Разработка технологии восстановления прямобочных шлицевых валов

Из приведенного краткого анализа выходных параметров процесса локальной наплавки зубьев шлицевых валов следует, что в качестве параметра оптимизации целесообразно принять толщину наплавленного слоя, так как она в большей мере соответствует цели исследования. Стабильность процесса наплавки и коэффициент наплавки определяем для получения количественного значения ограничений, налагаемых ими на исследуемый процесс.

На основании предварительных опытов при наплавке шлицевых валов были выбраны следующие независимые переменные факторы, существенно воздействующие на процесс наплавки: VЭ - скорость подачи электрода; LВ - индуктивность источника питания; VН - скорость наплавки.

Оборудование, на котором проводились исследования, позволяет задавать количественные значения факторов, выраженные в абсолютных и относительных (условных) единицах.

Уменьшение величины тока до 120...140 А при локальной наплавке зубьев шлицевых валов с целью снижения термического влияния и получения малой толщины наплавленного слоя при заданном качестве вызывает необходимость снижения скорости подачи электрода. Головка автомата АДС 1000 имеет плавное регулирование скорости подачи электрода и изменения сопротивлений в дуговой обмотке возбуждения генератора головки. Однако, величина этих сопротивлений недостаточна, чтобы обеспечить синхронность скорости плавления и подачи электрода при величине тока наплавки менее 200 А.

В связи с этим в блок управления автоматом введен регулируемый резистор общим сопротивлением 260 Ом (РП-80-360) вместо резистора сопротивлением 40 Ом. В результате проведения серии пробных опытов было установлено значение сопротивления в блоке управления, равное 80 Ом, обеспечивающее хорошую стабильность горения дуги при всех сочетаниях других факторов. В дальнейших опытах это значение сопротивления поддерживалось на одном уровне. В нашем случае границы факторного пространства определяются конкретными технологическими условиями проведения процесса.

Так, область определения скорости наплавки может колебаться от 3…5 м/ч, когда процесс протекает стабильно, но велик припуск на последующую обработку, до 45 м/ч, когда ухудшается стабильность и нарушается непрерывность наплавки.

Предельные значения скорости подачи электрода определяются верхним положением резистора, при котором скорость подачи начинает превышать скорость плавления (2...5 усл. ед. шкалы), что вызывает плохое возбуждение дуги и частые короткие замыкания; нижним положением резистора, при котором скорость равна нулю или электрод подается вверх, т.е. дуга загорается (25...30 усл. ед. шкалы).

Индуктивность источника питания можно изменять от 2 до 9 усл. ед. шкалы регулятора.

В качестве основного уровня принимаем установленную априорно комбинацию факторов, при которой процесс протекает достаточно хорошо. Ширина интервала варьирования каждого фактора назначалась из условия удовлетворительного протекания процесса наплавки в данной точке факторного пространства. Выбранные уровни факторов и интервалы их варьирования указаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Выбранные уровни факторов и интервалы их варьирования

Уровни	Факторы
	усл. ед.	усл. ед.	усл. ед.
Нижний: -1	22	5	20
Основной: 0	15	6,5	27,5
Верхний: +1	8	8	35
Интервал варьирования	7	1,5	7,5

В соответствии с выбранными факторами и уровнями их варьирования была составлена матрица планирования полного факторного эксперимента.

Реализация матрицы позволила получить математическую модель процесса наплавки зубьев шлицевого вала в виде следующего уравнения регрессии:

Y = 2, 00 + 0, 1412·Х1 + 0, 2937·Х2 - 0, 4012·Х3 - 0, 0087·Х1·Х3 - 0, 0237·Х1Ч ЧХ2 - 0, 3762·Х2·Х3 + 0, 8370·Х1·Х2·Х3. (3.2)

Проверка значимости коэффициентов регрессии проводилась по критерию Стьюдента [23]. Окончательное уравнение регрессии имеет вид:

Y = 2, 00 + 0, 2937·Х2 - 0, 4012·Х3 - 0, 3762·Х2·Х3. 3.3)

Адекватность полученного уравнения проверяли с помощью F- критерия. Сравнение расчетного и табличного значений этого критерия показало, что с доверительной вероятностью 0,95 уравнение адекватно и может быть использовано в качестве математической модели процесса наплавки зубьев шлицевых валов.

Анализ коэффициентов в окончательном уравнении регрессии показывает, что с увеличением индуктивности источника питания и уменьшением скорости наплавки толщина наплавленного слоя увеличивается и наоборот.

Незначимость коэффициента при Х1 свидетельствует о том, что изменение скорости подачи электрода в пределах выбранного интервала не влияет на толщину наплавленного слоя. Для объяснения парного взаимодействия индуктивности источника питания и скорости наплавки необходимы дополнительные исследования путем построения модели второго порядка.

Минимальное значение толщины наплавленного слоя, исходя из приведенной выше условия оптимизации (Х2 = +1; Х3 = +1):

Ymin = 2, 00 + 0, 2937 - 0, 4012 - 0, 3762 = 1, 5163 мм.

Контрольными экспериментами установлено, что полученные результаты подтверждаются с достаточной точностью.

Для определения среднего значения и среднеквадратического отклонения величин тока и напряжения проводилось осциллографирование процесса наплавки.

Таким образом, оптимальный режим в исследованной области факторного пространства, обеспечивающий минимальную толщину наплавленного слоя при заданном качестве достигается при следующих значениях параметров:

JН = 125…130 A; UН = 32…36 В; \/Н = 33…37 м/ч.

Припуск после наплавки находится в пределах 2,0…2,5 мм на сторону.

Среднее значение коэффициента наплавки по результатам опытов равно 10,9 г/А·ч,

Кроме этого необходимо отметить, что во всех опытах шлицевой вал располагался таким образом, чтобы наплавляемый зуб находился под углом 35…40° к вертикали. Такая величина угла установлена в результате предварительной серии опытов и является оптимальной с точки зрения равномерного качественного заполнения наплавляемой изношенной поверхности зуба.

Полученные результаты использовались при дальнейших исследованиях.

Таким образом, предложенная схема значительно сокращает припуски на последующую обработку, доводя их до минимальной величины. Однако, по абсолютной величине (? 1,5 мм) такая величина припусков велика и требует применения черновых и чистовых операций при обработке, что существенно повысит трудоемкость и стоимость самого процесса обработки наплавочных припусков.

С целью уменьшения наплавочных припусков, получаемых при наплавке по приведенной выше схеме, и доведения их до величин, соответствующих чистовому шлифованию, а также с целью рационального использования тепла, выделяемого в процессе наплавки, нами предложен способ совмещения наплавки зубьев шлицевого вала с предварительной (черновой) обработкой путем пластического формообразования наплавленного слоя металла фасонным роликом в горячем состоянии через жидкий шлак (рисунок 3.2).

