Восстановление изношенной поверхности двухрядной звёздочки

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Эксрлуатации Горных Машин Курсовой проект по дисциплине

" Организация и технология ремонта горных машин"

На тему: «Восстановление изношенной поверхности двухрядной звёздочки»

Преподаватель: Горшков Э.В.

Студент: Толмачев К.А.

Группа: ГМР-09

Екатеринбург 2014г

1. Анализ технического состояния детали

2. Оценка пригодности детали

3. Выбор способа восстановления

4. Разработка технологического маршрута восстановления детали

5. Выбор оборудования, приспособлений и инструмента для механических операций

6. Расчет припусков при восстановлении размеров

7. Расчет режимов восстановления, механической обработки и нормирование операций

7.1 Заваривание шпоночного паза

7.2 Автоматическая наплавка поверхности 1 под слоем флюса

7.3 Токарно-винторезные операции

7.4 Протяжка

зубчатый колесо токарный винторезный

1. Анализ технического состояния детали

1.1. Дана деталь — Зубчатое колесо.

1.2. Рабочие поверхности шестерни выполнены по 8-му и 9-му квалитетам точности.

1.3. Материал детали — сталь 45, без термообработки.

1.4. «Дефекты» :

— поверхность 1 O 48H7 изношена до O 50 мм.

Рисунок 1 — Исходная деталь

2. Оценка пригодности детали

Для поверхности 1 O 48H8 (^+0,039) наименьшее значение фактического диаметра по заданию равно d_ф= 50 мм. Согласно [1, с. 9, табл.3], за предельную величину износа вала при посадке H8 следует принять размер, соответствующий 3H8 (^+1,17.).

Средний предельный размер D_српр=(48+49,17)/2= 48,585 мм. Сопоставляя фактический размер (O 50 мм) с предельным (O 48,585 мм) видим, что фактический размер вышел за рамки предельного и, следовательно, подлежит восстановлению. При этом абсолютный линейный износ отверстия составляет:

Д= d_ф — d_ср = 50 — (48+ 48,039)/2 = 1,981 мм.

В целом деталь можно отнести ко 2-й группе (подлежащая ремонту), т.к. поверхность можно восстановить до требуемых размеров с последующей механической обработкой.

3. Выбор способа восстановления

Учитывая габаритные размеры шестерни, материал детали, а также износ поверхностей выберем 3 способа восстановления:

— наплавка электродуговая под слоем флюса;

— наплавка в среде СО₂;

— ручная дуговая наплавка;

Выбрав способы восстановления, произведем расчет экономической эффективности по формуле:

где К_д — коэффициент долговечности

С_т — себестоимость восстановления детали

Для сравнения подсчитаем К_т.э. для:

1. Наплавка электродуговая под слоем флюса

К_т.э. = 67 / 0,8 = 83,75 руб/м²

2. Наплавка в среде СО₂

К_т.э. = 66 / 0,63 = 104,7 руб/м²

3. Ручная дуговая наплавка

К_т.э. = 100 / 0,4 = 250 руб/ м²

Чем меньше К_т.э., тем лучше, поэтому принимаем восстановление автоматической наплавкой под слоем флюса. Этим способом можно нанести на поверхность детали покрытие из железа толщиной более 2 мм на сторону. По своим свойствам покрытие достаточно близко к среднеуглеродистым сталям.

4. Разработка технологического маршрута восстановления детали

Принимаем следующий технологический маршрут восстановления детали:

— Заваривание шпоночного паза

— Токарно — винторезное (предварительное) растачивание

— Автоматическая наплавка под слоем флюса;

— Токарно — винторезное (черновое, чистовое) растачивание

— Протягивание (отверстия, шпоночного паза)

5. Выбор оборудования, приспособлений и инструмента для механических операций

Выбор оборудования и использование инструмента произведем, в первую очередь, из соображения использования данного оборудования на предприятии. Восстановление и ремонт деталей и узлов является в своем роде единичной продукцией, а в единичном производстве используется универсальное оборудование, режущий инструмент, оснастка при взаимодействии и выполнении работ высококвалифицированными рабочими. При этом заданная точность достигается методом пробных проходов и промеров.

Для автоматической наплавки под слоем флюса выберем источником питания ВДУ-300, автомат АДС-1000−2. Марка электродной проволоки Нп-45.

