флюса АН-348А. Второй слой наплавляют как бы по стальной поверхности обычными методами. Однако усталостная прочность таких валов составляет всего около 70 % новых. Наплавку с последующей нормализацией применяют для восстановления чугунных коленчатых валов двигателя ЗМЗ-53, которые разрушаются из-за усталости после наплавки по шатунным шейкам. При нормализации твердость наплавленных шатунных шеек уменьшается до HRC 25...30, снижаются внутренние напряжения, и в итоге усталостная прочность повышается до 85 % уровня новых валов. Некоторое снижение износостойкости шатунных шеек компенсируется ее запасом по сравнению с коренными шейками. К перспективным и эффективным способам восстановления стальных и чугунных коленчатых валов относится плазменная наплавка. Рекомендуют комбинированный способ наплавки, предусматривающий одновременную подачу проволоки и порошка. При восстановлении коленчатых валов, изготовленных из стали 45 (СМД-14, А-41 и др.), шейки наплавляют композицией проволока Св-08МХ или Св-08Г2С (85 %) + порошок ПГ-СР4 (15 %), а галтели - той же композицией, но в соотношении 75 и 25 %. Валы из стали 50Г (ЯМЗ-238НБ и др.) наплавляют проволокой Св-15ГСТЮЦА (75...80 %) и порошком ПГ-СР4 или ПГ-СРЗ (20...25%). При восстановлении чугунных валов применяют проволоку Св-15ГСТЮЦА (70%) и порошок ПР-Н70Х17 СЧР4 (30 %).

Для восстановления чугунных коленчатых валов разработано и внедрено два способа: постановка полуколец и пластинирование. Предел выносливости методом постановкой полуколец коленчатого вала такой же, как и нового (рисунок 1.3). Метод восстановления шеек валов пластинированием заключается в установке с последующим механическим креплением на шейках валов стальной холоднокатаной термообработанной полированной ленты, изготовленной из пружинистой стали типа 65Г (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Схема восстановления шеек коленчатого вала пластинированием

При использовании данного метода можно существенно упростить технологический процесс и оснастку для восстановления валов, полностью исключить сварочно-термическое воздействие на вал, отказаться от шлифования и полирования восстановленных валов, в 4...5 раз сократить расход металла и в 3 раза повысить производительность процесса по сравнению с наплавкой. Метод успешно апробирован при восстановлении чугунных валов двигателей ЗМЗ-53 и ЗМЗ-24.

4 Проектирование технологического процесса восстановления коленчатого вала

При восстановлении коленчатых валов применяют маршрутную технологию. Примерная схема маршрутов 1...Ш восстановления стальных коленчатых валов представлена на рисунке 4.22

4.1 Обоснование способов восстановления. Выбор рационального способа восстановления

Известно, что изношенные поверхности деталей могут быть восстановлены, как правило, несколькими способами. Для обеспечения наилучших экономических показателей в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее рациональный способ восстановления.

Выбор рационального способа восстановления зависит от конструктивно-технологических особенностей детали (формы и размера, материала и термообработки), от условий ее работы (характера нагрузки, рода и вида трения) и величины износа, а также стоимости восстановления.

Для учета всех этих факторов рекомендуется последовательно пользоваться тремя критериями:

- технологическим критерием или критерием применимости;

- критерием долговечности;

- технико-экономическим критерием (отношение себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).

Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой технологические возможности соответствующих способов восстановления.

На основании технологических характеристик способов восстановления, устанавливаются возможные способы восстановления различных поверхностей детали по технологическому критерию.

После отбора способов, которые могут быть применены для восстановления той или иной изношенной поверхности детали, исходя из технологических соображений, отбирают те из них, которые обеспечивают наибольший межремонтный ресурс этих поверхностей, т.е. удовлетворяют требуемому значению коэффициента долговечности.

Коэффициент долговечности в общем случае является функцией трех других компонентов: коэффициента износостойкости, коэффициента выносливости и коэффициента сцепляемости:

 КД=f(КИ, КВ, КСЦ), (1)

где КИ – коэффициент износостойкости;

 КВ – коэффициент выносливости;

 КСЦ – коэффициент сцепляемости.

Численные значения коэффициентов-аргументов определяются на основании стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановленных деталей. Коэффициент долговечности численно принимается равным значению того коэффициента, который имеет наименьшую величину. Из числа способов отработанных по технологическому критерию, к дальнейшему анализу принимаются те, которые обеспечивают коэффициент долговечности восстановленных поверхностей не менее 0,8.

При выборе способов восстановления применительно к деталям, не испытывающим в процессе работы значительных динамических и знакопеременных нагрузок, численное значение коэффициента долговечности определяется только численным значением коэффициента износостойкости.

Если установлено, что требуемому значению долговечности для данной поверхности детали удовлетворяют два или несколько способов восстановления, то выбор из них оптимального проводится по технико-экономическому показателю, численно равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов. Окончательному выбору подлежит тот способ, который обеспечивает минимальное значение этого отношения:

 КД = СВ/КД min (2)

где КД – коэффициент долговечности восстановленной поверхности;

 СВ – себестоимость восстановления соответствующей поверхности, руб.

