2/510∙12=0,008
мин
Поверхность 2: to = 40∙1,1∙2/463∙12=0,016
мин
К - коэффициент точности, при черновом шлифовании К = 1,1;
Оперативное время рассчитывают по формуле:
tоп = tо + tв, (2.14)
Поверхность 1: tоп=0,008+0,43=0,438 мин
Поверхность 2: tоп=0,016+0,43=0,446 мин
где tо - основное время, мин;
tв -
вспомогательное время, мин.
2.4.2
Расчет режимов наплавки в среде углекислого газа
Для восстановления поверхностей применяем наплавку в среде
углекислого газа. Она получила большее применение, чем вибродуговая и успешно
замещает в ряде случаев автоматическую наплавку под слоем флюса. Достоинства
способа: меньшая по сравнению с флюсами стоимость углекислого газа, возможность
наложения неудобных швов (вплоть до потолочных) сложной конфигурации, видимость
сварочной ванны, более высокая производительность (на 25 - 30%), а также
возможность, из-за малой зоны термического влияния, восстанавливать детали
малого диаметра (начиная с 10 мм) и толщины (детали кабин и оперения тракторов
и автомобилей).
Недостатком способа является склонность наплавленного слоя к
образованию трещин и выгорание легирующих элементов. Причиной является
разложение углекислого газа при высокой температуре на оксид углерода и
атомарный кислород.
Для предотвращения этого явления применяют электродную
проволоку с повышенным содержанием марганца, кремния, хрома и других
раскислителей: Св-08Г2С, Св-08ХГСМА, Св-15Х12НМВФБ.
Твердость слоя, наплавленного низкоуглеродистой проволокой
марки Св-08Г2С, Св-12ГС составляет НВ 200-250, и проволоками с содержанием
углерода более 0,3% (30ХГСА и др.) после закалки достигает 50 HRC.
Наплавочное оборудование: установки для дуговой наплавки
УД-209, УД-609-06 "Ремдеталь", 01.06-081 "Ремдеталь" (для
цилиндрических поверхностей), УД-609-04 "Ремдеталь" (для плоских
поверхностей); сварочные полуавтоматы - А-547У, А-547Р; А-929С и универсальные
полуавтоматы А-715, А-765 и А-1197, которые могут быть использованы также при
наплавке под слоем флюса.
Выбираем наплавочную проволоку марки Нп-30ХГСА, наплавочное
оборудование марки УД-209 "Ремдеталь" (для цилиндрических
поверхностей). Скорость наплавки Vн, частоту вращения n, скорость подачи
электродной проволоки Vnp, шаг наплавки S и смещение электрода,
толщину покрытия h, наплавляемого на наружные цилиндрические поверхности, определяют
по формулам.
Силу тока определяют по эмпирической формуле
. (2.15)
Поверхность 1: А
Поверхность 2: А
Поверхность 3: А
Поверхность 4: А
Напряжение источника питания рассчитывают по формуле
(2.16)
Поверхность 1: В
Поверхность 2: В
Поверхность 3: В
Поверхность 4: В
Шаг наплавки рассчитывают по зависимости
, (2.17), мм/об
где S - шаг наплавки, мм/об.
Смещение электрода l (в
миллиметрах) определяют соответственно по зависимостям:
. (2.18)
Поверхность 1: мм
Поверхность 2: мм
Поверхность 3: мм
Поверхность 4: мм
Толщину покрытия, наплавляемого на наружные цилиндрические
поверхности, определяют по формуле
, (2.19)
Поверхность 1: мм
Поверхность 2: мм
Поверхность 3: мм
Поверхность 4: мм
где h - толщина покрытия, мм; И - диаметральный
износ детали, мм;
z - припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм.
Скорость наплавки определяют по формуле
, (2.20)
Поверхность 1: м/ч
Поверхность 2: м/ч
Поверхность 3: м/ч
Поверхность 4: м/ч
где Vн - скорость наплавки, м/ч;
н -
коэффициент наплавки, (н = 14 при наплавке постоянным током обратной полярности), г/А×ч;
I - сила тока, А;
h - толщина наплавленного слоя, мм;
S - шаг наплавки, мм /об;
- плотность электродной проволоки ( = 7,85), г/см3.
Частоту вращения детали рассчитывают по формуле
, (2.21)
Поверхность 1: мин-1
Поверхность 2: мин-1
Поверхность 3: мин-1
Поверхность 4: мин-1
где n - частота вращения, мин-1;
d - диаметр детали, мм.