1 - вал шлицевой изношенный; 2 - флюс; 3 - проволока наплавочная; 4 - аппарат наплавочный; 5 - ролик деформирующий; 6 - ролик опорный; 7 - матрица роликовая; 8 - токоподвод; 9 - изоляторы.

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема способа восстановления шлицев валов по совмещенной технологии

Сущность предлагаемого способа восстановления

Сущность способа заключается в следующем:

После окончания процесса наплавки наплавленный слой металла в течение некоторого времени находится в горячем (пластичном) состоянии. За этот промежуток времени специальным устройством с электрогидравлическим приводом проводится пластическое формообразование наплавленного слоя металла на зубе вала.

При этом одним из основных моментов обуславливающих возможность практической реализации указанного способа совмещения, является принципиальное и конструктивное устройство формообразующего приспособления, а также его долговечность.

Приспособление для формообразования наплавленного металла при восстановлении шлицевых валов

Предварительные эксперименты по применению различных формообразующих инструментов показали, что принципиально это должен быть вращающийся ролик с соответствующим восстанавливаемому зубу профилем. При этом возможны два варианта: 1 - ролик с профилем для пластического деформирования наплавленного металла только по боковой поверхности зуба вала (рисунок 3.3 а); 2 - ролик с профилем для деформирования наплавленного металла по боковой поверхности зуба и поверхности диаметра выступов (рисунок 3.3 б).



а - для деформирования металла по боковой поверхности зубьев шлицевого вала

б - для деформирования металла по боковой поверхности и поверхности диаметра выступов

б - угол расположения зуба изношенного вала относительно ролика

Рисунок 3.3 - Деформирующие ролики

Можно предположить, что пластическое деформирование приводит к упрочнению наплавленного слоя металла, что является положительным моментом, так как повышается качество восстановления вала. При применении ролика по рисунку 3.3 а деформирование (а, следовательно, и упрочнение) прoисходит только по боковой поверхности наплавленного зуба. Ролик (рисунок 3.3 б) деформирует (и упрочняет) металл не только по боковой поверхности зубьев вала, но и по поверхности диаметра выступов (наружному диаметру). Поскольку наружный диаметр шлицевых валов с прямобочными зубьями является центрирующим и в процессе эксплуатации он изнашивается, то при восстановлении вала необходимо наращивать металл и на поверхности выступов.

Тогда целесообразно применять ролик с двумя деформирующими поверхностями (рисунок 3.3 б), так как в этом случае происходит упрочнение наплавленного металла и по центрирующему диаметру.

В связи с изложенным, во всех дальнейших исследованиях нами использовался ролик с двумя деформирующими поверхностями.

В конструктивном отношении, ролик может иметь различные размеры и может быть выполнен из различных марок стали.

Исходя из конструкции экспериментальной установки, размеров сварочного автомата АДС-1000 и схемы наплавки установлено, что оптимальными размерами деформирующего ролика являются: диаметр - 40…50 мм; ширина - 10...15 мм; угол б - 35...40°.

Поскольку ролик деформирует горячий металл, то при выборе материала для него за основу брались, стали, применяемые при изготовлении штампового инструмента и другого инструмента для обработки металлов давлением.

По справочным данным целесообразно изготавливать ролик из стали марок 9ХС, Х12Ф1, Х12М [24]. Для исследований нами изготовленыролики из стали Х12М. По справочным данным долговечность штампового инструмента из этой стали равна 18000…20000 штамповок. Можно предположить, что стойкость ролика для деформирования металла на зубе шлицевого вала будет не ниже. Однако это предположение требует дополнительной проверки.

Конструкция приспособления, в котором монтируется деформирующий ролик, выполнена по принципу замкнутой двухроликовой прокатной клетки. Такая конструкция на наш взгляд обеспечит достаточную жесткость и надежность в работе. Второй ролик является опорным и служит для предотвращения возможности прогибания вала от воздействия деформирующего ролика. Для регулировки расстояния между роликами (в соответствии с диаметром восстанавливаемого вала) предусмотрен клиновый поджим раздельно для каждого ролика. Опробование изготовленного приспособления показало, что оно удовлетворяет требованиям проведения экспериментов по определению необходимых параметров процесса совмещения наплавки и пластического формообразования металла при восстановлении шлицевых валов.

Результаты проведенных исследований показывают, что совмещение локальной наплавки изношенных по толщине зубьев и пластического формообразования наплавленного слоя путем деформирования металла в горячем состоянии при восстановлении шлицевых валов целесообразно. При этом существенно сокращается трудоемкость восстановления и затрачивается примерно в два раза меньше металла по сравнению со способом сплошной заплавки вкруговую. Это дает основание предположить, что и экономически предлагаемый способ рационален.

Предварительные замеры по твердости показали, что при наплавке проволокой НП -65Г или 30ХГСА под флюсом АН-60 наплавленный слой имеет твердость 48…54 HRC. Однако более детальный контроль и выбор сварочных материалов необходимо провести на следующем этапе исследований. При этом необходимо также провести стендовые испытания восстановленных валов.

Комплексное сочетание операций локальной наплавки и формообразование на одной установке позволяет значительно уменьшить припуск на последующую обработку и исключить термическую обработку ТВЧ шлицевой части вала из технологического процесса. Кроме этого предлагаемая технология позволяет улучшить физико-механические свойства нанесенного металла на восстанавливаемой поверхности.

Отличительной особенностью совмещенного процесса является его малооперационность. Одновременно выполняются две основные технологические операции на одной установке - наплавка и формообразование нанесенного металла. Данная технология позволяет сократить расход наплавочных материалов (флюса, наплавочной проволоки), снизить затраты труда на восстановление, сократить расход электроэнергии, уменьшить количество отходов, сократить потребность в производственных площадях, уменьшить затраты природных ресурсов, что определяет улучшение экологической ситуации, в том числе, за счет многократного восстановления детали. При этом выпуск новых деталей на запасные части может быть существенно ограничен. Поэтому технологию восстановления зубьев шлицевых валов локальной наплавкой с формообразованием можно обосновано считать ресурсосберегающей.