При обосновании способов восстановления поверхностей значение себестоимости восстановления СВ определяется из выражения

 СВ = СУ*S, (3)

где СУ – удельная себестоимость восстановления, руб./см2;

S – площадь восстанавливаемой поверхности, см2.

Выберем рациональный способ восстановления шатунных и коренных шеек коленчатого вала.

По групповой номенклатуре деталей коленчатый вал относится к классу деталей круглые стержни. Детали данного класса характеризуются цилиндрической формой при длине, значительно превышающей их диаметр. Материалом для них чаще всего служит углеродистая или высококачественная легированная сталь. Рабочие поверхности подвергают термической или химико-термической наплавкой, наплавкой под слоем флюса, в среде углекислого газа или электроконтактной приваркой ленты.

Рассчитаем стоимость восстановления каждого способа по формуле (3), учитывая , что удельная себестоимость восстановления составляет (руб./см2): вибродуговая наплавка – 0,8; наплавка под слоем флюса – 1,2; наплавка в среде углекислого газа – 0,6; электроконтактная приварка ленты – 0,85.

Произведем расчет площадей шеек вала (SШ) по формуле ( всего восстановлению подвергают три шейки):

 SШ = π∙Di ∙bi (4)

где Di – диаметр i-ой шейки;

 bi – ширина i-ой шейки.

SШ = 3,14∙(78,25∙40+88,25∙44,1)=22048,5 мм2 =220,485 см2.

Рассчитываем стоимость для вибродуговой наплавки

СВ1 = 220,485∙0,8 = 176,388 руб.

Для наплавки под слоем флюса

СВ2 = 220,485∙1,2 = 264,582 руб.

Для наплавки в среде углекислого газа

СВ3 = 220,485∙0,6 = 132,291 руб.

Для электроконтактной приварки ленты

СВ4 = 220,485∙0,85 = 187,412 руб.

Целесообразность того или иного метода определим из выражения (2).

Для вибродуговой наплавки

176,388/0,85 = 208,515 руб.

Для наплавки под слоем флюса

264,582/0,9 = 293,98 руб.

Для наплавки в среде углекислого газа

132,291/0,85 = 155,636 руб.

Для электроконтактной приварки ленты

187,412/0,9 = 208,235 руб.

Из сделанных расчетов видно, что самыми целесообразными методами восстановления коренных и шатунных шеек коленчатого вала будут наплавка в среде углекислого газа и электроконтактная приварка лентой. При наличии на предприятии оборудования для электроконтактной приварки ленты возможно избежать затрат на приобретение нового оборудования. Поэтому принимаем для восстановления шеек вала электроконтактную приварку ленты. С точки зрения организации производства, чем меньше количество способов, используемых для восстановления различных изнашиваемых поверхностей детали, тем меньше требуется видов оборудования, выше его загрузка, а следовательно, и выше эффективность производства.

4.2 Определение режимов нанесения покрытия, выбор материалов и технологического оборудования, механической обработки и норм времени выполняемых операций

4.2.1 Электроконтактная приварка ленты и напекание порошков.

Для приварки ленты к детали необходимы импульсы сварочного тока следующих параметров (обеспечивающие 6…7 сварных точек на 1см длины сварного шва):

а) для ленты толщиной 0,3 мм амплитуда импульса сварочного тока 14500…15900 А, длительность импульсов тока 0,008…0,009 с;

б) для ленты толщиной 0,4 мм амплитуда импульса сварочного тока 16000…17500 А, длительность импульсов тока 0,0085…0,01 с;

в) для ленты толщиной 0,4 мм, привариваемой в два слоя одновременно, амплитуда импульса тока 18000…19500 А, длительность импульсов тока 0,009…0,011 с.

Усилие сжатия электродов QСЖ, Н и сила сварочного IСВ, А тока имеют следующую зависимость

QСЖ = 0,64√IСВ

Силу сварочного тока, А определяют из следующего выражения:

IСВ = 40 = 40 = 40∙4,27=171 А

где D – диаметр шейки вала.

Напряжение источника питания, В

U =21+0,04∙I = 21+0.04∙171 = 28 В

Скорость наплавки , м/ч

 =  =

где  – коэффициент наплавки, при наплавке постоянным током обратной полярности ( = 11…14 г/А∙ч) принимаем =12 г/А∙ч;

 h – толщина наплавленного слоя, мм;

S – шаг наплавки, мм/об.;

𝜸 – плотность электродной проволоки, 𝜸 = 7,85∙10-3 г/мм3

Толщина покрытия h, наносимого на наружные цилиндрические поверхности, мм

h = ,

где И – износ детали, мм;

Z1 – припуск на обработку на сторону (Z1 = 0,1…0,3мм), принимаем Z1 =0,2;

 Z1 – припуск на механическую обработку после нанесения покрытия,( для электроконтактной приварки 0,2…0,5) принимаем Z1 = 0,4

Шаг наплавки, мм/об

S = (2…2,5)∙dПР =2∙0,4=0,8 мм/об,

где dПР – диаметр электродной проволоки, мм ( dПР = 0,4 мм).