Марка флюса — АН 8.

Предварительную, черновую и чистовую токарную обработку внутренней цилиндрической поверхности 1 проведем на горизонтально — расточном станке HBM-4 .

Используем резец: Токарный расточной резец

2140 — 0057, ГОСТ 18 882– —73

материал Т5К10

угол 60⁰

Область применения: для внутреннего растачивания детали с продольной подачей.

Для придания нужной шероховатости поверхности Ra = 0,8 мкм под посадку на вал, производим протягивание на горизонтально — протяжном станке 7А510. Протяжка 2400−1125, ГОСТ 20 365–74, 48 мм

Протяжки круглые переменного резания диаметром от 14 до 90 мм. Действующий настоящий стандарт распространяется на протяжки универсального назначения переменного резания, равной стойкости черновой и чистовой частей, предназначенных для обработки цилиндрических отверстий диаметром от 14 до 90 мм

6. Расчет припусков при восстановлении размеров

Определим толщину наращиваемого слоя при восстановлении поверхности 1 (O48H8) на сторону.

t = U + + t_предв. + t_черн. + t_чист. + t_прот.

где U — износ поверхности на сторону

U = 1,981/2? 0,991 мм

— искажение геометрической формы изношенной поверхности (= 0)

t_чист = 0,2 мм (на диаметр) = 0,1(на сторону) — припуск на чистовую обработку,

t_черн — припуск на черновую обработку.

t_черн = t_ср + Rz = 0,55 + 0,56 = 1,1 мм

t_ср = 1,1 мм (на диаметр) = 0,55(на сторону)

t_предв. = 0,15

t_прот. = 0,25…1 мм, принимаю 0,3 мм. (на сторону)

Тогда t = 0,991 + 0,1 + 1,1 + 0,15 + 0,3 = 2,641 мм

Принимаю проволоку диаметром 1,4 мм, и наплавляю её на дефектную поверхность в 2 подхода, припуск оставшейся проволоки (2,8 — 2,641 = 0,16) включаю в черновую механическую обработку !

t_черн = t_ср + Rz + t_пров. = 0,55 + 0,56 +0,16 = 1,26 мм

7. Расчет режимов восстановления, механической обработки и нормирование операций

7.1 Заваривание шпоночного паза

Завариваем шпоночный паз ручной дуговой сваркой электродом типа Э-60 марки УОНИ 13/45 диаметром d_э = 1 мм.

Количество наплавленного металла, г

G = 1,15 L b h г

где 1,15 — коэффициент, учитывающий расход металла на образование

сварного валика и потери;

L — длина шпоночного паза, см. L = 4,8 см;

b — ширина шпоночного паза, см. b = 1 см;

h — высота шпоночного паза, см. h = 1 см;

г — удельный вес стали, г/см3, г = 7,8 г/см3

G = 1,15· 4,8·1·1·7,8 = 43,01 г.

Сила тока, А :

I = (20 + 6 d_э) d_э

где dэ — диаметр электрода, мм.

I = (20 + 6· 1) 1 = 26 А.

Основное технологическое время на заварку паза

где Кн — удельный коэффициент наплавки, г/А· мин. Кн = 0,2 г/А· мин.

T₀ = G/(Кн· I) = 43.01/(0.2· 26) = 8,27 мин

Вспомогательное время принимаем Тв = 2 мин.

Прибавочное время, мин :

Тпр = 0,025 (8,27 + 2) = 0,26 мин.

Штучное время, мин :

Тшт = 8,27 + 2 + 0,26 = 10,53 мин

7.2 Автоматическая наплавка поверхности 1 под слоем флюса

Диаметр электродной проволоки — d=1,4 мм. Плотность тока j=80 А/мм².

Коэффициент наплавки для вибродуговой наплавки б_н= 15 г/А?ч

Сила тока I=0.785d²j=0,785· 1,4²·80=123,1 А

Масса расплавленного металла:

G = I· б_н/60 = 123,1· 15/60 = 30,77г/мин

Объем расплавленного металла:

Q = G/г,

где г=7,8 г/см³ — плотность расплавленного металла.

Q = 30,77/7,8 = 3,95 см³/мин

Скорость подачи электродной проволоки:

Скорость наплавки:

где К=0,95 — коэффициент перехода метала на наплавленную поверхность;

b=0,985 — коэффициент неполноты наплавленного слоя;

t — толщина наплавляемого слоя, мм;

S=4 мм/об — шаг наплавки.