Таким образом, применение предлагаемой технологии восстановления зубьев шлицевых валов обеспечит, по сравнению с существующими способами, следующие преимущества:

1) Снижение трудоемкости процесса восстановления, за счет совмещения наплавки с пластическим деформированием зубьев шлицевых валов на одной установке и исключение термической обработки после наплавки;

2) Восстановление валов во всем диапазоне износов зубьев по толщине;

3) Снижение расхода новых валов при ремонте машин;

4) Применение данной технологии позволяет добиться повышение производительности труда, качество восстановления и снижения себестоимости восстановления шлицевых валов.

Восстановленные по разработанной технологии детали, в том числе вал-шестерня конечной передачи трактора Т-40 и вал муфты сцепления двигателя СМД прошли эксплуатационные испытания в хозяйствах Челябинской области с 1983 по 2004 года. В адрес РТП рекламаций по отказу восстановленных шлицевых валов не поступало.

Расчет усилия деформирования и определение площади контакта

Также в исследовательской части, нами предложен способ определения площади контакта деформирующего ролика с наплавленным металлом, с применением элементов начертательной геометрии. Площадь контакта, является одной из составляющих для определения усилия деформирования [34, 35].

 (3.4)

где - предел текуческти;

- площадь контакта;

- температурный коэффициент;

- коэффициент, учитывающий сопротивление внешнего трения.

Предел текучести наплавленного металла (Сталь 65Г); МПа.

Температурный коэффициент выбирается в зависимости от термического состояния металла в процессе деформации; [34, 35].

Коэффициент, учитывающий сопротивление внешнего трения выбираем согласно методике [34, 35]; .

Площадь контакта представляем в виде развертки усеченного конуса представленная на рисунке 3.4.



А3-В3 - малая ось эллипса; tд - внедрение реборды ролика в наплавленный металл; а - межцентровое расстояние между осями усеченного конуса и цилиндра; R - радиус цилиндрической поверхности

Рисунок 3.4 - Развертка усеченного конуса

Пятно контакта, получаемое при деформировании имеет форму эллипса. Площадью контакта F, необходимой нам для расчета, является одна из двух половинок эллипса S, которая непосредственно участвует в деформировании. Вторая половинка, является пассивной частью и расчетах не учитывается. Однако деформируемый ролик состоит из двух реборд. Следовательно, деформация проходит тоже двумя поверхностями, каждая из которых деформирует наплавленный металл площадью S. Тогда итоговая площадь контакта будет определяться как

F = 2 Ч S (3.5)

На развертке видно, что контур площади контакта представляет собой параболу. Тогда площадь контакта находим как площадь параболы. Зная параметры а, R, tд (рисунок 3.4) определяем границы параболы при помощи начертательной геометрии (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 - Площадь контакта

Затем определяем площадь параболы, ограниченной полученными данными: по мм; по мм.

(3.5)

мм2;

мм2.

Зная площадь контакта определяем усилие деформирования по формуле 3.4.

Н.

Также необходимо дополнительное усилие в 1000 Н для передвижения роликовой матрицы.

Исходя из этого для обеспечения свободного прокатывания выбираем гидроцилиндр ЦС-110, который может дать усилие до 90 кН.

РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗУБЬЕВ ШЛИЦЕВЫХ ВАЛОВ ПО СОВМЕЩЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

На кафедре «Технология и организация технического сервиса» ЧГАУ была создана экспериментальная установка по совмещению процессов наплавки и пластического деформирования. Однако данная установка требовала совершенствования конструкции. Направление совершенствования - создание универсальной установки с возможностью восстановления валов различной длины.

Установка предназначена для автоматической наплавки изношенных шлицевых валов электродной проволокой под флюсом с одновременным пластическим деформированием наплавленного металла по профилю восстанавливаемого зуба на специализированных ремонтных предприятиях.

Описание конструкции и принципа действия

Установка для восстановления шлицевых валов (рисунок 4.1) состаит из следующих составных частей: бабки передней 1; каркаса 13; опоры задней 18; бабки задней 14; направляющих 20 и 28; сварочного автомата 11; системы флюсоподачи, состоящей из лотка 27; флюсосборника 24; флюсопровода 4 и флюсоаппарата 9 и отдельно расположенного источника питания ВДУ-504-1.

Бабка передняя 1 состоит из двух отсеков. В нижней тумбе расположена гидростанция с масляным баком и электропанель. В верхней части расположен шпиндель, механизм поворота, узел токопровода 3, панель управления 2 и гидросистема.

Панель управления служит для управления процессом пластического деформирования наплавленного металла по профилю восстанавливаемого зуба.

Для управления процессом наплавки используется пульт управления, установленный на сварочном автомате 11 (рисунок 4.1).

Механизм поворота объединяет группы узлов и деталей, необходимых для поворота и фиксации шпинделя в рабочем положении. Управление механизмом производится с панели управления.

Бабка задняя предназначена для установки и закрепления другого конца восстанавливаемой детали, а также для пластического деформирования наплавленного металла по профилю восстанавливаемого зуба.

Наплавка изношенных шлицев производится сварочным автоматом 11 (рисунок 4.1), который с рабочей (сварочной) скоростью перемещается по направляющей 7, установленной на каркасе 13.

Переоборудование сварочного автомата 11 заключается в замене мундштука, для чего необходимо ослабить винт разрезной втулки колодки 17, снять имеющиеся детали мундштука для сварки в СО2 и вставить в посадочное место колодки 17 мундштук 8.

Подача флюса в зону сварки осуществляется из флюсоаппарата 9 (рисунок 4.1), в который он засасывается по флюсопроводу 4 из флюсосборника 24.

Отработанный флюс просеивается поворотным лотком 26, закрепленный фиксатором 27.

Количество засасываемого флюса из флюсосборника регулируется соплом 16, которое зажимается в нужном положении гайкой 15.

Флюсоаппарат смешанной системы с периодической загрузкой через 1…1,5 часа наплавочных работ работает от сети сжатого воздуха с избыточным давлением не менее 0,5 МПа.

Флюсоаппарат состоит из сварочного бункера, на крышке которого расположен эжектор и пылеотделяющее устройство (фильтр). Сжатый воздух подается в сопло эжектора через вентиль 12, в результате чего в бункере создается разрежение и по флюсопроводу 4 в аппарат всасывается смесь флюса с воздухом. Частицы флюса ссыпаются на дно бункера, а воздух через фильтр, в котором задерживается пыль, выходит наружу.

После наполнения флюсоаппарата перекрывается подача воздуха вентилем 12.

Дозированная подача флюса на наплавляемую поверхность осуществляется через горловину, закрываемую задвижкой.

Флюсовая пыль, собранная матерчатым фильтром, периодически стряхивается посредством воздуха, для чего заслонкой 10 перекрывают отверстия выхлопного глушителя и открывают вентиль 12 на 2…3 мин., задвижка для подачи флюса должна быть закрыта.

