Восстановление изношенных деталей

Дипломная работа На тему «Восстановление изношенных деталей»

Выполнил: студент гр

Соловьев М. В

г. Урень 2014 г.

Глава 1. Процесс восстановления изношенных деталей.

1.1 Виды износа

1.2 Характеристика детали «шестерня малая левая»

1.3 Определение коэффициентов повторяемости сочетания дефектов изношенной детали

1.4 Способы и разработка маршрута восстановления детали.

Глава 2. Методы эффективности восстановления изношенных деталей

2.1 Определение экономической эффективности и целесообразности восстановления детали

Заключение

Изнашивание — это необратимый процесс изменения размеров деталей во время эксплуатации. При этом, как правило, изменяется форма, размеры и состояние рабочих поверхностей деталей. В зависимости от условий работы одни детали изнашиваются быстрее, другие медленнее.

Восстановление деталей машин обеспечивает экономию высококачественного материала, топлива, энергетических и трудовых ресурсов, а также рациональное использование природных ресурсов и охрану окружающей среды. Для восстановления работоспособности изношенных деталей требуется в 5−8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей.

По данным ГОСНИТИ 85% деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т. е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми деталями во многих случаях остается низким. В то же время имеются такие примеры, когда ресурс деталей, восстановленных прогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса новых деталей.

Цели и задачи дипломного проектирования:

Цель дипломного проекта является исследование технологических процессов восстановления изношенных деталей, обоснования рациональных способов восстановления и режимов обработки деталей, минимизация затрат и обеспечение конкурентоспособности ремонтного производства.

В процессе проектирования проведу анализ условия работы заданной детали и её изнашивание (в нашем случае шестерня малая левая А25.39.106, 7.39.106).

Глава 1. Процесс восстановления изношенных деталей

1.1 Виды износа Различают следующие виды износа:

1. Механический,

2. Молекулярно-механический,

3. Коррозионно-механический.

Механический износ является результатом действия сил трения при скольжении одной детали по другой. Происходит истирание (срезание) поверхностного слоя металла у совместно работающих деталей. Механический износ часто усугубляется наличием абразивной пыли, твердых частиц стружки, продуктов износа. При этом трущиеся поверхности дополнительно разрушаются за счет резания и царапания.

Величина и характер износа деталей зависит от физико-механических свойств верхних слоев металла, условий работы сопрягаемых поверхностей, давления, относительной скорости перемещения, условий смазывания, степени шероховатости трущихся поверхностей и др.

Молекулярно-механический износ происходит из-за схватывания одной поверхности с другой. Происходит это при недостаточном смазывании и значительном удельном давлении, когда две поверхности сближаются настолько плотно, что начинают действовать молекулярные силы. Схватывание происходит также при высоких скоростях скольжения и высоком давлении, когда температура трущихся поверхностей высока.

Коррозия проявляется обычно у деталей станков, испытывающих непосредственное действие воды, воздуха, химических веществ, температуры. Непостоянство температуры воздуха в производственном помещении приводит к тому, что каждый раз при ее повышении содержащиеся в воздухе водяные пары, соприкасаясь с более холодными металлическими деталями, осаждаются на них в виде конденсата. Это вызывает ржавление металла, т. е. соедине Об износе деталей станка можно судить по характеру из работы. Повышенный шум в зубчатых передачах — признак износа профиля зубьев.

1.2 Характеристика детали «шестерня малая левая»

Шестерня малая левая А25.39.106, 7.39.106 изготовлена из стали 58 (55П) ГОСТ 1050–74. Вал представляет собой деталь ступенчатой формы, на одной поверхности которого имеются шлицы, а на другой — зубчатый венец. В средней части имеется посадочное место со шпоночным пазом под зубчатое колесо. С двух сторон зубчатого венца шестерни имеются посадочные места под шарикоподшипники 309К и 60 309К.

Масса детали составляет 6,85 кг.

Твердость 32−46 НRСэ;

Деталь может иметь следующие дефекты: износ зубьев по толщине, износ шлицев по толщине, износ шейки вала под сальник, износ шпоночного паза по ширине, износ шеек вала под шарикоподшипники. В моём проекте мы рассматриваем второй и два последних характерных износа.

Рисунок 1 — Изображение дефектов на шестерне малой левой Дефект, А — износ шлицев по толщине (А) Дефект Б — износ шпоночного паза по ширине (Б) Дефект В — износ шейки вала под шарикоподшипник (В)

1.3 Определение коэффицентов повторяемости сочетаний дефектов изношенной детали шестерня изношенный восстановление деталь Основные дефекты детали и коэффициенты их повторяемости:

1. Износ шлицев по толщине (А): к1=0,33

2. Износ шпоночного паза по ширине (Б): к2=0,72

3. Износ шейки вала под шарикоподшипник 309К и 60 309К

(В)к2=0,48

Определяем коэффициенты повторяемости сочетаний дефектов изношенной шестерни.

При трех дефектах у детали могут встречаться следующие их сочетания:

одновременно все три дефекта;

только первый и второй дефекты;

только первый и третий дефекты;

только второй и третий дефекты;

только первый;

только второй;

только третий;

не имеющие не одного дефекта;

Определим коэффициенты повторяемости сочетаний дефектов:

1.4 Способы и разработка маршрута восстановления детали 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.

Для восстановления шестерни малой могут быть применены следующие способы восстановления:

Поверхность А: контактная приварка стальной ленты, вибродуговой наплавкой, наплавкой в среде углекислого газа.

Поверхность Б: наплавкой в среде углекислого газа, ручная наплавка, постановка шпонки ремонтного размера, установка ступенчатой шпонки.

Поверхность В: контактной приваркой стальной ленты, электромеханической обработкой, вибродуговой наплавкой, наплавкой в среде углекислого газа.

Предварительно отобранные методы восстановления для каждой изношенной поверхности ранжируются по значению технико-экономического показателя и сводятся в таблицу 1.

Из таблицы 1 видно, что оптимальными способами восстановления изношенных поверхностей являются:

Поверхность А: наплавка в среде углекислого газа Поверхность Б: фрезерование шпоночного паза ремонтного размера или установка ступенчатой шпонки.

Поверхность В: электромеханическая обработка.

Обоснование способов восстановления деталей Чем меньшее количество способов используется для восстановления различных изнашиваемых поверхностей детали, тем меньше требуется видов оборудования, выше эффективность производства. В связи с этим для окончательного решения вопроса о способах восстановления изношенных поверхностей детали в целом, производим перебор различных сочетаний способов. Перебор начинаем с минимального числа способов, а за основной примем способ, являющимся оптимальным для наиболее изнашиваемой поверхности.

Заканчиваем анализ определением минимального значения отношения себестоимости восстановления детали оптимальным для каждой ее изнашиваемой поверхности способом к коэффициенту долговечности.

где: СВДj — себестоимость восстановления изношенных поверхностей детали j — м сочетанием способов, руб.; Сyip — удельная себестоимость восстановления i-й поверхности р-м способом, руб/дм2; Si — площадь i-й восстанавливаемой поверхности, дм2; КДВjкоэффициент долговечности детали, восстановленной j-м сочетанием способов; n — количество изнашиваемых поверхностей (дефектов).

где Кi — коэффициент повторяемости i-го дефекта; КДij — коэффициент долговечности i-ой поверхности, восстановленной р-м способом. Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Таблица 2. Технико-экономические показатели восстановления изношенных поверхностей шестерни малой

Рассмотрим применение двух вариантов сочетаний способов восстановления шестерни в целом:

I. — наплавка в среде углекислого газа на пов. А и Б; электромеханическая обработка поверхности В

II. — наплавка в среде углекислого газа поверхности А; фрезерование шпоночного паза под ремонтный размер и установка ступенчатой шпонки поверхности Б; электромеханическая обработка поверхности В.

Определим значения коэффициентов долговечности восстановленной детали по каждому варианту:

Определяем себестоимость восстановления для каждого варианта:

Как следует из расчетов, наиболее целесообразным является второйвариант — наплавка в среде углекислого газа поверхности А; фрезерование шпоночного паза под ремонтный размер и установка ступенчатой шпонки поверхности Б; электромеханическая обработка поверхности В.

Данная схема маршрута является наиболее рациональной для восстановления шестерни малой левой. Наиболее целесообразным является второй вариант — наплавка в среде углекислого газа поверхности А; фрезерование шпоночного паза под ремонтный размер и установка ступенчатой шпонки поверхности Б; электромеханическая обработка поверхности В.

Рисунок 1-Схема маршрута восстановления детали Для восстановления шестерни малой левой необходимо выполнить 8 операций: очистная (005), дефектовочная (010), наплавочная (015), токарная (020), электромеханическая (025), вертикальнофрезерная (030), шлифовальная (035), термическая (040), контрольная (045).

Очистная операция выполняется моечной машиной ОМ-4610; водный раствор- «Лабомид-102», концентрация раствора 20−25 г/л при 80…90 С0.

Дефектовочная операция производится на верстаке.

Дефект А: Износ шлицев по толщине. Средства измерения: Микрометр зубомерный М З 25−2; размер по чертежу, допустимый 10,80.

Дефект Б: Износ шпоночного паза по ширине. Средства измерения: пробка 8113−1 410Д; размер по чертежу, допустимый 14,10.

Дефект В: Износ шейки вала под шарикоподшипник 309К и 60 309К. Средства измерения: МК 50−2 ГОСТ 6507–78 или скоба 8111−4 497Д; размер по чертежу, допустимый 44,97.

Вибродуговая наплавка выполняется на токарно-винторезном станке 1Е61М переоборудованный для выполнения вибродуговых работ; технологическая оснастка: установка и закрепление детали осуществляется: поводковым патроном 7108−0021 ГОСТ 2571–71 и центром вращающимся — центр А-1−2 Н ГОСТ 8742–75; имеется источник питания; дополнительную индуктивность (дроссель); система подачи охлаждающей жидкости.

Операция токарно-винторезная выполняется на токарно-винторезном станке 1К62.

Технологическая оснастка: установка и закрепление заготовки осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующем патроне — патрон 7100−0009 ГОСТ 2675–80; для поддержания второго конца обрабатываемой заготовки применяется задняя бабка с центром станочным вращающимся типа А-1−4 Н ГОСТ 8742–72; крепление сверла производится в сверлильном трехкулачковом патроне — патрон 6-В12 ГОСТ 8522–79; установка сверлильного патрона в пиноль задней бабки осуществляется через переходную конусную втулку — втулка 6100−0227 ГОСТ 13 598–85.

Вертикально-фрезерная операция выполняется на вертикально-фрезерном станке 6Р11; технологическая оснастка: установка и закрепление детали осуществляется в тиски станочные 7200−0253 ГОСТ 21 168–75; режущий инструмент — фреза шпоночная Т15К6 16−2 ГОСТ 9140–78.

Контрольная операция выполняется средствами измерения, описанными в дефектовочной операция (для дефекта В — пробка гладкая ф16 или набор концевых мер). Твердость измеряется твердомером ТК-2.

Рассмотрим ещё несколько способов восстановления изношенных деталей.

Способ ремонта металлических конструкций с трещиной Изобретение относится к способам ремонта деталей с помощью сварки и может быть использовано при ремонте толстостенных, в том числе и чугунных изделий с трещиной Способ дагиса восстановления изношенных шеек валов.

Изобретение относится к восстановлению изношенных шеек валов различного назначения и может найти применение в различных отраслях машиностроения и автомобилестроения Способ сварки изделий из чугуна Изобретение относится к сварке, в частности к дуговой сварке изделий из чугуна с шаровидным графитом, и может найти применение при сварке изделий из трубных заготовок в нефтегазовой промышленности, энергетике, судостроении и коммунальном хозяйств

Глава 2. Методы эффективности восстановления изношенных деталей

2.1 Определение экономической эффективности и целесообразности восстановления детали Цена новой шестерни на рынке = 1500 руб.

Исходя из коэффициента долговечности восстановленной шестерни = 1,1, ее максимальная цена может быть установлена не более

.(10, стр.22)

Минимальную цену для производителя можно определить по формуле:

(10, стр.22)

Для определения наименьшей цены оси определим среднюю себестоимость ее восстановления при различных сочетаниях дефектов.

Себестоимости восстановления отдельных поверхностей шестерни равны:

поверхности, А — 42,84 руб.;

поверхности Б -1,3 руб.;

поверхности В — 37,3 руб.

Стоимость дополнительных работ

= 0,1 (42,84 + 1,3 + 37,3)=8,144 руб.

Стоимость изношенной детали (10, стр.23)

Сф = 150 руб.

Определяем значения заводской себестоимости восстановления шестерни с различными сочетаниями дефектов по формуле:

(10, стр.23)

где Свср — средняя себестоимость восстановления деталей одною наименования, имеющих различное сочетание дефектов, руб.; ДП — стоимость дополнительных работ, которые необходимо выполнить при восстановлении любого сочетания дефектов (очистка, дефектация), руб.; Сф — затраты па приобретение ремонтного фонда, руб.

Стоимость изношенной детали Сф = 150 руб.

В свою очередь Свср определяется из выражения:

(10, стр.23)

где, , , — себестоимость восстановления деталей с 1-м, 2-м…j-м сочетаниями дефектов; , — коэффициенты повторяемости деталей с 1-м, 2-м… j-м сочетаниями дефектов.

Прибыль определяется из выражения:

где — норма прибыли, в процентах. Норму прибыли принимаем = 20%.

Таблица 3-Технико-экономические показатели восстановления детали (шестерня малая левая) с различным сочетанием дефектов

Как видно из таблицы 3 целесообразно восстанавливать деталь со всеми сочетаниями дефектов. Это видно при сравнении минимальной цены производителя и максимальной цены потребителя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных экономических расчетов мы получили значения цены восстановленной детали при наличии у детали 3 дефектов- 191,33 руб.

Цена восстановленной детали меньше максимальной ценой покупки (191,33). Следовательно, можно сделать вывод, что деталь экономически выгодно восстанавливать, т. к прибыль составила 12,7%.

1. Власов П. А. Методическое пособие к расчету технологической карты на восстановление деталей машин. — 2009. — 68 с.

2. Матвеев В. А., Пустовалов И. И. Техническое нормирование ремонтных работ в сельском хозяйстве. — М.: Колос, 2011. — 288 с.

3. Спицын И. А. Проектирование технологических процессов механической обработки деталей. — 2010 — 100 с.

4. Некрасов С. С. Практикум и курсовое проектирование по технологии сельскохозяйственного машиностроения.- М.: Мир, 2004. 240с

5. Некрасов С. С. Обработка материалов резанием. — М.: Колос, 1997. — 320 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/ Под ред. Косиловой А. Г. и Мещеряковой Р. К. — 4-е изд., перераб. И доп. — М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.

7. Молодык Н. В., Зенкин А. С. Восстановление деталей машин. — М.: Машиностроение, 1989. — 479 с.

8. Панов А. А. Справочник технолога. Обработка металлов резанием. — М.: Машиностроение, 1988. — 736 с.

9. Летвитский И. С. Технология ремонта машин и оборудования. -М.: Колос, 1975. — 560 с.

10. Проектирование технологических процессов восстановления изношенных деталей. Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию. Пенза.: ПГСХА 2004

11.http://edulib.pgta.ru/els/_2013/111₁₃/Lektcii_omp/lectsii_htm/lekc₃₈/iznos.htm