Інженерний аналіз характеристик надійності машин та обладнання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Якісне виготовлення та ремонт сільськогосподарської техніки мають велике значення для функціонування агропромислового комплексу України.Надійність -- одна з основних проблем сучасної техніки, яка вирішується на етапах проектування, виробництва, дослідження, експлуатації й ремонту машин та технологічного обладнання.Підтримання роботоздатності, відновлення ресурсу машин і технологічного обладнання, підвищення їх безвідказності -- важливе завдання підприємств, які пов'язані з технічним сервісом.

Підвищення надійності сільськогосподарської техніки має велике економічне значення.

У формуванні та розвитку надійності як науки визначне місце належить вітчизняним та зарубіжним вченим.

Математичну теорію надійності розроблено у працях О. Я. Хінчина, А. М. Колмогорова, Б. В. Гнєденка. Значним є внесок у розвиток теорії надійності вчених А. І. Берга, М. Г. Бруєвича, Б. С. Сотскова,0.С. Пронікова, Я. Б. Шора, В. Вейбулла та ін.

Поряд з дослідженнями надійності радіоелектронної апаратури з'явились праці з розрахунків та оцінки надійності машин, обладнання, апаратури в інших областях, зокрема машин та обладнання, які використовуються у сільськогосподарському виробництві.

Теорія надійності належить до інженерних дисциплін, незважаючи на те, що її основними методами є теорія ймовірностей та математична статистика. Інженерний аналіз характеристик надійності машин та обладнання дає змогу виявити недоліки в організації та технології технічного обслуговування.

Вивчення деталей, складальних одиниць, агрегатів як елементів системи дозволяє отримати необхідні дані для виконання робіт по удосконаленню конструкцій, експлуатації та ремонту сільськогосподарської техніки.

1. Загальна частина

1.1 Коротка характеристика та умови роботи агрегату(вузла)в цілому і основних видів його сполучень

Картер зчеплення виготовляють в автомобілях ЗИЛ-130 і ЯМЗ з чавуну, в автомобілі ЗМЗ з алюмінієвого сплаву АЛ4.

Картер зчеплення не можна розукомплектовувати з блоком цилиндрівв, оскільки при виготовленні центруючі поверхні остаточно обробляються після зборки цих деталей. При цьому при капітальному ремонті (при їх розукомплектовуванні) необхідне їх розточування у зборі.

За наявності тріщин, що проходять більш ніж через одне овір кріплення коробки передач або центруючий отвір, а також за наявності тріщин, захоплюючих більше '/2 периметра перерізи лап, картер бракують. Тріщини іншого характеру, а також облом усуває зварюванням електродуги; тріщини, що проходять через поверхні, не несучі навантажень, усувають закладенням їх синтетичними матеріалами.

Отвір під шийку фланця вилки виключення зчеплення відновлюють заваркою його або постановкою ДРД з послідуючою обробкою під розмір робочого креслення.

Знос отвору у втулці вилки виключення зчеплення усувають її заміною; при зносі отвору під втулку отвір розгортають під один з двох ремонтних розмірів (030.25+0'05,30,50+°'05 мм) з подальшою запрессовкой ремонтних втулок і розгортанням їх під розмір робочого креслення.

Знос отвору в опорних лапак усувають развертуванням їх з послідуючою постановкою ДРД і розгортанням під розмір робочого креслення. Зношення отвору відновлюють так само.

При зносі опорних лап по висоті більше допустимого розміру картер сщеплення встановлюють в пристрій горизонтально-фрезерного верстата, потім при необхідності фрезеруют площини торців на двох лапах ?як чисто, цекують отвори в лапах до 035,0 мм на глибину не менше 10 мм і зенкують фаску 2X45°. У отриманий отвір встановлюють втулку і приварюють її суцільним швом електроду-гового зварювання електродами УОНИ 13/55. При висоті лап менше 64,0 мм їх після фрезерування, торці наплавляют і фрезерують підрозмір робочого креслення.

Знос отвору під стартер усувають постановкою ДРД з послідуючим розточуванням його під розмір робочого креслення.

Зношений центриручий отвір картера розточують до 0166,0 +0-04мм, потім проточують виточку до 0168,0мм на глубину 2,5 мм, запресовують в отриманий отвір, гільзу і розточують її до 0160,0+°'08 мм, використовуючи в якості базової поверхні під корінні вкладиші блоку циліндрів.

Після відновлення до картера зчеплення пред'являють слідуючі технічні вимоги: після обробки у зборі з блоком циліндрів : радіальне биття поверхні В не більше 0,10 мм, торцеве биття поверххонь Д відносно осі колінчастого валу не більше 0,10 мм; відстань між осями настановних отворів (розмір а) повинно бути в межах 348+0,035 мм; при установці на поверхню б і опорі на поверхню Д радіальне биття поверхні В не більше 0,150 мм;



Рис. 1 Головне щеплення

1.2 Характеристика умов роботи заданого сполучення

Переважна більшість машин і механізмів виходять з ладу завдяки втраті працездатності їх рухомих сполучень. Зміна експлуатаційних, геометричних або фізико-механічних параметрів робочих поверхонь деталей сполучень відбувається під впливом зовнішніх збурюючих факторів і певних умов роботи, які характерні для конкретних видів сполучень, тому аналіз умов їх роботи є одним з основних положень при конструюванні деталей і їх спряжених поверхонь.

Для з'ясування механізму зношування розглядають параметри, и характеризуються поверхні деталей машин.

Комплекс властивостей, наданих поверхні тіла (деталі) в результатїї обробки, називається якістю поверхні.

Якість поверхні деталей визначається геометричними параметрами залишковими напруженнями, структурою і зміцненням.

Геометричні параметри характеризують відхилення форми реальних поверхонь від ідеальних (за кресленням),розрізняють такі основні види відхилень, форми поверхонь.

Залишковими напруженнями називають ті, які проявляються матеріалі (металі) після припинення зовнішнього впливу силового (або) температурного. Це залежить від способу обробки. Розрізняють гартівні, зварювальні, шліфувальні та інші залишкові напруження.