В данной дипломной работе была модернизирована установка для автоматической наплавки изношенных шлицев валов электродной проволокой под флюсом с одновременным пластическим деформированием наплавленного металла по профилю восстанавливаемого шлица. Более детальной разработки требует бабка передняя 1 и бабка задняя 14 (рисунок 4.1).

Конструкцией установки предусмотрена возможность восстановления валов с лево и правосторонним износом зубьев. Восстановление производится следующим образом:

Подлежащий наплавки вал устанавливается в центрах и поджимается пинолью задней бабки 14 (рисунок 4.1). С помощью шаблона выставляется вал, по которому настраивается раскатник. Восстанавливаемый вал зажимается в патроне передней бабки и фиксируется механизмом поворота.

Перемещением сварочного автомата 11 к началу наплавляемой поверхности подводится мундштук 8 с электродной проволокой, открывается заслонка подачи флюса и производится пуск сварочного автомата. После наплавки зуба поворотом маховика поднимается мундштук и перемещением автомата отводится влево от зоны наплавки на 50…60 мм.

Сразу же включаются гидроцилиндры задней бабки и по средством деформирующего ролика происходит пластическое деформирование наплавленного зуба.

Раскатник с роликом и сварочным автоматом отводят в исходное положение. С пульта управления включается механизм поворота и выставленный вал поворачивается на установленный угол для наплавки следующего зуба. Процесс восстановления повторяется.

При восстановлении шестишлицевого вала, после прокатки трех зубьев требуется переустановка вала.

Расчет основных элементов конструкции установки

Для установки по восстановлению шлицевых валов был разработан гидравлический привод, который состоит из электродвигателя 1, привода гидронасоса ПН (рисунок 4.2). Поворот шпинделя на необходимый угол и фиксирования его в этом положении осуществляет гидроцилиндр Ц1. Гидрораспределитель Р1 служит для выталкивания и возврата штока гидроцилиндра Ц1 в исходное положение. Гидроцилиндры Ц2 и Ц3 предназначен для передвижения матрицы, на которой расположен деформирующий ролик, по наплавленному зубу. Выталкивание и возврат штоков этих гидроцилиндров осуществляет гидрораспределитель Р2. Для предохранения гидросистемы от перегрузок предусмотрены предохранительные клапаны КП1 и КП2. Очистку масла от попавших посторонних примесей и предохранения его от засорения осуществляет фильтрующий элемент Ф.

В качестве рабочей жидкости выбираем масло индустриальное И-30А ГОСТ 20799-75.

Как видно из гидравлической схемы гидроцилиндр Ц1 (рисунок 4.2) для поворота шпинделя и гидроцилиндры Ц2 и Ц3 для передвижения матрицы работают не параллельно, а последовательно, но привод гидроцилиндра Ц1 и привод гидроцилиндров Ц2 и Ц3 нужно вести отдельно. Рассчитав в обоих случаях количество рабочей жидкости, проходящей через гидроцилиндр выбираем по большему значению масляный насос.



Рисунок 4.2 - Гидравлическая схема

В начале рассчитаем привод гидроцилиндра для поворота шпинделя.

Для расчета задаемся рабочим давлением р = 9 МПа [25].

Определяем площадь поршня [25]:

(4.1)

где Р - толкающее усилие, Р = 8000 Н;

р - рабочее давление

см2.

Определяем диаметр гидроцилиндра

(4.2)

см.

По ГОСТ 16029-70 принимаем диаметр цилиндра равный D = 32 мм.

Диаметр штока находится из выражения (4.3) [25].

(4.3)

По ГОСТ принимаем диаметр штока равным d = 20 мм.

Находим площадь поршня при величине диаметра цилиндра D = 32мм.

см2.

Теоретическое давление будет определяться:

(4.4)

где Р - толкающее усилие, кг;

- площадь поршня, взятая по ГОСТу.

МПа.

Рабочее давление с учетом механического КПД будет равно:

(4.5)

где - механический КПД,

МПа.

Принимаем по ГОСТ 12445-67 р = 10 МПа.

Определяем количество рабочей жидкости, проходящей через гидроцилиндр

(4.6)

где V - скорость выдвижения штока; V = 2 см/с.

см3/с.

(4.7)

где - объемный КПД силового цилиндра,

см3/с.

Рассчитаем привод гидроцилиндров для перемещения матрицы.

Подставляя в формулу (4.1) находим площадь поршня. Усилие, которое преодолевает матрица равно 50000 Н.

см2.

Из выражения (4.2) находим диаметр поршня

см.

Принимаем по ГОСТ D = 80 мм.

Используя выражение (4.3) диаметр штока будет равен d = 40 мм.

Площадь поршня будет равна:

см2.

Определяем теоретическое давление

МПа.

Рабочее давление будет равно:

 МПа.

Принимаем по ГОСТ р = 10 МПа.

По формуле (4.6) определяем количество рабочей жидкости проходящей через цилиндр.

см3/с.

см3/с.

В результате расчетов получили, что для гидроцилиндров Ц2 и Ц3 больше рабочей жидкости. Далее все расчеты ведем относительно этих двух гидроцилиндров.

Для гидравлической системы выбираем электродвигатель типа 4А100L6УЗ, развивающий частоту вращения n = 950 мин-1.

Находим объемную подачу насоса по выражению:

(4.8)

где Q - объемная подача насоса, л/мин;

g - подача рабочей жидкости за один оборот вала, см3;

n - частота вращения вала, мин-1;

- объемный КПД насоса, составляющий 0,9…0,95.

Давление рабочей жидкости, подаваемой в силовые цилиндры, создается масляным насосом типа НШ-10.

Объемную подачу насоса можно ориентировочно подсчитать по выражению:

л/мин.

Чтобы выбрать электрический двигатель для привода в действие масляного насоса типа НШ, нужно подсчитать потребную мощность по формуле:

(4.9)

где N - мощность, кВт;

Q - объемная подача насоса, л/ мин;

р - давление, развиваемое насосом, МПа;

- общий или полный КПД насоса;

кВт.

Выбранный электродвигатель удовлетворяет условию.

Для уменьшения динамической нагрузки, предохранения соединяемых валов от резонансных колебаний и компенсации точности расположения валов выбираем муфту втулочно-пальцевую, параметры которой приведены в таблице 4.1.