Частота вращения детали, мин-1

1000∙VН / 60∙p∙D = 1000∙22/60∙1,1∙78,25 =0,42 мин-1

Оптимальные режимы напекания порошка лежат в пределах: по напряжению 0,87…1,35 В на мм толщины слоя, по давлению 40…60 МПа, по затратам энергии 2,1…3,2 Вт∙ч/г.

Выбираем материал ленты сталь 40Х, твердостью 60 НRС.

Расход на покрытие 1 дм2 поверхности составит: материала (ленты) 30…35 г, электроэнергии 1…1,1 кВт∙ч.

Для напекания используем порошок марки ПС – 2, твердость слоя 60 НRС.

Таблица 1.2 – Режимы приварки ленты

Основным оборудованием для электроконтактной приварки металлического слоя варки являются установки 011-1-02М, 011-1-06, 011-1-08.

4.2.2 Определение норм времени при выполнении операций

Норма времени Т выполнения операции в общем случае слагается из следующих элементов затрат:

ТН = ТОСН + ТВСП + ТДОП + ТПЗ / n = 183 + 10 + 19,3/1 = 212,3 мин.,

где ТОСН – основное время, т. е. время, в течении которого происходит изменение размеров, формы, свойств, внешнего вида обрабатываемой детали, мин;

ТВСП – вспомогательное время, т. е. время, затрачиваемое на действия, обеспечивающие выполнение основной работы (закрепление и снятие детали со станка, измерение детали и т. д.), мин;

ТДОП – дополнительное время, затрачиваемое на организацию и обслуживание рабочего места, перерывы на отдых и естественные надобности исполнителя, мин;

ТПЗ – подготовительно-заключительное время, затрачиваемое на получение задания, ознакомление с работой, подготовку рабочего места, наладку оборудования, сдачу изготовленного изделия, мин;

n – количество обрабатываемых деталей в партии, шт.

В технологических картах обычно проставляется штучное время ТШТ и подготовительно-заключительное время ТПЗ

ТШТ = ТОСН + ТВСП + ТДОП ,

Основное время ТОСН для станочных работ, механизированной наплавки, гальванических покрытий определяемся по следующим формулам:

- При механизированной наплавке, газотермическом напылении цилиндрической поверхности

 =.,

где L – длина наплавляемой поверхности, мм;

i – число проходов, шт.;

n – частота вращения детали, мин-1;

S – продольная подача наплавочной головки, мм/об.

где nД – количество деталей при одной нагрузке ванны;

nВ – количество ванн;

КВ – коэффициент использования ванн, применяется равным 0,65…0,75.

Вспомогательное время ТВСП в зависимости от применяемой технологической оснастки берут в пределах от 2 до 12 мин, дополнительное время ТДОП определяется по формуле

ТДОП = 0,1(ТОСН + ТВСП),

Подготовительное – заключительное время ТПЗ принимается равным 15…20 мин за партию деталей.

Тдоп=0,1(183+10) =19,3 мм

4.3 Технико-экономическое обоснование проекта

Экономическая эффективность восстановления изношенных деталей может быть определена из выражения

Эв = , руб.,

где Цн, Цв - цены соответственно новой и восстановленной деталей, руб;

 ,  - остаточная стоимость после эксплуатации соответственно и восстановленной деталей, руб;

 Тн, Тв - ресурсы соответственно новой и восстановленной деталей.

 Из этой формулы следует, что экономически целесообразно восстанавливать детали, для которых Эв>0. Если принять, что  = , а Тв / Тн представить как коэффициент долговечности Кд, восстанавливаемой детали, соотношение цен новой и восстановленной деталей должно удовлетворять выражению

,

Таким образом, максимальная цена, за которую потребитель предпочтет приобрести восстановленную деталь вместо новой.

 = 7500*0,85 = 6375 руб.,

Минимальная цена восстановления одной детали

где Сз - заводская себестоимость восстанавливаемой детали, руб.;

П - планируемая балансовая прибыль, руб.

В общем случае заводская себестоимость восстановления детали

где Св - себестоимость устранения дефектов без учета затрат на дополнительную работу детали, руб.;

Дн - себестоимость дополнительных работ, по которым необходимо выплатить, руб.;

Сф - затраты на приспособления рем. фонда, руб.

Прибыль

где НПР - норма прибыли, %

Список литературы

1.   . « Курсовое проектирование по технологии ремонта машин». Учебное пособие- издательство, 2008г.

2.   В. В. Курчаткин, Н. Ф. Тельников, К. А. Анисов и др. «Надежность и ремонта машин» - : КОЛОС. 2000г.

3.   Бабусенко С. М. «Ремонт тракторов и автомобилей» - М. Агропроиздат. 1987г

4.   Авдеев М. В., Воловин Е. Н. «Технология ремонта машин и оборудования» - М. Агропроиздат. 1986г

5.   Буянов А. В. «Технологические требования на капитальный ремонт трактора ДТ-75, ДТ-75М» и др М. ГОСНИТИ, 1987.

Страницы: 1, 2