У нашому випадку при механічній обробці деталі на поверхневий шар впливають сили, які виникають при різанні. Це викликає нагрівання поверхневого шару та його пластичне деформуванн.Середня температура поверхневого шару сталі при шліфуванні становить 300--400 °С, а самої поверхні -- 800--850 °С. Такі ж температури того ж порядку характерні і для швидкісного точіння. Нагрівання поверхневого шару металу викликає утворення у ньому після охолодження температурних напружень розтягу (Рис.1.2). Пластична деформація металу сприяє розвитку напружень стиску (Рис. 1.3).

При сумісній дії температурного й силового факторів знак пінкової напруги у поверхневому шарі визначається впливом зважаючого фактора. При фрезеруванні з різними швидкостями різання у поверхневому шарі можуть виникнути як стискуючі,так і розтягуючі напруження. Малі швидкості різання сприяють виникненню стискуючих залишкових напружень. Залишкові напруження суттєво впливають на експлуатаційні властивості робочих поверхонь, оскільки вони алгебраїчно додаються до зовнішніх (робочих) напружень і можуть їх посилити (ослабити). Найнебезпечнішими вважаються розтягуючі напруження, які найчастіше призводять до зниження втомленісної міцності деталей.

Рис. 1.2 Схема відхилень форми Рис.1.3 Епюри залишкових напружень поверхні твердого тіла: у поверхневому шарі металу: 1-поверхня за кресленням; 2 -- макровідхилеиня; а -- напруження розтягу, б -- напруження стиску;3 -- хвилястість; 4 -- шорсткість. у-- напруження; h-- відстань від поверхні

Вплив силового й температурного факторів викликає також структурні та фазові зміни у поверхневому шарі, що обумовлює неоднорідність його будови. На поверхні шару атоми мають вільні, незрівноважені зв'язки і більшу активність, ніж атоми усередині тіла. Це створює поблизу поверхні атомне (молекулярне) тяжіння мікрочастинок інших речовин із зовнішнього середовища. Відбувається адсорбція -- утворення на поверхні плівки з газів, вологи, мастила чи поглинання цих речовин поверхнею (абсорбція). Крім цього, через вплив атмосферного кисню поверхня вкривається плівкою окислів. Під плівками є метал, який залежно від відстані.до поверхні має різний ступінь деформації та зміцнення. Схематичну будову поверхні стальної шліфованої деталі і зміну мікротвердості поверхневого шару з глибиною наведено на рис. 1.4.

Залежно від виду і режиму обробки, матеріалу, мастильно-охолодної рідини глибина поверхневого шару становить від 0,2 мкм (при поліруванні) до 2,0 мм (при чорновому точінні).

Складність процесів, які відбуваються при контактуванні тіл, призвела до виникнення різних теорій зовнішнього тертя: механічної, молекулярної, молекулярно-механічної, енергетичної та ін.

Рис. 1.3 Схема будови поверхневого шару шліфованої деталі(а) і зміна мікротвердості цього шару (б): 1 --адсорбована плівка газів, вологи і забруднень; 2 -- плівка окислів; 3 -- неклепаний шар з дуже деформованою кристалічною граткою; 4 -- наклепаний шар з викривленою кристалічною граткою; 5 -- шар з природною початковою структурою; h -- глибина шару

1.3 Характеристика конструктивно-технологічних особливостей зміцнюваної (відновлюваної) деталі

Всі деталі механізмів та машин за конструкцією підрозділяються на певні класи і типи. Їм, згідно призначення, притаманні нормалізовані конструктивні елементи, технологічні та фізико-механічні характеристики, які визначаються конструкторами і технологами при проектуванні конструкцій. Серед таких характеристик можна зазначити наступні: шорсткість і технологічність конструкції, точність обробки, відхилення розмірів, методи термічної обробки і твердість поверхонь, методи кінцевої обробки найбільш відповідальних поверхонь, трансформований згідно конкретних умов технологічний процес і певні технічні вимоги на виготовлення деталі.

Дана деталь відноситься до класу обертових деталей, типу втулка.

Конструкція даної деталі технологічна завдяки таким факторам:

1. Нескладна конструкція деталі.

2. Висока ступінь уніфікація.

3. Простота виготовлення.

Точність розмірів відноситься до 7,8 квалітетів, типові відхилення розмірів - g,h,j.

Для даної деталі обираємо Сталь 45 по ГОСТ 1050-88, що використовується для виготовлення деталей з загальною підвищеною міцністю, які працюють при середніх швидкостях і середніх питомих навантаженнях. Наведемо хімічний склад і механічні властивості сталі 45Х у таблиці 1.3.1.

Так, як поверхні даної деталі повинні мати порівняно високу твердість, для стійкості проти зношування, то методом термічної обробки призначаємо загартування з високим відпуском. Для поверхонь під роликопідшипник можна застосувати загартування струмом високої частоти (СВЧ), завдяки чому зберігається висока чистота поверхні. Методом кінцевої обробки поверхонь під роликопідшипник обираємо шліфування чистове, для досягнення необхідної точності і чистоти поверхні.

1.4 Аналіз умов роботи деталі і основні причини її зношування

Конструкція деталі є складною, з точки зору поєднання конструктивних елементів та умов експлуатації структурою, яка містить у собі різноманітні поверхні, умови роботи яких відрізняються за дією силових факторів, форм контактуючих поверхонь, наявністю мастильних матеріалів, температурних режимів роботи, тощо, і, таким чином має так званий "критичний переріз", тобто поверхню від працездатності, довговічності та надійності якої залежать ці ж характеристики деталі та сполучення в цілому.

Рис. 1.4 Структура конструкції деталі

Сполучення типу корпус опори-підшипник працюють в умовах значних радіальних навантажень. Форма поверхонь, що сполучаються, циліндрична, завдяки чому збільшується площа контакту і зменшується питоме навантаження. Переміщення відсутнє завдяки наявності натягу. Мастильні матеріали наявні в незначній кількості, завдяки нещільності облягання поверхонь.