Расчет муфты упругой втулочно-пальцевой состоит из проверочного расчета упругих элементов на смятие [26]

(4.10)

и проверочный расчет пальцев на изгиб [28]

(4.11)

где Тк - расчетный крутящий момент муфты; D1 - диаметр окружности расположения центров пальцев; d - диаметр пальцев под резиновыми кольцами или втулками; l - длина втулки; z - число пальцев; усм - расчетное напряжение смятия между пальцами и втулкой; [усм] = 2…4 МПа - допустимое напряжение смятия для резины; уи - расчетное напряжение на изгиб пальцев; [уи] = 60…80 МПа - допустимое напряжение на изгиб для пальцев.

Таблица 4.1 - Размеры муфты, мм

d	[М], Н·м	nmax	D	lmax	Bmin	Пальцы	Втулки
						Диаметр	Длина	Резьба	Количество	Диаметр наружный	Длина
25	130	4750	120	125	42	14	33	М10	4	27	28

Расчетный крутящий момент находится по формуле:

(4.12)

где Р - мощность двигателя, кВт; n - частота вращения, мин-1;

Н·м.

Диаметр окружности, на которой расположены центры пальцев, находится из выражения:

(4.13)

мм.

Подставляя найденные значения производим проверочный расчет упругих элементов на смятие

Проверочный расчет пальцев на изгиб

МПа.

Поверочный расчет оси ролика на прочность

Ось ролика работает на срез и смятие рисунок 4.3.

Рисунок 4.3 - Крепление ролика на оси и державке

 d0 = 25 мм -диаметр оси.

мм2;

Н;

МПа;

МПа - для стали 45 [27].

МПа <

мм2;

Н;

МПа;

МПа - для стали 45 [27].

МПа <

Расчет державки ролика на смятие

мм2;

Н;

МПа;

МПа - для стали 45 [27].

МПа <

Техническая характеристика установки

Техническая характеристика установки представлена в таблице 4.2

Таблица 4.2 - Параметры установки

Параметр	Значение
Диаметр восстанавливаемого вала, мм	40…80
Максимальная длина восстанавливаемого вала, мм	800
Марка проволоки	Нп-65Г
Марка флюса	Ан-60
Сила тока, А	120…160
Напряжение (рабочее), В	30…40
Скорость наплавки, м/ч	25…30
Род тока	постоянный
Полярность	обратная
Мощность электродвигателя гидропривода, кВт	7
Скорость движения роликовой матрицы, м/ч	25…30
Максимальное осевое усилие формообразования, кН	50
Производительность, шт./смена	40
Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм	2840Ч1200Ч2200
Масса, кг	800

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛНИЯ ШЛИЦЕВЫХ ВАЛОВ (на примере шестерни ведущей конечной передачи трактора Т-40)

Шестерня ведущей конечной передачи трактора Т-40 (Т25-2407052-Б-Р) выбраковывается по износу зубьев шлицевой части по толщине, посадочных шеек под подшипники, а также по износу зубьев шестерни по толщине и по повреждению центровых отверстий.

Согласно данным микрометража шлицевых валов, коэффициенты повторяемости дефектов имеют значения, представленные в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Коэффициенты повторяемости дефектов шестерни ведущей конечной передачи трактора Т-40

Наименование дефекта	Коэффициент повторяемости дефекта
	От общего количества деталей, поступивших на дефектацию	От общего количества ремонтопригодных деталей
Повреждение центровых отверстий	0,20	0,20
Износ зубьев шлицевой части по толщине до размера менее 9,07 мм.	0,85	1,00
Износ поверхностей под подшипник до диаметра менее 44,98 мм.	0,80	0,85
Износ зубьев шестерни по толщине До размера менее 10,50 мм.	0,10	0,15

Наружный диаметр зубьев изнашивается незначительно и не превышает 0,1 мм. Средняя величина износа зубьев по толщине достигает 1,0 мм.

Данная технология предусматривает правку центровых отверстий, восстановление зубьев шлицевой части и зубьев шестерни и посадочных шеек под подшипники.

В предлагаемом технологическом процессе совмещены операции наплавка и пластическое деформирование.

Технологический процесс восстановления шлицевых валов, включает следующие операции:

1) Моечная;

2) Дефектовочная;

3) Токарная (Правка центровых отверстий);

4) Наплавочная (Наплавка зубьев шлицевого участка с формообразованием);

5) Наплавочная (Наращивание посадочных шеек под подшипники);

6)Шлифовальная (Шлифование посадочных мест под подшипники и зубьев шлицевого участка по наружному диаметру);

7) Шлифовальная (Шлифование боковых поверхностей зубьев шлицевого участка);

8) Моечная;

9) Контрольная;

10) Моечная;

11) Упаковочная.

Мойка валов может производиться в общем потоке с другими деталями в моечной машине ОМ - 4267.

В качестве моющей жидкости рекомендуется раствор препарата МС-6 с концентрацией 20…30 г/л или МС-8 с концентрацией 10…15 г/л при температуре раствора 75…85 °С.

Время мойки одного вала определяется скоростью конвейера моечной машины и размером вала. При скорости конвейера 0,21 м/мин; загрузки 10 валов на одну корзину и производительности машины 1800 кг/ч, то в течение одного часа через мойку пройдет 120 валов. Тогда время мойки одного вала составит:

мин. (5.1)

После мойки валы поступают на дефектовку, которая проводится дефектовщиком 5-го разряда на общем участке дефектовки деталей. Наличие забоев, трещин проверяется визуально. Замер толщины зубьев и посадочных шеек под подшипники производится микрометрометром МК 25-50 ГОСТ 6207-87 и штангензубомером микрометрическим ЗИМ-16, 1-18 ГОСТ 166-80. Согласно техническим требованиям шестерни ведущей конечной передачи трактора Т-40 выбраковываются при повреждении центровых отверстий, при износе зубьев шлицевого участка по толщине до размера менее 9,07 мм, при износе посадочных шеек под подшипник до диаметра менее 44,98 мм, при износе зубьев шестерни по толщине до размера менее 10,50 мм.

Время дефектовки одного вала:

мин. (5.2)

Так как повреждение центровых отверстий наблюдается у 20% валов, то целесообразно их правку производить на слесарно-механическом участке. Можно производить правку и на участке восстановления, но в этом случае, станок будет недогружен. Правка производится на токарно-винторезном станке 1А61Б. Вал устанавливается в патрон станка и люнет. Точная центровка достигается с помощью индикатора часового типа 001-120 ГОСТ 868-63.

Правка центрового отверстия производится резцом Т15К6 2102-0055-1,5 ГОСТ 18877-73 и зенкеруется зенковкой 2353-0022 ГОСТ 14953-69. Затем вал переустанавливается и правится второе центровое отверстие.