Скорость подачи проволоки определяют по формуле
, (2.22)
Поверхность 1: м/ч
Поверхность 2: м/ч
Поверхность 3: м/ч
Поверхность 4: м/ч
где Vnp - скорость подачи проволоки, м/ч;
dпр -
диаметр электродной проволоки, мм.
Норму времени определяют по формуле
Тн = То + Твс + Тдоп +
Тпз / N, (2.23)
Поверхность 1: Тн= (0,921+2+0,292+16) /1=19,213 мин
Поверхность 2: Тн= (1,857+2+0,386+16) /1=20,243 мин
Поверхность 3: Тн= (0,656+2+0,266+16) /1=18,922 мин
Поверхность 4: Тн= (4,929+2+0,693+16) /1=23,622 мин
где То, Твс, Тдоп и Тпз
- соответственно основное, вспомогательное, дополнительное и подготовительно -
заключительное время, мин;
N =1 - количество восстанавливаемых деталей в партии, шт.
Основное время рассчитывают по зависимости
То =60 d L / 1000 Vн S, (2.24)
Поверхность 2: То=60∙3,14∙55∙36/1000∙83,7∙2,4=1,857
мин
Поверхность 3: То=60∙3,14∙45∙14/1000∙75,4∙2,4=0,656
мин
Поверхность 4: То=60∙3,14∙65∙68/1000∙70,4∙2,4=4,929
мин
где L - длина наплавляемого покрытия, мм.
Вспомогательное время Твс принимают равным 2 мин.
Дополнительное время определяют по следующей формуле
Тдоп = (То + Твс) К, (2.25)
Поверхность 1: Тдоп= (0,921+2) ∙0,1=0,292 мин
Поверхность 2: Тдоп= (1,857+2) ∙0,1=0,386 мин
Поверхность 3: Тдоп= (0,656+2) ∙0,1=0,266 мин
Поверхность 4: Тдоп= (4,929+2) ∙0,1=0,693 мин
где К - коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от
суммы основного и вспомогательного, К = 0,1.
Подготовительно - заключительное время составляет 16 мин.
2.4.3
Финишная механическая обработка
.4.3.1
Выбор режимов резания при шлифовании
Финишную обработку проводят в два приёма: черновое и
чистовое. На черновую 0,05 мм, на чистовую 0,01 мм.
Число проходов i определяют по формуле
i = z / t, (2.36)
Поверхность 1: iчер=0,5/0,05=10
iчист=0,1/0,01=10
Поверхность 2: iчер=0,5/0,05=10
iчист=0,1/0,01=10
Поверхность 3: iчер=0,5/0,05=10
iчист=0,1/0,01=10
где z - припуск на шлифование (на одну сторону), мм;
t - глубина резания, мм.
Продольную подачу рассчитывают по формуле
Sп = Sд В, (2.37)
Sпчер=0,6∙20=12
Sпчист=0,3∙20=6
где Sд - продольная подача в долях ширины круга на один
оборот детали;
В - ширина шлифовального круга, В = 20 мм.
Для деталей, изготовленных из любых материалов при диаметре
больше 20 мм, Sд = 0,6, при чистовом шлифовании независимо от ее диаметра Sд=0,3.
Окружная скорость вращения детали составляет: для чернового
шлифования Vд = 80 м/мин; чистового шлифования Vд = 5 м/мин.
Частоту вращения детали можно определить по формуле
n = 1000 Vд / D, (2.38)
Поверхность 1: nчер=1000∙80/3,14∙50=510 мин-1
nчист=1000∙5/3,14∙50=32
мин-1
Поверхность 2: nчер=1000∙80/3,14∙55=463 об/мин
nчист=1000∙5/3,14∙55=29
об/мин
Поверхность 3: nчер=1000∙80/3,14∙45=566 мин-1
nчист=1000∙5/3,14∙45=35
мин-1
где D - диаметр детали, мм.
Скорость продольного перемещения стола Vст
определяют по формуле
Vст = Sп n / 1000, (2.39)
Поверхность 1: Vстчер=12∙510/1000=6,1 м/мин
Vстчист=6∙32/1000=0,2
м/мин
Поверхность 2: Vстчер=12∙463/1000=5,6 м/мин
Vстчист=6∙29/1000=0,2
м/мин
Поверхность 3: Vстчер=12∙566/1000=6,8 м/мин
Vстчист=6∙35/1000=0,2
м/мин
где Vст - скорость продольного перемещения стола, м/мин.
Оперативное время рассчитывают по формуле
tоп = tо + tв, (2.40)
Поверхность 1: tопчер=0,04+0,43=0,47 мин
tопчер=1,6+0,43=2,03
мин
Поверхность 2: tопчер=0,079+0,43=1,22 мин
tопчер=3,218
+0,43=3,648 мин
Поверхность 3: tопчер=0,029+0,43=0,459 мин
tопчер=1,2+0,43=1,63
мин
где tо - основное время, мин;
tв -
вспомогательное время, мин.
Основное время при шлифовании
tо = L K i / n S, (2.41)
Поверхность 1: toчер
= 22∙1,1∙10/510∙12=0,04
мин
toчист = 22∙1,4∙10/32∙6=1,6 мин
Поверхность 2: toчер
= 40∙1,1∙10/463∙12=0,079
мин
toчист = 40∙1,4∙10/29∙6=3,218 мин
Поверхность 3: toчер
= 18∙1,1∙10/566∙12=0,029
мин
toчист = 18∙1,4∙10/35∙6=1,2 мин
Длина продольного хода стола при шлифовании на проход
L= l- (0,2-0,4) B;
Поверхность 1: L= 18 + 0,2∙20=22
мм
Поверхность 2: L=36 + 0,2∙20=40
мм
Поверхность 3: L=14 + 0,2∙20=18
мм
l - длина шлифуемой поверхности, мм;
К - коэффициент точности, при черновом шлифовании К = 1,1; при
чистовом - К = 1,4.
2.4.3.2
Выбор режимов резания при фрезеровании
Глубину резания t (мм) выбирают в зависимости от припуска на
обработку и требований чистоты поверхности. В большинстве случаев при черновом
фрезеровании глубина резания составляет 2; 5; 8 мм, а при чистовом - 0,5…5 мм.
При черновом фрезеровании весь припуск рекомендуется снимать за 1 проход.
В случае фрезерования шлицов на цилиндрических поверхностях
глубину резания t определяют по формуле /4/
, (2.42)
где dH - начальный диаметр обрабатываемой поверхности, мм;-
внутренний диаметр шлиц, мм.
Число проходов i определяют по формуле
= z / t,
для чернового фрезерования i=2/2=1
для чистового фрезерования i=2/0,5=4
Расчетную длину обработки L с учетом вида фрезерных работ (фрезерование поверхностей,
шпоночных пазов, шлицов и т.п.) рассчитывают по формуле
, (2.43)
для чернового фрезерования мм
для чистового фрезерования мм.
где 1 - длина обрабатываемой поверхности по чертежу детали,
мм;
11
- величина врезания фрезы, зависящая от типа фрезы, мм;
12
- величина выхода фрезы, принимается 12 = 2 … 5 мм.
Величину врезания фрезы 11 определяют по формуле
, (2.44)
для чернового фрезерования мм
для чистового фрезерования мм.
где D - диаметр фрезы, мм.
По таблицам 3.23…3.27 [2] выбирают значения подачи фрезы S0 (мм/об) и скорость резания VP (м/мин).
Расчетную частоту вращения шпинделя nР (мин-1) рассчитывают по зависимости
, (2.45)
мин-1
где D - диаметр фрезы, мм.
По паспорту станка принимают фактическую частоту вращения шпинделя
nФ, наиболее близкую по значению к рассчитанной.
Расчетную минутную подачу фрезы SMP (мм/мин) определяют по формуле
. (2.46)
мм/мин.
По паспорту станка принимают фактическую минутную подачу Sм, наиболее близкую по значению к расчетной подаче.
Затем определяют фактическую скорость резания V (м/мин) по зависимости
. (2.47)
м/мин.
Основное время Т0 (мин) на фрезерование
рассчитывают по формуле
. (2.48)
для чернового фрезерования мин,
для чистового фрезерования мин.
Вспомогательное время Тв определяют по формуле
Тв
= Тву + Твп + Тви, (2.49)
Тв
= 0,7 + 28 + 0,12 = 28,82 мин.
где Тву - вспомогательное время на установку и
снятие детали зависит от способа установки и крепления (таблица 3.28 [2]), мин;
Твп
- вспомогательное время на проход (таблица 3.29 [2]), мин;
Тви
- вспомогательное время на измерения зависит от способа измерения (назначается
при наличии перехода измерений и определяется по приложению Б [2]), мин.
Дополнительное время Тдоп определяется
в процентном отношении от оперативного времени по формуле
, (2.50)
мин.
где К - процент дополнительного времени (для фрезерных
работ К=7%).
Штучное время Тшт (мин) определяют как сумму
основного, вспомогательного и дополнительного времен
Тшт
= То + Тв + Тдоп. (2.51)
для чернового фрезерования Тшт = 2,16 + 28,82 +
3 = 33,98 мин,
для чистового фрезерования Тшт = 8,65 + 28,82 +
3 = 40,47 мин.
Норму времени определяют по формуле
Тн = То + Твс + Тдоп
+ Тпз / N, (2.52)
для чернового фрезерования Тн =2,16 + 28,82
+ 3 + 27/1 = 60,98 мин,
для чистового фрезерования Тн =8,65 + 28,82
+ 3 + 27/1 = 67,47 мин,
где То, Твс, Тдоп и Тпз
- соответственно основное, вспомогательное, дополнительное и подготовительно -
заключительное время, мин;
N - количество восстанавливаемых деталей в партии, шт.
3.
Расчет себестоимости восстановления детали
Себестоимость восстановления детали определяют по формуле [1]
Св = Сзп + Сд + С соц
+ Срм + Сопу,
где Сзп - основная заработная плата рабочих на все
виды работ по восстановлению детали, руб.;
Сд - цена изношенной детали, приобретаемой в
качестве ремфонда, руб.;
С соц - начисления на зарплату на социальные
нужды, С соц = 0,26 Сзп руб.;
Срм - стоимость ремонтных материалов, руб.;
Сопу - затраты на организацию производства и управление,
руб.
Св = 217,3 + 0 + 6,15 + 16,47 +434,6=674,52 руб
Сзп = Cчi tнi Кдоп,
(3.1)
где Cчi - часовая тарифная ставка рабочих, соответствующая разряду
выполняемой операции, руб. /ч;
tнi - норма
времени на выполнение i - ой операции,
ч;
Кдоп - коэффициент, учитывающий доплаты за работу по
смежной
профессии, за мастерство, условия труда, сверхурочные и др.
(Кдоп - 1,3 … 1,6);
m - количество операций по восстановлению детали.
При определении основной заработной платы рекомендуется
использовать таблицу 3.1
Таблица 3.1 - Расчет основной заработной платы
№ опе- рации
|
Рабочий
|
Коэффициент
доплат Кдоп
|
Часовая
тарифная ставка Cчi, руб. /ч
|
Норма времени, tнi, ч
|
Расценка, руб.
|
|
профессия
|
разряд
|
|
|
|
|
005 010 015 020
|
Шлифовщик
Сварщик Шлифовщик Фрезеровщик
|
4 4 4 4
|
1,4 1,4 1,4 1,4
|
40 40 40 40
|
0,9 1,78 0,67
0,53
|
50,4 99,7 37,5
29,7
|
Итого
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,88
|
217,3
|
Для упрощения расчетов в курсовом проекте принимается, что
ремфонд не покупается на стороне, то есть Сд = 0
Стоимость ремонтных материалов рассчитывают по формуле
Срм = Нм∙Цм, (3.2)
где Нм - норма расхода материалов на одну деталь,
кг;
Цм - цена материала (принимается по согласованию с
преподавателем), руб / кг.
Срм = 0,366∙45=16,47 руб
Норму расхода материалов на одну деталь приближенно
определяют по формуле
Нм = 0,01 S∙h∙K∙, (3.3)
где S - площадь наращиваемой поверхности
детали, дм2;
h - толщина покрытия, мм;
- плотность материала, г / см3;
К - коэффициент, учитывающий потери материала, К = 1,1 … 1,4.
Затраты на организацию производства и управление рассчитывают по
формуле
Сопу = Сзп ∙ (Rнр / 100),
(3.4)
где Rнр - процент цеховых и общезаводских накладных расходов
ремонтного предприятия, для учебных целей рекомендуется
Rнр = 200 …
250 %.
Сопу =217,3 ∙ (200/100) =434,6 руб
Себестоимость восстановления вала составила 674,52 руб. Экономически
целесообразнее восстановить вал, чем приобретать новый.
Библиографический
список
1.
Проектирование технологий восстановления изношенных деталей. Учебное пособие по
курсовому и дипломному проектированию / Ли Р.И. Мичуринск: МичГАУ, 2006.66 с.
.
Надежность и ремонт машин. / Под ред. В.В. Курчаткина. - М.: Колос, 2000 - 775
с.