Температурний режим роботи змінюється внаслідок нагрівання кілець підшипника.

Деталь як об'єкт проектування або відновлення відповідає всім вимогам поняття системи. Вона складається із взаємопов'язаних частин, функціонувальні і структурні частини можливо розглядати як підсистеми, а її поверхню - як елементи. Число структурних складових залежить від типу складності конструкції деталі, її призначення, деталь-система може поділятися на підсистеми або ільки елементи.

Прикладом централізованої системи є деталь. В такій системі одна із підсистем є головною. Основними елементами деталі є спряження поверхонь.Поверхні деталі котрі входять до спряження являються дефектними, що виявляє необхідність їх відновлення.

Ієрархічний рівень>система>підсистема

Рис. 1.5 Схема ієрархічної структури деталі

Сполучення типу корпус опори-підшипник характеризується сприйманням радіального навантаження. Форми контактуючих поверхонь циліндричні, завдяки чому збільшується поверхня контакту і зменшується питоме навантаження. Переміщення поверхонь відсутнє, завдяки наявності натягу. В сполучені наявні в невеликій кількості мастило, внаслідок нещільності облягання поверхонь. Температурний режим не змінний.

Присутні такі види зносу:

Механікохімічне - при фреттінг-корозії (корпус опори-підшипник) зношення контактуючих тіл при незначних коливаннях, відносних переміщеннях, а також дія окислювального середовища. Критичний переріз в даній деталі відсутній.

Характер даних умов роботи приводить до різноманітніших поломок як сполучення так вузла взагалі. Основними причинами виходу з ладу сполучення типу корпус опори-підшипник є: часті знако-переміні навантаження; дія радіальних та тангеційних навантажень; удари та вібраційні навантаження; вплив фреттінг-корозії удари та вібраційні навантаження; вплив абразивних частинок внаслідок проникнення в спряження пилу і піску, забруднення ними мастила.

1.5 Аналіз причин, обґрунтування, визначення та описання провідного виду зношення сполученої поверхні деталі

Зношення - процес поступової зміни конструктивних та фізико-механічних параметрів поверхонь при рухомому контактуванні спряжених поверхонь, яке проявляється у відокремленні з поверхні тертя матеріалу чи його пластичному деформуванні. Зношення є основним фактором, який взагалі визначає працездатність, довговічність та надійність деталі, вузла, механізму і машини в цілому.

На основі аналізу умов роботи заданого сполучення і спряженої

поверхні деталі провідним видом спрацювання є фреттінг-корозія.

Фреттінг-корозія -- це процес руйнування щільно контактуючих поверхонь метал-метал в результаті малих коливальних переміщень поверхонь. Для збудження фретінг-корозії достатнь переміщень поверхонь з амплітудою 0,025мкм. Руйнування полягає в в утворені на дотичних поверхнях мілких пошкоджень і продуктів корозії у вигляду порошку.

Внаслідок малої амплітуди переміщення дотичних поверхонь пошкодження зосереджується на невеликих площах дійсного контакту. Продукти зносу не можуть вийти з зони контакту, врезультаті чого виникає великий тиск і збільшується їх абразивна дія на основний метал.

Необхідні доля протікання цього процесу відносні мікро зміщення спряжених поверхонь здійснюється внаслідок деформації деталей під навантаженням і їх вібрацій, а також коливань, що проходять в пружних системах.



Рис. 1.6 Механізм зносу металевих поверхонь при фреттінг-корозії 1,2-контактуючі тіла; 3-точки контакту поверхні; 4-мілкі каверни; 5-загальна велика каверна; 6-тріщіна; 7-відколенний матеріал; 8-відколенні частки з твердою структурою

Під дією сил тертя кристалічна решітка поверхневих шарів розгойдується під дією циклічних тангенційних навантажень зміщається та руйнується. Відірвані частки швидко піддаються окисленю. Додатковою причиною руйнування може бути ділянки зхвачення спряжених поверхонь.

Безпосередньому руйнуванню сприяє її окислення і утворення на нії хімічних поєднань в результаті підвищення активності атомів пластично деформованої кристалічної решітки. Виникнення окислих плівок на поверхні металу змінює процес руйнування, який починає виявлятись не тільки фізико-хімічними властивостями матеріалів пари тертя , а і природою окислів та інших зьявившихся поєднань.

Окислення металу приводить до збільшення об'єму. При наявності замкнених контурів це приводить до появи додаткових сил в сполученні та підвищеному спрацюванню.

Окисли є абразивним матеріалом, сила абразивної дії залежить від сили зчеплення окислих плівок з основним матеріалом.

1.6 Вплив основних зносів на технічний стан сполучення та роботу агрегату (вузла) в цілому

В наслідок корозійних та хімікокорозійних впливів на поверхні спряжених деталей, виникають неполадки в нормальній роботі вузла.

Елементи металу який відокремився під дією фреттінг-корозії поєднуються з молекулами мастильних матеріалів та коксуються на поверхнях зубів шестерні, на внутрішньому кільці та роликах підшипників кочення.

Внаслідок викришування мікро часток сполучення типу вал-втулка виникає зазор і виникає додаткові вібраційні навантаження.

Зкоксовані сполучення мастила та металу починають утворювати кислі сполуки які розчиняють захістне покриття роликопідшипнику. Сумарна дія цих факторів викликає заклинення роликопідшипнику, виникнення критичних зазорів та люфтів.

Люфти в роликопідшипниках головної передачі приводять до свистячих та виючих звуків, мікро тріщин та мікро згинання валу ведучої шестерні, а також додаткових вібраційних навантажень.

Усі ці фактори призводять до порушені нормальної передачі крутного моменту та негативно впливають на роботу коробки передач та ведучого моста, призводить до їх поломок та некомфортної їзди.

2. Розрахункова частина

Визначення ресурсу сполучення

2.1 Визначення статистичних характеристик повного ресурсу сполучення за вихідною масовою інформацією

Вихідні дані:

Варіант завдання № 1.1

Визначити: повний і залишковий ресурси деталей і сполучення.