Расчетное время на операцию составит:

Тшт - штучное время; Тшт = 0,72 мин.;

Тп.з. - подготовительно-заключительное время; Тп.з. = 1,42 мин.;

Тшт. к - штучное калькуляционное время; Тшт. к = Тшт + Тп.з./n,

где n - количество деталей в партии, n = 10 шт.

Тшт. к = 0,86 мин.

Автоматическая наплавка боковых поверхностей зубьев шлицевой части шестерни ведущей конечной передачи под флюсом в форме на установке для восстановления изношенных зубьев.

Наплавка осуществляется высокоуглеродистой проволокой второго класса Нп-65Г ГОСТ 10543-75 диаметром 2,0 мм под флюсом АН-60 ГОСТ 9087-69 на обратной полярности. При этом характеристика дуги следующая: J = 128 А,

U = 34 В. Наплавленный зуб имеет припуск на обработку по боковой поверхности и наружному диаметру.

Количество наплавляемого металла и износ зубьев связан между собой прямопропорциональной зависимостью. Чем больше износ зубьев, тем больше требуется наплавить металла, количество которого зависит от поступательной скорости наплавочной головки, скорости подачи проволоки и выдержки электронного реле времени.

Наплавленный металл постепенно остывает в форме, что обеспечивает минимальный припуск на последующую чистовую обработку - шлифование. Поверхность зуба после наплавки в форме имеет твердость порядка 50…52 HRC, соответствует требованиям для чистового шлифования.

При скорости движения наплавочной головки 40 м/ч, основное время наплавки То = 6 сек. Кроме этого, требуется время на вывод электрода из сварочной ванны и поворот вала на следующий зуб. Эти операции выполняются автоматически по заданной программе командоаппаратом.

Вспомогательное время Тв наплавки включает время установки вала в центры и ориентации его настройки электрода на зуб, переустановка вала.

Подготовительно-заключительное время Тпз складывается из времени пуска блока управления сварочным автоматом и источника питания сварочной дуги, пуска гидросистемы, подготовки и уборки рабочего места.

На основании хрометражных данных имеем:

- время наплавки (деформации) одного зуба Тш/о = 5,12 мин.;

- основное время наплавки вала Тв/о = z Ч То,

где z - количество зубьев, z = 6;

Тв/о = 6 Ч 5,12 = 30,72 мин.; Тв = 3 Ч 0,6 - 2 Ч 0,54 = 2,88 мм;

Топ = 4,68 мин.; Тд = 0,44 мин.; Тшт = 9,32 мин.; Тпз = 15,0 мин.

Электроимпульсное наращивание посадочных мест под подшипники производится на установке УМН-6. За базу этой установки взят станок модели 1К62. Источником питания является сварочный трансформатор ТС-300 с секционированной вторичной обмоткой.

Наращивание осуществляется на следующем режиме:

- сила тока J = 350 А;

- напряжение U = 10 В;

- скорость наращивания V = 0,8…1,2 м/мин;

- производительность наращивания 40…60 см2/мин;

- диаметр электрода d = 8…12 мм;

- материал электрода - сталь ХВГ;

- продольная подача Sn = 0,5 Ч d, мм/об;

- толщина наращиваемого слоя 0,82 мм;

- твердость покрытия 50…60 HRC.

Расчет режима наращивания производится следующим образом: наращивают шейку под подшипник с диаметра 44,98 мм до 45,8 мм, электрод из стали марки ХВГ диаметром 1,0 мм.

При таких условиях подбираем следующий режим:

- линейная скорость вращения детали V = 1 м/мин;

- подача S = 5 мм/мин.

Исходя из этого определяем частоту вращения вала (n) и время наращивания:

(5.3)

мин-1; nпр = 10 мин-1.

Для наращивания шейки на длине В = 20 мм при подаче S = 5 мм/об, вал должен сделать N оборотов.

(5.4)

об, тогда

(5.5.)

мин; мин.

Наращивание шейки под подшипник на длине В = 50 мм производится аналогично:

Vд = 1 м/мин; S = 5 мм/об; мин-1;

nпр = 10 мин-1; об.

Тогда мин; мин.

Время на операцию

мин; мин;

мин; мин;

мин;

мин; = 10 шт;

мин.

Шлифование посадочных шеек и наружных поверхностей зубьев производится на круглошлифовальном станке модели 3У143 шлифовальным кругом марки 24А ПП 600Ч75Ч305.

Поверхности А и Б, посадочных шеек под подшипник шлифуются с диаметра мм до диаметра мм.

Припуск на обработку h = 0,56 мм на диаметр.

Число оборотов шлифовального круга nк = 1080 мин-1.

, м/с (5.6)

м/с.

Скорость вращения детали Vд = 35…45 м/мин.

Число оборотов детали

мин-1; (5.7)

мин-1; nпр = 300 мин-1.

Уточненная скорость вращения детали:

, м/мин; (5.8)

м/мин.

Минутная радиальная подача

(5.9)

где Sм (табл.) - минутная подача по таблице; Sм (табл.) = 0,85 мм/мин.

К1 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и скорости круга; К1 = 1,0;

К2 - коэффициент, зависящий от припуска и точности; К2 = 0,75;

К3 - коэффициент, зависящий от диаметра круга, количества кругов и характера поверхности; К3 = 1,1;

мм/мин.

Время шлифования:

(5.10)

- на длине L = 20 мм; мин; мин;

- на длине L = 50 мм; мин; мин.

Шлицевая поверхность В шлифуюется по наружному диаметру с размера мм до размера мм.

Припуск на обработку h = 0,50 мм; a = 0,250 мм; nк = 1080 мин-1;

Vк = 35 м/с; мин-1; мин-1;

м/мин.

где мм/мин; К1 = 1,0; К2 = 0,75; К3 = 1,3.

мм/мин.

мин; мин.

Расчет времени операции шлифования:

мин.

мин.

мин; мин;

мин; мин; шт.

мин.

Шлифование боковых поверхностей зубьев с размера мм до размера мм производится на шлицешлифовальном станке модели 3451Б шлифовальным кругом марки 2425 ПСМ 1К6Б.

мин-1; м/с; м/с;

Продольная подача стола Sп = 6 м/мин;

Подача круга за двойной ход стола St = 0,04 мм/ дв. ход.

Длина перебега Yп = 50 мм.

Число проходов на выхаживание каждого зуба

Слой, снимаемый при выхаживании мм.

Число проходов при шлифовании каждого зуба

где а - припуск на сторону; а = 0,12 мм.

Основное время (5.11)

где z - количество зубьев на валу; z = 6 шт.

мин.

мин;

мин.

мин.

мин.

мин; n = 10 шт.

мин.