Число оборотов детали, мин^-1:

где D_в — диаметр восстановленной детали, мм

D_B = D_изн — t2

D_B = 50,3 — 2,82 = 44,7 мм

Основное время для наплавки поверхности 1

где L= мм — длина наплавки;

i — число проходов.

Рассчитаем вспомогательное время:

t_в = t_yc + t_yn + t_из = 0,5 + 0,2*2 + 0,3*2 = 1,5 мин

t_yc = 0,5 мин — время на установку, снятие детали

t_yn = 0,2 мин — время на приемы управления

t_из = 0,3 мин — время на измерение детали

Штучное время операции:

t_шт = t_о + t_в + t_орМ + t_п-з =5,12 + 1,5 + 3 + 12= 21,62 мин

где t_ОРМ = 3 мин — время на техническое обслуживание рабочего места

t_п-з = 15 мин — подготовительно-заключительное время.

7.3 Токарно-винторезные операции

а) Предварительное растачивание.

Глубина резания t = 0,15 мм.

Подача S = 0,6 мм/об — выбирается с учетом глубины резания и выбранного режущего инструмента.

Для расчета частоты вращения шпинделя воспользуемся формулой скорости точения. Получив скорость точения и рассчитав частоту вращения шпинделя, примем наиболее близкое из меньших, значение (n), и уже исходя из этого значения найдём необходимую скорость точения заготовки (детали).

Черновая токарная обработка обеспечивает 4—5-й классы точности.

Чистовой токарной обработкой достигается 3 класс точности

Скорость резания

где С_v — коэффициент, С_v = 350

х — показатель степени, х = 0,15

у — показатель степени, у = 0,35

m — Показатель степени, m = 0,35

Т — период стойкости инструмента, Т = 60 мин

К_v — поправочный коэффициент,

К_v = К_мv K_nv K_uv = 1,15 1,1 1 = 1,2

где К_мv — коэффициент, учитывающий влияние материала детали

К_мv = К_г (750/в)^nv = 1 (750/650)^1,0 = 1,15

где К_г — поправочный коэффициент, К_г = 1,0,

n_v — показатель степени, n_v = 1,0,

_в — предел прочности материала детали, _в = 650 МПа — для стали 45,

К_nv — коэффициент состояния поверхности детали, К_nv = 1,1

К_uv — коэффициент учитывающий материал инструмента, К_uv = 1,0.

частота вращения шпинделя

где D — диаметр заготовки, мм

Принимаем по станку n = 1250 мин^-1 ,

Тогда:

Рассчитаем основное время для точения поверхности 1

Рассчитаем вспомогательное время:

t_в = t_yc + t_yn + t_из = 0,65 + 0,27 + 0,8 = 1,72 мин

t_yc = 0,65 мин — время на установку, снятие детали

t_yn = 0,27 мин — время на приемы управления

t_из = 0,8 мин — время на измерение детали

t_шт = t_о1 + t_в + t_орМ + t_п-з = 0,064 + 1,72 + 0,12 + 14= 15,95 мин

где: t_ОРМ = 0,04 * (t₀ + t_в) = 0,12 мин — время на техническое обслуживание рабочего места

t_п-з=14 мин — подготовительно-заключительное время.

б) Черновое растачивание.

Глубина резания t = 1,26 мм.

Подача S = 0,4 мм/об — выбирается с учетом глубины резания и выбранного режущего инструмента.

Скорость резания

где С_v — коэффициент, С_v = 350

х — показатель степени, х = 0,15

у — показатель степени, у = 0,2

m — показатель степени, m = 0,20

Т — период стойкости инструмента, Т = 60 мин

К_v — поправочный коэффициент,

К_v = К_мv K_nv K_uv = 1,0 1,2 1,1 = 1,15

где К_мv — коэффициент, учитывающий влияние материала детали

К_мv = К_г (750/в)^nv = 0,9 (750/650)^1,0 = 1,0

где К_г — поправочный коэффициент, К_г = 0,9

n_v — показатель степени, n_v = 1,0

_в — предел прочности материала детали, _в = 650 МПа — для стали 45,

К_nv — коэффициент состояния поверхности детали, К_nv = 1,2

К_uv — коэффициент учитывающий материал инструмента, К_uv = 1,1

частота вращения шпинделя

где D — диаметр заготовки, мм

Принимаем по станку n = 1250 мин^-1 ,

Тогда

Рассчитаем основное время для точения поверхности 1

Рассчитаем вспомогательное время:

t_в = t_yc + t_yn + t_из + t_см = 0,65 + 0,27 + 0,8 + 0,8 = 2,52 мин

t_yc = 0,65 мин — время на установку, снятие детали

t_yn = 0,27 мин — время на приемы управления

t_из = 0,8 мин — время на измерение детали

t_см = 0,8 мин — время на смену инструмента и изменение оборотов

в) Чистовое растачивание.

Глубина резания t = 0,1 мм.

Подача S = 0,2 мм/об — выбирается с учетом глубины резания и выбранного режущего инструмента.

Скорость резания

где С_v — коэффициент, С_v = 420

х — показатель степени, х = 0,15

у — показатель степени, у = 0,20

m — показатель степени, m = 0,20

Т — период стойкости инструмента, Т = 60 мин

К_v — поправочный коэффициент,

К_v = К_мv K_nv K_uv = 1,0 1,0 1,0 = 1,0

где К_мv — коэффициент, учитывающий влияние материала детали

К_мv = К_г (750/в)^nv = 1 (750/650)^1,0 = 1,15

где К_г — поправочный коэффициент, К_г = 1,0,

n_v — показатель степени, n_v = 1,0,

_в — предел прочности материала детали, _в = 650 МПа — для стали 45,

К_nv — коэффициент состояния поверхности детали, К_nv = 1,0,

К_uv — коэффициент учитывающий материал инструмента, К_uv = 1,0.

Полученную скорость умножим на коэффициент 0,9 т.к. показатели

брались для точения V=280 м/мин

частота вращения шпинделя

где D — диаметр заготовки, мм

Принимаем по станку n = 1600 мин ^-1,

Тогда

Рассчитаем основное время для растачивания

Штучное время операции:

t_шт = t_о1+ t_о2 + t_в + t_орМ + t_п-з = 0,096 + 0,15 + 2,52 + 0,12 + 14= 16,89 мин

где: t_ОРМ = 0,04 * (t₀ + t_в) = 0,12 мин — время на техническое обслуживание рабочего места

t_п-з=14 мин — подготовительно-заключительное время.

7.4 Протяжка

Глубина резания t = 0,3 мм.

Подача выбирается в таблицах справочников в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах от 0,01 до 0,3 мм

Подача S = 0,15 мм/об

Скорость резания

где С_v — коэффициент, С_v = 350

у — показатель степени, у = 0,45

m — показатель степени, m = 0,5

Т — период стойкости инструмента, Т = 100−500 мин (200)

Рассчитаем основное время для точения поверхности 1

Где: Lдлина рабочего хода протяжки;

L = l_Р + l_ЗН + l_Д + l_ДОП = 900 мм (по ГОСТ 20 365–74)

k — коэффициент, учитывающий время обратного хода протяжки. (k = 1,2 — 1,5).

Рассчитаем вспомогательное время:

t_в = t_yc + t_yn + t_из = 0,65 + 0,27 + 0,8 = 1,72 мин

t_yc = 0,65 мин — время на установку, снятие детали

t_yn = 0,27 мин — время на приемы управления

t_из = 0,8 мин — время на измерение детали

1. Вереина Л. И. «Справочник токаря»

2. Дмитриев В. Т, Боярских Г. А. «Проектирование технологических процессов восстановления деталей и ремонтных баз горных предприятий». 2001 г; 140 стр.

3. Глинникова Т. П., Волегов С. А. «Изучение геометрии режущего инструмента и выбор режима резания. Часть 1». УГГУ, 2006 г: 106 стр.

4. Глинникова Т. П., Волегов С. А. «Изучение геометрии режущего инструмента и выбор режима резания. Часть 2». УГГУ, 2006 г: 72 стр.

5. «Обработка металлов резанием. Справочник технолога». Под ред. Панова А. А. 1988 г.

6. Хазин М. Л; Волегов С. А; «Методические указания по выполнению самостоятельной работы и специальной части ВКР». УГГУ, 2006, 48 стр.