2.1.1 Побудова статистичного ряду вихідної інформації

1570	2840	3680	5630
1980	2920	3680	6000
2190	3090	4260	6680
2320	3180	4270	6680
2460	3260	4710	7620
2530	3260	4880	8450
2720	3570	4880	8650
2720	3630	5180	9150

Кількість інтервалів визначається за виразом:

· приймаємо що

Величина інтервалу рівна:

А=1263,3 (мотогодин)

Де t(max) та t(min) - найбільше та найменше значення повного ресурсу сполучення в статистичному ряді вихідної інформації.

Дослідну ймовірність появи показника надійності в кожному інтервалі визначається за формулою:

Перший інтервал статистичного ряду будують так, щоб перша точка інформації співпадала з його початком.

В статистичній таблиці інформації вказують:

1. в першому - межі кожного інтервалу;

2. в другому - кількість випадків (частота mi ), що припадає на кожний інтервал i (якщо точка інформації потрапляє на межу між інтервалами, то в попередні і наступні інтервали вносять по 0,5 точки);

3. в третьому - дослідну ймовірність появи показника надійності (ПН) в кожному інтервалі Рі; (імовірність попадається в частках одиниці чи у відсотках), яка визначається для кожного інтервалу за формулою:

в четвертому - накопичену (інтегральну) дослідну імовірність , яка визначається для кожного інтервалу за виразми згідно таблиці 2.1

Мотогодини	0,6-2,1	2,1-3,6	3,6-5,1	5,1-6,6	6,6-8,1	8,1-9,6
частота	2	13	8	3	3	3
Послідовна ймовірність	0.0625	0,40625	0,25	0,09375	0,09375	0,09375
Накопичена дослідна ймовірність	0,0625	0,4687	0,718	0,8125	0,906	1

2.1.2 Визначення зміщення початку розсіювання

В багатьох розподілах значень показників надійності сільськогосподарських машин та обладнання початок зміщено відносної нульового значення.

Величина зміщення:

де - значення початку першого інтервалу

А - величина одного інтервалу

2.1.3 Визначення середнього значення показника надійності та середнього квадратичного відхилення

При наявності статистичного ряду середнє значення показника надійності:

Відповідно:

;

t`=1.35*0.0625+2.85*0.40625+4.35*0.25+5.85*0.09375+7.35*0.09375+8.85*0.09375=4.448

Де п - кількість інтервалів в статистичному ряді;



значення середнього і-го інтервалу та його дослідна ймовірність Рі

Середнє квадратичне відхилення:

тис мото-год

2.1.4 Перевірка інформації про точки, що співпадають

Середнє значення показника надійності t = 3736 мото-год

За правилом t ± у, тобто середнє значення ПН послідовно збільшують та зменшують на 3у.Якщо крайні точки інформації не виходять за межі t ± 3у, всі точки інформації дійсні. У випадку виключення точок інформації, будують статистичний ряд, перераховують середнє квадратичне відхилення показника надійності.

2.1.5 Побудова гістограми, полігону та кривої нагромаджених дослідних показників надійності

За даними уточненого статистичного ряду можна побудувати гістограму, полігон і криву нагромаджених дослідних ймовірностей, які дають уявлення про дослідний розподіл ПН і дозволяють в першому приближенні вирішити ряд інженерних задач, пов'язаних з оцінкою надійності машин та обладнання (рис.1)

По вісі абсцис відкладають в масштабі значення показника надійності t, а по осі ординат - частоту чи дослідну імовірність Pi (у гістограмі та полігону) і нагромаджену ймовірність (у кривій нагромаджених ймовірностей). При виборі масштабу побудови графіків вздовж осей OY і OX бажано притримуватися правила «золотого перерізу»:

,

де Y,X -- відповідно довжина найбільшої ординати та абсциси, яка відповідає найбільшому значенню показника надійності.

Гістограма і полігон - диференціальний, а крива нагромаджених дослідних ймовірностей - інтегральний, статистичні закони розподілу дослідних ПН.

Точки полігону утворюються перетинанням ординати, тотожної імовірності інтервалу, і абсциси, тотожної середині цього інтервалу. Точки кривої нагромаджених ймовірностей утворюються перетином ординати, тотожної сумі ймовірностей попередніх інтервалів, і абсциси кінця даного інтервалу.

Початкова і кінцева точки полігону на осі абсцис зміщені на 0,5 інтервалу відносно початку і кінця останнього інтервалу ліворуч і праворуч.

2.1.6 Визначення коефіцієнту варіації

Коефіцієнт варіації є відносна (безрозмірна) статистична характеристика розсіювання ПН. Вона більш зручна при виборі та оцінці теоретичного закону розподілу, ніж середньоквадратичне відхилення. Коефіцієнт варіації дорівнює відношенню середньоквадратичного відхилення показника надійності до його середнього значення :

,

З урахуванням зміщення досліджуваної величини , коефіцієнт варіації дорівнює:

=0.4775

2.1.7 Вибір теоретичного закону розподілу для вирівнювання дослідної інформації

Для підвищення точності розрахунку показників надійності отриману експериментально інформацію вирівнюють теоретичним законом розподілу. Стосовно до показників надійності деталей і вузлів машин та обладнання в цілому використовують закон Вейбулла-Гнєденка (основний закон надійності). Або закон розподілу вибирають за значенням коефіцієнту варіації Vt; якщо Vt < 0,30 - закон нормального розподілу (ЗНР), якщо Vt > 0,50 - закон розподілу Вейбулла-Гнєденка (ЗРВ).

Якщо значення коефіцієнту варіації Vt знаходяться на проміжку 0,30...0,50, то вибирають той закон розподілу (ЗНР або ЗРВ), який-забезпечує кращі співпадіння з розподілом дослідної інформації.

З таблиці Б4, додатку Б, використовуючи значення коефіцієнта варіації знаходять параметр «» та допоміжні коефіцієнти “Св” і “Кв” :

2,220	0.886	0.421	0.477	0.498	0.534

після чого визначають параметр а за виразом:

 а=4.990 тис. мото-год

2.1.8 Графічна побудова інтегральної F(t) та диференціальної f(t) функцій розподілу

При ЗРВ значення інтегральної функції F(t) визначають використовуючи таблицю Б2, додатку Б. Значення відхилення:

,

=0,05 тис. мото-год.