Прошлифованные валы отчищают от абразивного шлама и металлической стружки в ванне типа ОМ-668 с моющим раствором МС-6 при температуре раствора 80…90 °С.

Время на операцию:

Тшт = 2,0 мин; Тп.з. = 5,0 мин; n = 10 шт; Тшт. к = 2,5 мин.

Восстановленные валы подлежат техническому контролю.

Визуально проверяется отсутствие трещин на наплавленных поверхностях. Правильность центровых отверстий Й и ЙЙ проверяется штангельциркулем ЩЦ Й-125-0,1 ГОСТ 166-73. Диаметры поверхностей А, Б и В мм - микрометром МК 25-50 ГОСТ 6507-78. Толщина зубьев мм контролируется штангензубометром микрометрическим ЗИМ-16-2М ТУ-2-034-612-67. Биение поверхностей А, Б, В относительно оси центров контролируется индикатором часового типа 001-120 ГОСТ 868-63. Твердость поверхностей - твердомером ТК-2М ГОСТ 13407-64; шероховатость - с помощью набора образцов шероховатости №2 ГОСТ 9738-60.

Время на операцию:

Тшт = 3,0 мин; Тп.з. = 6,0 мин; n = 10 шт; Тшт. к = 3,6 мин.

Валы, прошедшие контроль, упаковываются в деревянные ящики, выложенные изнутри ингибиторной бумагой ГОСТ 16295-70.

Время на упаковку:

То = 7,5 мин; Тв = 1,0 мин; Топ = 8,5 мин; Тд = 5% Топ; Тд = 0,4 мин;

Тшт = 8,9 мин; Тп.з. = 12 мин; n = 10 шт; Тшт. к = 10,1 мин.

Основное технологическое время восстановления шестерни ведущей конечной передачи трактора Т-40 составляет 40,58 мин (кроме моечной, контрольной и упаковочной операций).

Наглядный пример обработки зубьев шлицевой части с применением совмещенной технологии показан на рисунке 5.1.

Валы с наплавленными зубьями (рисунок 5.1 а) шлифовались по наружному диаметру (диаметру выступов) до размера по рабочему чертежу на изготовление вала (рисунок 5.1 б). Далее зубья шлифовались по толщине (боковая поверхность) на шлицешлифовальном станке также до размера по рабочему чертежу (рисунок 5.1 в).

а) после наплавки; б) после шлифования по наружному диаметру; в) после окончательной обработки.

Рисунок - 5.1 Вид шлицевого участка шестерни ведущей конечной передачи трактора Т-40

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА

При создании новых технологий необходимо не только увеличение объема производства, но и улучшение условий труда, освобождение работников от выполнения трудоемких и тяжелых работ.

Для реализации этого необходимо проанализировать и учесть недостатки существующих технологий и наметить мероприятия по улучшению условий труда, повышению производительности, сохранению здоровья работников.

Задачей раздела охраны труда в данной дипломной работе является разработка мероприятий, обеспечивающих безопасные и безвредные условия труда при восстановлении зубьев шлицевых валов с применением предлагаемого способа.

Опасные, вредные факторы при восстановлении шлицевых валов с использованием предлагаемой технологии

В настоящее время известно множество различных технологий восстановления шлицевых валов, основанных на различных способах восстановления изношенных поверхностей, предусматривающих применение различного оборудования. В каждом случае необходимым условием должно быть удобство выполнения операций, безопасность и безвредность работы на оборудовании. Из ремонтной практики известно, что эти понятия носят относительный характер.

Технологии, основанные на способах пластического деформирования металла восстанавливаемого вала в горячем состоянии, как правило, требуют применения специального оборудования, обеспечивающего большое усилие, необходимое для деформации металла. Усилие создается электрогидравлическим управлением, что и обуславливает необходимость соответствующих мер как в конструкции оборудования, автоматических систем защиты, так и при обслуживании этого оборудования. Наиболее опасным в этих случаях является возможность нарушения температурного режима деформирования, что приводит к резкому увеличению усилий на исполнительных механизмах и может привести к поломкам отдельных деталей, что в свою очередь опасно для оператора.

Технологии, основанные на способах наплавки металла, характерны тем, что требует необходимых мер защиты от поражения электрическим током, защиты глаз оператора от возможности появления открытой сварочной дуги. Как правило, эти меры предусматриваются в конструкции оборудования и соответствующем оснащении рабочего места.

Технология, предполагаемая в данной работе как наиболее целесообразная для восстановления шлицевых валов, включает в себя и процесс наплавки металла на изношенную поверхность, и процесс одновременного пластического деформирования нанесенного металла в горячем состоянии. Такая особенность совмещения технологий требует соответствующих мер, обеспечивающих безопасность и удобство выполнения операций.

В отличии от других существующих технологий, в предлагаемой технологии нет операций гальванизации, представляющих опасность химических поражений, требующих сложных и дорогих технических мер обеспечения безопасности работы.

Данной технологией исключается также необходимость повторной закалки восстанавливаемой детали, что является положительным с точки зрения безвредности работ и пожарной безопасности.

Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда

Безопасность при выполнении многих технологических операций зависит от исправности применяемых инструментов. В частности, при разборке и сборке наряду с механическими (слесарными, монтажными) инструментами широко используется инструменты с пневматическим и электрическим приводами. Использование неисправного инструмента может привести к травмированию рабочего или окружающих лиц.

При разборочно-сборочных работах потенциально опасны действия, связанные с выпрессовкой или запрессовкой деталей, а также с установкой или демонтажем упругих элементов.

Для безопасности выполнения таких действий следует предусмотреть защитные устройства и применение вспомогательных приспособлений.

При сварочных и наплавочных работах неблагоприятные факторы воздействия на человека (помимо опасности электропоражения) - выделение большого количества пыли, теплоты, а также интенсивное оптическое излучение.

Для предохранения глаз и лица сварщика от вредного воздействия энергии сварочной дуги применяют щиток или маску со специальными светофильтрами. Вентиляцию рабочих мест следует оборудовать с таким расчетом, чтобы обеспечить удаление 1200 … 2000 м3/ч загрязненного воздуха на 1 кг расходуемых электродов. Спецодежда сварщика - брезентовый костюм с огнестойкой пропиткой, ботинки, головной убор, диэлектрические перчатки или рукавицы.

При работе на металлорежущем оборудовании предусматривают ограждения и защитные устройства, контроль за исправностью режущего инструмента, надежное закрепление в приспособлениях обрабатываемых заготовок. Наиболее серьезную опасность представляет вращающийся режущий инструмент (фрезы, абразивные круги).