=4,990 тис. мото-год.

де - значення кінця і-того інтервалу.

Визначаємо значення відхилення для кожного інтервалу:

=0,6 =1,6

= 0,9 =2

= 1,3 =2,3

В таблиці Б3 виходячи з відповідних значень відхилення і параметру , проводячи інтерполяцію, знаходимо:

(2300) = 0,28 (6800)=0,94

(3800)=0,55 (8300)=0,99

(5300)=0,83 (9800)=1,00

Значення диференціальної f(t) у і-тому інтервалі статистичного ряду дорівнює різниці значення інтегральної функції у кінці та на початку ряду

,

де - значення напрацювання в середині, кінці та на початку інтервалу.

(1350)=0,28-0,00=0,28 (5850)=0,94-0,83=0,11

(2850)=0,55-0,28=0,27 (7350)=0,99-0,94=0,05

(4350)=0,83-0,54=0,29 (8850)=1,00-0,99=0,01

Отримані значення інтегральної та диференціальної функцій заносимо у зведену таблицю 2.2.

Інтервали, тис. мото-год.	Дослідна імовірність,	Диференціальна функція,	Накопичена дослідна імовірність,	Інтегральна функція,
0,6-2,1	0.0625	0,28	0.0625	0,28
2,1-3,6	0,40625	0,27	0.40625	0,55
3,6-5,1	0,250	0,29	0.25	0,83
5,1-6,6	0,09375	0,11	0.09375	0,94
6,6-8,1	0,09375	0,05	0.09375	0,99
8,1-9,6	0,09375	0,01	0.09375	1,00

2.2 Визначення повного та залишкового ресурсу деталей сполучення методом індивідуального прогнозування

Найменування деталей сполучення	Розміри за кресленням, мм	зазор в сполученні	Діаметр пальця, мм	Напрацювання сполучення до вимірювання , мото-год
		Початковий , мм	Допустимий , мм	Граничний , мм
Корпус муфти щеплення		+0.040	+0.70	+1.00	73.65	2400
Втулка направлення муфти вмикання щеплення		+0.240

Початковий максимальний зазор сполучення:

=0,05+0,03=0,08 мм

Швидкість зношування сполучення:

Тмр=2000 мото-год

Середній повний ресурс сполучення:

Межі розсіювання:

нижня межа розсіювання:

верхня межа розсіювання:

Припустимо, що в сполученні, яке розглядається, можна виміряти лише діаметр втулки34,8мм. Тоді, використовуючи наведені раніше вирази, маємо:

початковий розмір пальця:



виміряний знос втулки дорівнює:

середня швидкість зношування валу:

= 6,5 10-6 мм/мото-год.

граничний знос однієї деталі сполучення, згідно розрахункової схеми сполучення:

Враховуючи значення

остаточно одержуємо:

Граничний розмір валу:

За даними вимірів однієї з деталей сполучення можна орієнтовано визначити граничний і допустимий при ремонті знос та розміри спряженої деталі, вважаючи, що швидкість зношування будь-якого сполучення дорівнює сумі швидкостей зношування обох деталей, тобто:

Граничний знос отвору:

Допустимий при ремонті знос отвору:

Допустимий при ремонті розмір отвору:

3. Обгрунтування та вибір раціонального способу відновлення (зміцнення) деталі

сільськогосподарський конструктивний інженерний деталь

Наплавлення поверхонь деталей - технічно обґрунтований та економічно виправданий захід, що забезпечує підвищення терміну тривалість їх використання, знижує потребу у запасних частинах, матеріальних витратах, трудових та енергетичних ресурсах, підвищує економічні показники використання сільськогосподарської техніки, позитивно впливає на поліпшення її надійності.

На даний час існує велика кількість сучасних способів відновлення (зміцнення) деталей сільськогосподарської техніки, недоліки яких є продовженням і перевагами інших. Таким чином, впроваджується причинно -наслідковий зв'язок нескінченого виникнення нових прогресивних способів відновлення та зміцнення деталей.

Техніко-економічна ефективність доцільності вибору способу деталей базується на критеріях застосування, довговічності та економічності .

3.1 Газополумневе наплавлення

Газополумневе наплавлення (напилення) потребує простішого обладнання і дешевшого, ніж обладнання для плазмового наплавлення. Схему процесу газополуменевого напилення з обплавленням СВЧ. Способи компенсації зношеного який являє собою спеціальний газовий пальник, подається ацетилен, кисень із балонів 7 і напилюваний порошок із живильника 2. Пістолет 3 нагріває поверхню деталі і напилює порошковий твердий сплав на відновлювану поверхню деталі. Напилювальні порошки повинні мати розмір частинок у межах 40...120 мкм. Застосовують самофлюсівні композиційні сплави типу ПГ-ХН80СР2, СНГН, ВСНГН та ін. У підготовку деталей до газополумневого напилення входить їх миття і піско- або дробоструминна обробка відновлюваних поверхонь. Наступне обплавлення СВЧ, ацетилено-кисневим полум'ям або в печах з захисною атмосферою підвищує міцність зчеплення до400...650 Н/мм2. Товщина шару 0,1....0,5 мм. Сплави типу ПГ-ХН80СР2 забезпечують високу стійкість проти спрацювання, яка перевищує у 3...5 разів стійкість проти спрацювання загартованої сталі 45 (при звичайних умовах роботи), а в умовах корозії і підвищених температур - у 10...15 разів. Процес може бути напівавтоматичним і автоматичним. Він досить простий, універсальний, його можна застосовувати на всіх авторемонтних підприємствах при відновленні деталей (вали коробок передач, шворні, хрестовини карданних шарнірів, тощо) із спрацюванням до 0,5 мм на бік. Для газополумневого напилення промисловість випускає установку типу УПН-8

Рис. 3.1.1Схема газополуменевого напилення

3.2 Розробка плану технологічного процесу відновлення (зміцнення) деталі. Вибір установлюваних баз при виконанні операцій технологічного процесу

Розробка технологічного процесу відновлення передбачає по суті обґрунтування формування плану виконання операцій, під яким слід розуміти складання доцільної послідовності виконання механічних, термічних, хіміко-термічних, операцій по нанесенню покриттів, контрольних та інших операцій при відновленні (зміцненні) поверхонь деталей сільськогосподарської техніки .

План повинен передбачати декомпозицію технологічного процесу, тобто розбиття його на складові частини - операції, переходи, описання кожної операції із зазначенням необхідних розмірів оброблюваних та базових поверхонь, операційних ескізів та технічних вимог на обробку.

Якісне виконання робіт і дотримання технічних вимог на відновлення (зміцнення) деталі залежить від правильності вибору поверхонь базування. Під вибором баз необхідно розуміти вибір установлюваних технологічних баз, які орієнтують оброблювані поверхні по відношенню до інструменту і вузлів верстату при виконанні операцій технологічного процесу по відновленню (зміцненню) деталі.

Для вибору способу відновлення, необхідно проаналізувати креслення деталі для визначення вимірюваних, конструкторських та складальних баз, при цьому, дотримуючись принципів єдності і постійності, призначити чорнові і чистові установочні бази. Необхідно мати на увазі, що вибір технологічних установочних баз в значній мірі передбачає план технологічного процесу, тому, вирішуючи це питання, потрібно проаналізувати загальний план технологічного процесу і можливість використання того або іншого обладнання. При розробці даного питання слід користуватись посібниками .

Найбільш відповідальними потрібно вважати точно оброблені робочі поверхні, які визначають взаємне розташування деталей у вузлі, характер та якість посадок і сполучень, а також ті, що піддаються значним експлуатаційним навантаженням. Кількість таких поверхонь і точність їх виконавчих розмірів повинні бути забезпечені за технологічним процесом на основі економічної точності тих або інших технологічних методів. При цьому слід мати на увазі, що вибір кінцевих (фінішних) методів в значній мірі передбачає зміст проміжних. В таблиці 3.2 приведений план технологічного прцесу відновлення заданої деталі.

№ опер.	Назва операції	Зміст операції	Ескіз
005	Мийна	Струйна мийка. Видаляє масляно-брудні відкладення.	-
010	Дефектувальна	Визначення розмір дефекту поверхні втулки пробкою
015	Шліфувальна	Шліфувати поверхню на довжину
020	Газополуменеве Напилення	Напилити поверхню на довжину.Не оброблювальні поверхні захистити(покрити) нітролаком.
025	Шліфувальна	Шліфувати поверхню на довжину
030	Контрольна	Контроль розміру пробкою

3.3 Обгрунтування та вибір технологічного обладнання

Вибір обладнання є одним з найбільш відповідальних моментів у загальній структурі розробки технологічного процесу відновлення (зміцнення) деталі. Від правильності його вирішення залежать як технічні, так і економічні показники технологічних процесів в умовах реального виробництва.

При визначенні технологічного обладнання необхідно орієнтуватися на основні принципи його вибору та особливості використання в умовах дрібносерійного і експериментального виробництва, а також на паспортні дані сучасного обладнання, пристосувань та установок.

Вибір обладнання для технологічного процесу здійснюється вже після того, як кожна операція попередньо розроблена. Це означає, що визначені та обрані: спосіб обробки поверхні або сполучення поверхонь (точіння, фрезерування, свердлення і т.і.); точність і параметри шорсткості; припуск на обробку; тип виробництва.

При виборі обладнання для кожної технологічної операції необхідно враховувати наступні основні фактори: річну програму випуску деталей, тип виробництва, розміри деталі, розміри і розташування поверхонь що оброблюються, вимоги точності, шорсткості та економічності обробки, вимоги найбільш повного використання обладнання за потужністю, простоту обслуговування, ступінь використання обладнання у виробництві що проектується (його завантаження), вартість і використання обладнання вітчизняного виробництва. Для кожної технологічної операції вказується, на якому верстаті буде виконуватися дана операція, при цьому повинна бути наведена коротка характеристика обладнання: його найменування, тип (модель), основні розміри і потужність.

За своєю технічною характеристикою вибране обладнання повинно відповідати наступним вимогам: робоча зона (висота центрів, відстань між центрами, розміри стола і т.і.) повинна відповідати габаритним розмірам заготовки, що обробляється; потужність, жорсткість і кінематичні можливості обладнання повинні дозволяти вести роботу на оптимальних режимах різання; продуктивність повинна відповідати заданому об'єму випуска виробів.

Прийняті рішення щодо вибору конкретних моделей обладнання для виконання операцій розробленого плану технологічного процесу відновлення приведені в таблиці 3.3.

№ операції	Назва операції	Назва, тип модель обладнання	Коротка технічна характеристика
005	Мийна	Камерна мийочна машина Eko-Pill KMPN-100S	Габарити 3240Ч1740Ч1540 мм Встановлена потужність(джерела)-12 кВт Встановлена потужність(нагрівників)-42 кВт Маса-1450 кг
015	Шліфувальна	Верстат шлифовальный універсальний Multi-Grind	Габарити 1520Ч1130Ч1170 мм Загальна потужність приводу -2.525 кВт Потужність двигуна шліфувального кругу-1,1 кВт
020	Напилення	УПН-8-68
025	Шліфувальна	Верстат шлифовальный універсальний Multi-Grind	Габарити 1520Ч1130Ч1170 мм Загальна потужність приводу -2.525 кВт Потужність двигуна шліфувального кругу-1,1 кВт
030	Контрольна	Мікрометри МК0-25 МК 25-50 МК 50-75	ГОСТ 6507-90

3.4 Обгрунтування вибору ріжучого, вимірювального, контрольного інструментів та матеріалів для зміцнення (відновлення) деталі

Правильність вибору технологічних інструментів і матеріалів для нанесення покриттів суттєво впливає на якісні та економічні показники технологічних процесів, що розробляються.

Обраний інструмент повинен бути конструктивно-пов'язаний з геометричними розмірами та конструкцією деталі, що оброблюється, змістом операції, базовими кріпильними поверхнями відповідного технологічного обладнання. Рекомендується, по можливості, ширше використовувати стандартні і нормалізовані інструменти, як найбільш дешеві і пристосовані до умов дрібносерійного та . експериментального виробництва. При виборі вимірювального і контрольного інструментів керуються їх призначенням (можливістю використання), точністю замірів при обробці заданої деталі і типом виробництва. При виборі матеріалів для відновлення (зміцнення) поверхні деталі, перш за все, потрібно орієнтуватися на використання сучасних матеріалів й методів нанесення покриттів, забезпечення необхідних фізико-механічних властивостей поверхонь, що відновлюють (зміцнюють), показники продуктивності та економічності, ресурсозбереженість та екологічні факториВ таблиці 3.4.наведені дані вибору інструмента і матеріалів для відновлення деталі.

Ріжучий, вимірювальний і контрольний інструмент

№ операції	Назва операції	Назва, тип модель, марка, ГОСТ обраних інструментів та матеріалів
005	Мийна	Лабомід-101 ТУ 38-10378-73
010	Дефектувальна	Пробка 8133-06201 Д 8133-06202 Д ГОСТ 70.0001024-74
015	Шліфувальна	Шліфувальний круг 1А1 50х20х3х20 ГОСТ 16167-90 «ЗАО Полтавський ріжучий інструмент»
020	Напилення	Шар флюсу
025	Шліфувальна	Шліфувальний круг 1А1 50х20х3х20 ГОСТ 16167-90 «ЗАО Полтавський ріжучий інструмент»
030	Контрольна	Пробка 8133-06201 Д 8133-06202 Д ГОСТ 70.0001024-74

4. Заходи з охорони праці

У спеціальних цехах при відновленні зношених деталей машин значно підвищений шкідливий вплив на організм людини. Тому обов'язковою умовою при роботі з ними є суворе дотримання вимог по охороні праці і техніці безпеки, визначених ГОСТ 1324--47. Основні вимоги наступні:

видалення з цеху пари, газів надмірної вологості і пилу шляхом створення загальної і місцевої припливно-витяжної вентиляції (5...10 м3/мин);

достатня площа цеху і його висота, яка винна бытъ не менше 5 м;

підлога приміщення повинна бути викладена метлахской плиткою, а стіни на висоту 1,5...2 м від підлоги--керамічной плиткою;

для роботи з шкідливими електролітами необхідно одягати справний спецодяг і спецвзуттю (гумові рукавички, чоботи, фартух і окуляри).

Припливне повітря повинне подаватися не нижче 2,5...3 м від поля рівномірно, через розподільників повітря, які забезпечують рухливість його не більше 0,3 м/с. Витяжна вентиляція повинна включатися не менше чим за 15 мін до початку роботи, а вимикатися не раніше, ніж через 15 мін після закінчення роботи.

Необходимо систематически очищать каналы и бортовые отсосы вот различных загрязнений, засоряющих вентиляционную систему.

Не рідше за один раз на 6 місяців проводити аналіз повітря на зміст отруйних газів, пари і пилу.

Техніка безпеки в промисловості

Широке застосування в промисловості електродвигунів, нагрівальних електричних приладів, систем управління, що працюють в різних умовах, вимагає забезпечення електробезпеки, розробки заходів і засобів, що забезпечують захист людей від дії електричного струму. Охорона праці - це система законодавчих актів, соціально-економічних, організаційних, технічних, гігієнічних, і лікувально-профілактичних заходів і засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці. Як відомо - повністю безпечних і нешкідливих виробництв не існує. Завдання охорони праці - звести до мінімальної вірогідність поразки або захворювання комфорту, що працює з одночасним забезпеченням, при максимальній продуктивності праці. Поліпшення умов праці і його безпека призводять до зниження виробничого травматизму, професійних захворювань, що зберігає здоров'я трудящих і одночасно приводить до зменшення витрат на оплату відповідних пільг і компенсацій за роботу в несприятливих умовах.

У даному розділі “Охорона праці” разом з теоретичними основами, з достатньою повнотою, розглянуті організаційні питання охорони праці, пожежної безпеки, електробезпеки, оздоровлення повітряного середовища виробничих приміщень, методи і засоби забезпечення безпеки технологічних процесів, а також приведені вимоги, методи і засоби, що забезпечують безпеку праці при виготовленні проектованого електродвигуна.

При розробці заходів щодо поліпшення умов праці необхідно враховувати весь комплекс чинників, що впливають на формування безпечних умов праці.

Пожежна безпека.

Пожежі на машинобудівних підприємствах представляють велику небезпеку для тих, що працюють і можуть заподіяти величезний матеріальний збиток. До основних причин пожеж, що виникають при виробництві електродвигунів, можна віднести: порушення технологічного режиму, несправність електроустаткування (коротке замикання, перевантаження), самозагорання промасленого дрантя і інших матеріалів, схильних до самозагорання, недотримання графіка планового ремонту, реконструкції установок з відхиленням від технологічних схем. На проектованій ділянці можливі такі причин пожежі: перевантаження проводів, коротке замикання, виникнення великих перехідних опорів, самозагорання різних матеріалів, сумішей і масел, висока конденсація займистої суміші газу, пара або пил з повітрям (пари розчинника). Для локалізації і ліквідації пожежі внутрішньоцеховими засобами створюються наступні умови попередження пожеж: палити тільки в строго відведених місцях, патьоки і розливи масла і розчинника прибирати дрантям, дрантя повинне знаходитися в спеціально пристосованому контейнері.

Електробезпека.

Експлуатація більшості машин і устаткування зв'язана із застосуванням електричної енергії. Електричний струм проходячи через організм, надає термічне, електролітичне, і біологічна дія, викликаючи місцеві і загальні електротравми. Основними причинами дії струму на людину є:

- випадковий дотик або наближення на небезпечну відстань до токоведущим частин;

- поява напруги на металевих частинах устаткування в результаті пошкодження ізоляції або помилкових дій персоналу;

- крокова напруга в результаті замикання дроту на землю.

Основні заходи захисту від поразки струмом: ізоляція, недоступність токоведущих частин, застосування малої напруги (не вище 42 В, а в особоопасних приміщеннях - 12 В), захисне відключення, застосування спеціальних електрозахисних засобів, захисне заземлення і занулення. Одне з найбільш часто вживаною мірою захисту від поразки струмом є захисне заземлення.

Заземлення - навмисне електричне з'єднання із землею металевих нетоковедущих частин, які можуть опинитися під напругою. Розділяють заземлітелі штучні, призначені для цілей заземлення, і природні - такі, що знаходяться в землі металеві предмети для інших цілей. Для штучних заземлітелей застосовують зазвичай вертикальні і горизонтальні електроди. Як вертикальні електроди використовують сталеві труби діаметром 3 е 5 см і сталеві куточки розміром від 40 х 40 до 60 х 60 мм довжиною 3 е 5 м. Також застосовують сталеві прутки діаметром 10 е 20 мм і завдовжки 10 м. Для зв'язку вертикальних електродів і як самостійний горизонтальний електрод використовують сталь перетином не менше 4 х 12 мм і сталь круглого перетину діаметром не менше 6 мм.

Як заземляючі провідники застосовують смугову або круглу сталь, прокладку яких проводять відкрито по конструкції будівлі на спеціальних опорах. Заземлітельноє устаткування приєднується до магістралі заземлення паралельно окремими провідниками

Освітлення виробничого приміщення.

Правильно спроектоване і виконане виробниче освітлення покращує умови роботи, знижує стомлюваність, сприяє підвищенню продуктивності праці і якості продукції, що випускається, безпеці праці і зниженню травматизму на ділянці.

Освітлення робочого місця - найважливіший чинник створення нормальних умов праці. Залежно від джерела світла виробниче освітлення може бути двох видів природне і штучне.

Природне освітлення підрозділяється на: бічне, здійсненне через світлові отвори в зовнішніх стінах; верхнє, здійсненне через аераційні і зенітні ліхтарі, отвори в перекриттях; комбіноване, коли до верхнього освітлення додається бічне. Штучне освітлення може бути двох систем - загальне і комбіноване, коли до загального освітлення додається місцеве, таке, що концентрує світловий потік безпосередньо на робочих місцях.

Проектовану ділянку має загальне штучне освітлення з рівномірним розташуванням світильників тобто з однаковими відстанями між ними. Джерелами світла є дугові ртутні лампи ДРЛ (дугові ртутні), вони є ртутними лампами високого тиску із справною кольоровістю. Лампа складається з кварцевої колби (проникною ультрафіолетові промені), яка заповнена парами ртуті при тиску 0.2 е 0.4 Мпа, з двома електродами і зовнішньої скляної колби, покритої люмінофором.

Техніка безпеки на дільниці.

Перед початком роботи на проектованій ділянці необхідно перевірити справність устаткування, пристосувань і інструменту, огорож, захисного заземлення, вентиляції.

Перевірити правильність складування заготовок і напівфабрикатів. Під час роботи необхідно дотримувати всі правила використання технологічного устаткування. дотримувати правила безпечної експлуатації транспортних засобів, тари і вантажопідйомних механізмів, дотримувати вказівки про безпечний зміст робочого місця.

У аварійних ситуаціях необхідно неухильно виконувати всі правила. що регламентують поведінку персоналу при виникненні аварій і ситуацій, які можуть привести до аварій і нещасних випадків. Після закінчення роботи повинне бути вимкнене все електроустаткування, проведено прибирання відходів виробництва і інші заходи, що забезпечують безпеку на ділянці.

Ділянка повинна бути оснащений необхідними попереджувальними плакатами, устаткування повинне мати відповідне забарвлення, повинна бути виконана розмітка проїжджої частини проїздів.

Список використаної літератури

1. Динамка і надійність сільськогосподарських машин: Методичні рекомевдацій до виконання курсової роботи /Упорядники: О.Г.Терхунов, В.М.Наливайко, Є.К.Солових, В.А.Павлюк-Мороз. -Кіровоград: КИСГМ, 1997. -40с.

2.Технология сельскохозяйственного машиностроения: Методические указания к выполнению курсового проекта /Упорядники: М.І.Черновол, I.А.Булей, О.Г.Терхунов, В.М.Наливайко, Є.К.Солових, В.А.Павлюк-Мороз. - Кировоград: КИСХМ, 1985. - 55с.

Ачкасов К.А. Прогрессивные способы ремонта сельскохозяйственной техники. -М.: Колос, 1984. -272с.

4Сухарев Э.А. Прикладные задачи теории эксплуатационной надежности машин: Учеб. пособие. -Ровно: изд-во УГАВХ, 1999. -218с.

5.Надежность технических систем: Справочник /Ю.К.Беляев, В.Я.Богатырев, В.В.Болотин и др. /Под ред. И.А.Ушакова. --М.: Радио и связь, 1985. -608с.

6.Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины: Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1980.-671 с.

7.Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Под общ. ред.Г.Е.Листопада. - М.: Агропромиздат, 1986.-688 с.

8.Сисолін П.В., Сало В.М., Кропівний В.М. Сільськогосподарські машини:Теоретичні основи, конструкція, проектування / Під ред. М.І Черновола. -К.: Урожай, 2001.-382 с.

9.Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин / Под ред.Е.С. Босого. - М.: Машиностроение, 1978.-568 с.

10.Основ ремонту машин./Під ред..Ю.Н. Петрова - М, Колос 1972- с 529

11. Навчальний посібник Чабанний В.Я. , Магопець С.О. , Мажейка О.Й., Кропівний В.М., Василенко І.Ф., Шепеленко І.В. , Павлюк-Мороз В.А. Кр- 2007-с 270

12.Типове положення про службу охорони праці. ДНАОП 0.00-4.21.-93

13. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. -М.:1974-287с.

Размещено на Allbest.ru