При работе на станках, оснащенных абразивными кругами, самое серьезное внимание уделяют устранению причин разрыва круга, поскольку отлетающие при этом части могут привести к тяжелым травмам. К числу мероприятий по устранению таких причин относятся:

- правильное хранение кругов (температура и влажность в кладовой);

- контроль за отсутствием трещин (визуально и по характеру звука от удара деревянным молотком);

- надежное крепление круга на шпинделе станка без создания в нем внутренних напряжений (с помощью специальных шайб и эластичных прокладок);

- устранение дисбаланса круга (проводить балансировку);

- правильная установка и закрепление обрабатываемой заготовки.

Основная задача - предотвращение пожаров и взрывов - устранение причин, вызывающих образование горючей и взрывоопасной сред в производственных помещениях.

Возможными источниками возгорания могут быть искрения в местах повреждения электропроводки, разбрызгивание капель расплавленного металла при горении электрической дуги, перегрев токоподводов и т.д.

Приведенные примеры возможных причин возникновения пожара предопределяют характер мероприятий противопажрной профилактики в производственных помещениях и на рабочем месте:

- обеспечение исправности электропроводки и защитных кожухов распределительных и пускозащитных устройств;

- устройство искрозащитных щитов у сварочных и наплавочных установок и горелок;

- сбор в специальные поддоны остатков топлива и смазочных материалов при разборке ремонтируемых машин;

- удаление горючих паров продувкой паром;

- хранение пожаро- и взрывоопасных веществ на специально оборудованных складах и в закрытых емкостях.

Согласно требованиям СниП-Н-А-5-70, во всех помещениях должны быть эвакуационные выходы, суммарную ширину которых принимают из расчета 0,6 м на 100 человек, а двери должны открываться наружу. Расстояние от наиболее удаленного рабочего места до выходной двери - 50 … 100 м. По периметру наружных стен производственного корпуса должны быть пожарные лестницы. Расстояние между ними не боле 200 м. Двери, ворота в противопажрных преградах должны быть несгораемыми или трудносгораемыми с пределом огнестойкости не менее 1 часа. Внутри помещения размещают пожарные краны на расстоянии друг от друга 40 м, а пожарные щиты - из расчета один щит на 300 … 350 м2 производственной площади. Средства пожаротушения необходимо размещать в доступных местах. На территории ремонтного предприятия должен быть предусмотрен противопожарный водоем вместимостью не менее 50 м3.

Помещения ремонтных предприятий относятся к категории повышенной опасности в отношении поражения электрическим током.

Электрозащитные мероприятия предусматривают устройство защитных заземлений, ограждение токоведущих частей, предупредительной сигнализации, блокировок, знаков безопасности, электроизоляционных подставок, двойной изоляции проводки и т.д.

С опасностью поражения током связано выполнение электросварочных и наплавочных операций. Перед тем как подключить сварочный аппарат, нужно убедиться в его исправности. Особое внимание при этом обращается на состояние контактов и зануляющих проводников, изоляции рабочих проводов, наличие защитных средств. Зажим вторичной обмотки сварочного трансформатора, к которому подключается обратный провод должен быть заземлен.

Все электрические установки должны располагаться в строгом соответствии с действующими правилами.

Металлические части электрооборудования (корпусы электродвигателей, генераторов, каркасы распределительных щитов, кожухи приборов, рубильников, магнитных пускателей, детали осветительной аппаратуры, металлическая изоляция кабелей, трубы, в которых расположены провода, и другое, не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под ним вследствие неисправности деталей или элементов установок) надежно заземляются.

В качестве заземляющих элементов применяют стальные омедненные или оцинкованные трубы диаметром не менее 35 мм и длиной не менее 3 м с заострением на конце, число которых рассчитывают. Трубы зарывают в землю на расстоянии 2 … 3 м от установки. Сопротивление устройств зануления и заземления не должно превышать 4 Ом.

Расчёт заземляющего устройства представлен в приложении Б.

Удельное сопротивление грунта Ом·м;

Длина вертикального заземлителя м;

Сезонный климатический коэффициент ;

Наружный диаметр вертикального заземлителяd = 40,00 мм;

Нормируемое ПУЭ сопротивление заземляющего устройства растеканию тока при базовом удельном сопротивлении земли,Rнорм = 4,00 Ом;

Заглубление соединительной полосы,tполосы = 0,70 м;

Ширина соединительной полосы,b = 30,00 мм;

Расстояние между электродами,Р = 1,0 м;

Коэффициент использования электрода,;

Сопротивление одного вертикального заземлителя

Сопротивление одного вертикального заземлителя определяется по алгоритму:

(6.1)

где удельное сопротивление грунта, Ом·м;

- сезонный (климатический) коэффициент;

d - наружный диаметр вертикального заземлителя, мм;

L - длина вертикального заземлителя, м.

Ом

Определение ориентировочного числа стержней

Вычисляем сопротивление контура по алгоритму:

(6,2)

где Rнорм - нормируемое ПУЭ сопротивление заземляющего устройства растеканию тока при базовом удельном сопротивлении, Ом;

- удельное сопротивление грунта, Ом·м;

- базовое удельное сопротивление грунта, (=100 Ом·м).

Ом

Определяем ориентировочное число стержней по алгоритму:

, (6.3)

где Rос - сопротивление одного вертикального заземлителя, Ом;

Rн - сопротивление контура, Ом.

Вычисленное приблизительное количество вертикальных электродов округляется в сторону увеличения до целого числа:

Вычисление сопротивления одиночного заземлителя с учётом коэффициента использования

(6.4)

где - коэффициент использование заземлителей;

Rос - сопротивление одного вертикального заземлителя, Ом.

Ом.

Вычисление сопротивления соединительной полосы с учётом коэффициента использования

Вычисляем длину соединительной полосы по алгоритму:

Если заземлители расположены в ряд

(4.7)

Если заземлители расположены по контуру

(4.8)

где L - длина вертикального заземлителя, м;

nпредв - ориентировочное число стержней.

м.

Определяем сопротивления соединительной полосы по алгоритму:

(4.9)

где b - ширина соединительной полосы, м;

tпол - заглубление соединительной полосы, м;

- сезонный (климатический) коэффициент;

удельное сопротивление грунта, Ом*м;

Lп - длина соединительной полосы, м;

коэффициент использования соединительной полосы.

Ом

Сопротивление вертикальных заземлителей вместе с соединительной полосой

Суммарное сопротивление вертикальных заземлителей и соединительной полосы определяется по алгоритму:

(4.10)

Ом.

Уточненное количество вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы

Уточнённое количество вертикальных заземлителей определяется по алгоритму: