где d_изм и D_изм - измеренный диаметр соответственно вала и отверстия, мм;

d_min и D_max - соответственно наименьший и наибольший предельные размеры вала и отверстия.

Для шатунных шеек d_min = 60 - 0,013 = 59,987 мм.

Тогда величины износов составят:

И₁ = 59,987 - 58,12 = 1,867 мм; И₂ = 59,987 - 58,33 = 1,657 мм;

И₃ = 59,987 - 58,30 = 1,687 мм; И₄ = 59,987 - 58,31 = 1,677 мм.

Остальные вычисления износов для сокращения не приводим, а результаты представим в сводной таблице 2 (вариационном ряде) информации, в которой полученные расчетом износы расположены в порядке их возрастания.

Таблица 3.2

Сводная ведомость по износам шатунных шеек

№ детали	Износ, мм	№ детали	Износ, мм	№ детали	Износ, мм
1	2	3	4	5	6
1	1,527	21	1,687	41	1,867
2	1,537	22	1,687	42	1,867
3	1,557	23	1,687	43	1,867
4	1,557	24	1,717	44	1,877
5	1,557	25	1,727	45	1,887
6	1,557	26	1,747	46	1,887
7	1,567	27	1,817	47	1,907
8	1,597	28	1,817	48	1,947
9	1,607	29	1,827	49	1,957
10	1,607	30	1,827	50	1,957
11	1,607	31	1,827
12	1,607	32	1,837
1	2	3	4	5	6
13	1,627	33	1,837
14	1,627	34	1,847
15	1,627	35	1,857
16	1,657	36	1,857
17	1,657	37	1,857
18	1,667	38	1,867
19	1,677	39	1,867
20	1,677	40	1,867

Размер шеек под шестерню:

- по чертежу d_н = мм.

- допустимый размер без ремонта

в соединении с новыми деталями - 40,009 мм.

Замерен диаметр у 50 шеек под шестерню, получены следующие результаты:

39,32; 39,33; 39,30; 39,31; 39,33;

39,26; 39,06; 39,30; 39,12; 39,36;

39,25; 39,38; 39,15; 39,30; 39,12;

39,36; 39,16; 39,36; 39,10; 39,31;

39,32; 39,32; 39,36; 39,30; 39,38;

39,34; 39,36; 39,38; 39,36; 39,37;13;

39,33; 39,39; 39,25; 39,27; 39,36;

39,33; 39,33; 39,23; 39,43; 39,33;

39,23; 39,08; 39,34; 39,38; 39,63.

Для шеек под шестерню d_min = 40 + 0,009 = 40,009 мм.

Результаты вычисления износов шеек под шестерню представим в сводной таблице 3.3.

Размер шеек под шестерню

- по чертежу d_н = мм.

- допустимый размер без ремонта

в соединении с новыми деталями - 69,987 мм.

Таблица 3.3

Сводная ведомость по износам шеек под шестерню

№ детали	Износ, мм	№ детали	Износ, мм	№ детали	Износ, мм
1	0,379	21	0,679	41	0,829
2	0,579	22	0,679	42	0,849
3	0,619	23	0,679	43	0,859
4	0,629	24	0,679	44	0,879
5	0,629	25	0,689	45	0,889
6	0,629	26	0,689	46	0,889
7	0,629	27	0,689	47	0,909
8	0,639	28	0,689	48	0,929
9	0,649	29	0,699	49	0,929
10	0,649	30	0,699	50	0,949
11	0,649	31	0,709
12	0,649	32	0,709
13	0,649	33	0,709
14	0,649	34	0,709
15	0,649	35	0,739
16	0,649	36	0,749
17	0,669	37	0,759
18	0,669	38	0,759
19	0,679	39	0,779
20	0,679	40	0,779

Замерен диаметр у 50 коренных шеек, получены следующие результаты:

68,57; 68,97; 68,80; 68,95; 68,83;

68,56; 68,36; 68,51; 68,52; 68,96;

68,51; 68,58; 68,25; 68,45; 68,35;

68,56; 68,96; 68,51; 68,44; 68,01;

68,31; 68,54; 68,22; 68,85; 68,57;

68,51; 68,48; 68,49; 68,24; 68,75;

68,51; 68,52; 68,58; 68,17; 68,62;

68,55; 68,86; 68,81; 68,35; 68,56;

68,23; 68,53; 68,11; 68,02; 68,47;

68,41; 68,07; 68,42; 68,54; 68,07.

Для коренных шеек

d_min = 70 - 0,013 = 69,987 мм.

Результаты вычисления износов коренных шеек представим в сводной таблице 3.4.

Определяем коэффициент повторяемости дефекта по формуле:

, (3.2)

где К_i - коэффициент повторяемости i-го дефекта детали;

n_i - число деталей, размеры поверхностей которых выходят за поле допуска на изготовление или на ремонтный размер изделия;

N - общее число замеренных деталей.

В нашем примере из табл. 3 n_i = 50 деталей, так как у нас все детали изношенные, тогда по (3) получим:

Таблица 3.4

Сводная ведомость по износам коренных шеек

№ детали	Износ, мм	№ детали	Износ, мм	№ детали	Износ, мм
1	1,017	21	1,447	41	1,737
2	1,027	22	1,457	42	1,747
3	1,027	23	1,467	43	1,757
4	1,037	24	1,467	44	1,767
5	1,127	25	1,477	45	1,817
6	1,137	26	1,477	46	1,877
7	1,157	27	1,477	47	1,917
8	1,177	28	1,477	48	1,917
9	1,187	29	1,477	49	1,967
10	1,237	30	1,497	50	1,977
11	1,367	31	1,507
12	1,407	32	1,517
13	1,407	33	1,537
14	1,417	34	1,547
15	1,417	35	1,567
16	1,427	36	1,577
17	1,427	37	1,627
18	1,427	38	1,637
19	1,437	39	1,637
20	1,447	40	1,677

Аналогично рассчитываются коэффициенты повторяемости для остальных дефектов.

3.4 Построение гистограммы распределения износов

Для построения гистограммы распределения износов необходимо первоначально составить статистический ряд информации. Он представляет собой таблицу, куда входят следующие характеристики: интервалы, середины интервалов, частота и опытная вероятность (частость). Вся информация по износам разбивается на интервалы, количество которых определяется по формуле:

, (3)

где N - общее число измеренных деталей.

В нашем примере

.

Протяженность одного интервала определяем по соотношению:

, (4)

где И_max и И_min - соответственно наибольшее и наименьшее значение износов (берется из таблицы 3.2). Подставим значения для шатунных шеек, получим:

мм.

Протяженность интервала всегда округляют в большую сторону, тогда А=0,07 мм. Интервалы должны быть одинаковыми по величине и прилегать друг к другу без разрывов. Число интервалов и их протяженность используется для построения первой строки статистического ряда (таблица 3.5). Вторая строка статистического ряда представляет собой середину каждого интервала. Например, для первого интервала она составит:

мм.

где И₁, И₂ -износы границ интервала, мм.

Для второго интервала середина определится как:

мм.

Аналогично определяются остальные середины интервалов. Результаты сводятся в таблицу 3.4. Третья строка статистического ряда показывает частоту, то есть сколько деталей попадает в каждый интервал износов (исходные данные берутся из таблицы 3.2). При этом если на границе двух интервалов окажется несколько деталей с равным износом, то их поровну распределяют между этими интервалами. Четвертая строка статистического ряда показывает значения опытных вероятностей (частостей), которые определяются по формуле:

, (5)

где m_j - опытная частота в i-ом интервале,

N - общее число замеренных деталей.

Например, , и т.д.

Таблица 3.5

Статистический ряд

Показатель	Интервал, мм
	1,527-1,597	1,597 - 1,667	1,667 - 1,737	1,737 - 1,807	1,807 - 1,877	1,877 - 1,947	1,947 - 2,017
Середина интервала Исрj, мм Частота Опытная вероятность Рj	1,562 8 0,16	1,632 11 0,22	1,702 8 0,16	1,772 1 0,02	1,842 18 0,36	1,912 5 0,1	1,982 3 0,06

Данные таблицы 3.5 используем для построения графиков, наглядно характеризующих опытное распределение случайной величины (в данном случае износов шатунных шеек): гистограммы и полигона.

Рисунок 3.2 Гистограмма и полигон распределения износов шатунных шеек

Аналогично рассчитываются статистические показатели для других дефектов детали и строятся гистограммы и полигоны распределения износов.

Рассчитаем статистические показатели для шеек под шестерню.

Протяжённость одного интервала для шеек под шестерню:

мм.

Округляем в большую сторону, получим А=0,09 мм. Построим статистический ряд (таблица 3.6).

Таблица 3.6

Статистический ряд

Показатель	Интервал, мм
	0,379-0,469	0,469 - 0,559	0,559 - 0,649	0,649 - 0,739	0,739 - 0,829	0,829 - 0,919	0,919 - 1,009
Середина интервала Исрj, мм Частота Опытная вероятность Рj	0,424 1 0,02	0,514 0 0	0,604 15 0,3	0,694 27 0,54	0,784 3 0,06	0,874 7 0,14	0,964 3 0,06

По данным таблицы 3.6 строим гистограмму и полигон распределения износов шеек под шестерню.

.

Рисунок 2 Гистограмма и полигон распределения износов шеек под шестерню

Таблица 3.7

Статистический ряд

Показатель	Интервал, мм
	1,017-1,157	1,157 - 1,297	1,297 - 1,437	1,437 - 1,577	1,577 - 1,717	1,717 - 1,857	1,857 - 1,997
Середина интервала Исрj, мм Частота Опытная вероятность Рj	1,087 7 0,14	1,227 4 0,08	1,367 9 0,18	1,507 18 0,36	1,647 5 0,1	1,787 5 0,1	1,927 5 0,1

Рассчитаем статистические показатели для коренных шеек.

Протяжённость одного интервала для шеек под шестерню:

мм.

Округляем в большую сторону, получим А=0,14 мм.

Построим статистический ряд (таблица 3.7).

По данным таблицы 3.7 строим гистограмму и полигон распределения износов шеек под шестерню.

Рисунок 3 Гистограмма и полигон распределения износов коренных шеек

3.5 Выбор рационального способа восстановления детали

Как правило, изношенные поверхности деталей могут быть восстановлены несколькими способами. В каждом конкретном случае необходимо выбрать самый рациональный из них для обеспечения наилучших экономических показателей. Это зависит от конструктивно-технологических характеристик детали (формы, размера, материала, термообработки, поверхностной твердости и шероховатости), условий ее работы (характера нагрузки, рода и вида трения) и величины износа, а также стоимости восстановления.

Для учета названных факторов рекомендуется последовательно использовать три критерия /26/:

технологический критерий, или критерий применимости;

технический критерий (критерий долговечности);

3) технико-экономический критерий (отношение себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).

Первый учитывает, с одной стороны, особенности поверхностей, а с другой - технологические возможности способов восстановления. После выявления возможных способов, исходя из технологических соображений, применяют технический критерий, то есть отбирают те методы, которые обеспечивают наибольший последующий межремонтный ресурс этих поверхностей. Эта оценка производится по коэффициенту долговечности К_Д, который в общем случае представляет собой функцию трех других коэффициентов:

К_Д=f (К_И К_В К_СЦ), (3.6)

где К_И - коэффициент износостойкости,

К_В - коэффициент выносливости,

К_СЦ - коэффициент сцепляемости,

f - поправочный коэффициент, учитывающий фактическую работоспособность восстановления деталей в условиях эксплуатации (f = 0,8…0,9). Для количественной оценки критерия долговечности необходимо иметь информацию по техническим ресурсам детали. Получение этих данных в процессе эксплуатации машин занимает много времени. К тому же не представляется возможным выявить основные физико-химические свойства восстановленных и новых деталей, которые определяют их долговечность. При получении указанных параметров на практике применяют методы ускоренных лабораторно-стендовых испытаний на надежность. Чтобы получить достоверную информацию, необходимо проводить испытания соответствующих деталей и соединений при одинаковых режимах нагрузки, скоростях относительного скольжения, температурах рабочих поверхностей и смазочных материалах. Оптимальным признается способ, имеющий минимальный технико-экономический показатель, равный отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности:

(3.7)

где С_В - себестоимость восстановления поверхности, руб.;

К_Д - коэффициент долговечности восстанавливаемой поверхности.

Себестоимость восстановления С_В определяется из выражения:

С_В = С_У S (3.8)

где С_У - удельная себестоимость восстановления, руб./дм²;

S - площадь восстанавливаемой поверхности, дм².

У коленчатого вала поверхности шатунных и коренных шеек могут быть восстановлены следующими способами: вибродуговая наплавка в жидкости, двухслойная наплавка под легирующим слоем флюса, плазменная металлизация, наплавка под легирующим флюсом по оболочке.

Предварительно отобранные методы восстановления для изношенных поверхностей сравниваются по значению технико-экономического показателя и сводятся в таблицу 3.8.

Несмотря на одинаковые технико-экономические показатели последних двух способов, наиболее приемлемым является способ под легирующим слоем флюса по оболочке.

Технология данного способа приведена в аналитическом обзоре настоящей работы (рисунок 1.3)

Таблица 3.8

Технико-экономическая характеристика способов восстановления шатунных шеек, шеек под шестерню и коренных

№ де-фекта	Наименова-ние дефекта	Характеристика способов восстановления	Коэф. долго-вечнос-ти	Уд. себе-стоимость, Су, руб./дм	Площадь восстанов-ления, дм2	Технико-экономч. показа-тель, Св/Кд, руб.
1	2	3	4	5	6	7
1	Износ поверхности шатунных шеек	Вибродуговая наплавка в жидкости	0,53	17	3,918	125,66
		Двухслойная наплавка под слоем флюса	0,80	24	3,918	117,5
		Наплавка под легирующим флюсом по оболочке	0,80	24	3,918	117,5
2	Износ поверхности шейки под шестерню	Вибродуговая наплавка в жидкости	0,53	17	0,6049	19,4
		Двухслойная наплавка под слоем флюса	0,80	24	0,6049	12,85
		Наплавка под легирующим флюсом по оболочке	0,80	24	0,6049	12,85
1	2	3	4	5	6	7
3	Износ поверхности коренных шеек	Вибродуговая наплавка в жидкости	0,53	17	3,297	105,75
		Двухслойная наплавка под слоем флюса	0,80	24	3,297	98,91
		Наплавка под легирующим флюсом по оболочке	0,80	24	3,297	98,91

Достоинство этого способа является отсутствие пор и трещин, высокие прочностные характеристики и простое, доступное по цене оборудование.

При испытании на усталостную и статическую прочность на машине УП-50 конструкции ЦНИИМАШ, лучшими характеристиками обладали образцы, восстановленные именно этим способом /1/.

3.6 Сущность способа восстановления наплавкой под легирующим флюсом по оболочке

Сущность способа заключается в следующем. Деталь обвертывают металлической оболочкой из листовой стали, плотно прижимают оболочку к поверхности детали с помощью специального приспособления и сваркой в среде углекислого газа прихватывают ее в стыке. После удаления приспособления производят автоматическую наплавку под флюсом непосредственно по металлической оболочке /27/.

Технические требования при наплавке под легирующим флюсом по оболочке:

- твердость шеек после наплавки HRC 56-62;

- масляные каналы и грязеуловители должны быть очищены;

- овальность и конусность шеек не более Ra 0,2-0,4;

- биение средней коренной шейки относительно крайних не более 0,02 мм;

- не параллельность осей шатунных и коренных шеек не более 0,012 мм.

При наплавке выбираем проволоку Нп.-50, ГОСТ-2246-70; флюс АН-348-А, ГОСТ-9087-69 по оболочке.

4. Расчётная часть

4.1 Расчёт режимов восстановления

Основные режимы наплавки /28/.

Сварочный ток выбираем по эмпирической формуле:

, (4.1)

где D - диаметр детали, мм.

Для шатунных и коренных шеек, с диаметром 60 мм и 70 мм соответственно, сварочный ток принимаем:

I_св = 40 (3,91…4,12) = 156,4…164,8 А

Принимаем I_св = 160 А.

Напряжение при наплавке принимаем U = 20…21 В.

Диаметр проволоки d_пр = 1,6 мм.

Для шейки под шестерню, с диаметром 40 мм, сварочный ток принимаем:

I_св = 40·3,41 = 136,4 А

Принимаем I_св = 140 А.

Напряжение при наплавке принимаем U = 18…20 В.

Диаметр проволоки d_пр = 1,2 мм.

Скорость наплавки определяется по формуле /29/:

, м/ч, (4.2)

где б_Н - коэффициент наплавки, г/А·ч (при наплавке постоянным током обратной полярности б_Н = 10 - 12 г/А·ч);

I - сила тока, А;

h - толщина наплавляемого слоя, мм;

S - шаг наплавки, мм;

г - плотность электродной проволоки, г/см³ (г = 7,85 г/см³).

Скорость наплавки для шатунных шеек:

м/ч,

для коренных шеек:

м/ч,

для шеек под шестерню:

м/ч.

Принимаем скорость наплавки V_Н = 29…32 м/ч.

Частота вращения детали:

, мин^-1, (4.3)

где d - диаметр детали, мм.

Частота вращения вала:

для шатунных шеек:

мин^-1,

для коренных шеек:

мин^-1,

для шеек под шестерню:

мин^-1.

Выбираем частоту вращения вала n = 2…4 мин^-1.

Скорость подачи электродной проволоки:

, м/ч, (4.4)

где d_ПР - диаметр электродной проволоки, мм.

Скорость подачи электродной проволоки:

для шатунных и коренных шеек:

м/ч,

для шеек под шестерню:

м/ч.

Шаг наплавки определяется из соотношения:

S = (2…2,5)d_ПР, мм (4.5)

S = 3,5 мм/об - для шатунных и коренных шеек.

S = 2,64 мм/об - для шеек под шестерню.

Смещение электрода определяется из соотношения:

l = (0,05…0,07)d, мм (4.6)

где d - диаметр детали, мм.

l = 3 мм - для шатунных шеек.

l = 3,5 мм - для коренных шеек.

l = 2 мм - для шеек под шестерню.

Вылет электрода определяется из соотношения:

д = (10…12)d_ПР, мм. (4.7)

д = 17,6 мм - для шатунных и коренных шеек.

д = 13,2 мм - для шеек под шестерню.

Толщина покрытия h определяется из соотношения:

h = + z₁ + z₂, мм (4.8)

где И - износ детали, мм (берём средний из 50 износов);

z₁ - припуск на обработку перед покрытием на сторону (z₁ = 0,1…0,3 мм);

z₂ - припуск на механическую обработку после нанесения покрытия на сторону, мм. Определяется согласно /30/.

h_ШШ = 1,97 мм;

h_КШ = 1,84 мм;

h_ШПШ = 1,458 мм,

h_ШШ, h_КШ, h_ШПШ - соответственно толщина покрытия для шатунных шеек, коренных шеек и шеек под шестерню.

Норма времени на выполнение наплавочных работ определяется по формуле:

Т_Н = Т₀ + Т_ВС + Т_ДОП + , (4.9)

где Т₀ - основное время, определяется по формуле:

, мин, (4.10)

где l - длина наплавляемого участка детали, мм; n - количество наплавляемых деталей, шт. (в учебных целях n = 7…12 штук).

Для шатунных шеек:

Для коренных шеек:

Для шеек под шестерню:

Т_ВС - вспомогательное время наплавки, мин. (в учебных целях принимается 2 - 4 мин.);

Т_ДОП - дополнительное время, определяется по следующей формуле:

, мин, (4.11)

где К = 10…14 % - коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от основного и вспомогательного.

Для шатунных шеек:

Для коренных шеек:

Для шеек под шестерню:

Т_ПЗ - подготовительно-заключительное время, мин (в учебных целях принимается 16…20 мин).

Норма времени на выполнение наплавочных работ для шатунных шеек:

Для наплавочной операции коренных шеек:

Для наплавочной операции шеек под шестерню:

4.2 Расчет режимов механической обработки нанесенного покрытия

Расчёт шлифовальной операции.

Механическая обработка покрытий, наносимых на изношенные поверхности, является завершающей операцией в технологии восстановления деталей. Шлифование применяют, если твердость обрабатываемой поверхности больше HRC 35 - 40 или нужно получить высокую точность обработки и малую шероховатость /31/. В таблице 4.1 приведены режимы шлифования восстанавливаемых поверхностей.

Таблица 4.1

Режимы шлифования восстанавливаемых поверхностей

Способ восстановления	Вид обработки	Материал и характеристики шлифовального круга	Режим обработки
			Скорость вращения круга VК, м/с	Скорость вращения детали, VД, м/мин	Про-дольная подача камня, м/мин	Глубина резания, мм
Наплавка под слоем флюса	Черно-вая	Нормальный электрокорунд зернистость 40…50, твердость СТ - СТ1, связка керамическая	25 - 30	10 - 15	0,7 - 1,2	0,01 - 0,05
	Чисто-вая	Белый электрокорунд, зернистость 25…40, твердость СМ1 - СМ2, связка керамическая	30 - 32	12 - 15	0,4 - 0,7	0,008-0,015

Используется кругло - шлифовальный станок 3Б161.

Для чернового шлифования выбран шлифовальный круг - 14А50СТ7К.

Для чистового - 24А25СМ17К.

Диаметр круга Dк - 600 мм;

Ширина круга Вк - 20 мм.

Расчёт шлифовальной операции проведём на примере чернового шлифования шатунных шеек.

Определим расчетную скорость шлифования:

, (4.12)

где D_д - диаметр шлифуемой поверхности, D_д = 62,9 мм;

Т - стойкость шлифовального круга, примем Т = 40 мин.;

t - глубина шлифования;

в - расчетный коэффициент шлифования, в = 0,35.

.

Расчётная частота вращения детали:

, (4.13)

.

Продольную подачу камня принимаем S_к = 0,7 м/мин.

Скорость вращения шлифовального круга:

, (4.14)

где D_к - диаметр шлифовального круга, мм;

n_х - частота вращения шлифовального круга. Принято по паспортным данным станка n_х = 1200 об/мин.

.

Скорость перемещения стола:

(4.15)

где S_пр - перемещение обрабатываемой детали вдоль ее оси за один оборот;

где В_к - ширина шлифовального круга, мм;

,

.

Полученное значение V_c = 0,39 мм/мин находится в пределах скоростей перемещения стола, указанных в паспортных данных выбранного станка.

Основная нагрузка при шлифовании приходится на черновое шлифование. Определим потребную мощность на вращение шлифовального круга.

Эффективная мощность на вращение шлифовального круга:

, (4.16)

Р_z - тангенциальная сила резания.

Таблица 4.2

Режимы механической обработки коленчатых валов

Наименование операции	Vд, м/мин	nд, об/мин	VK, м/мин	Vc, м/мин	Sпр, мм/об	NПМ, кВт
Черновое шлифование шатунных шеек	11	56	2,261	0,392	7	2,9
Чистовое шлифование шатунных шеек	18,1	95	2,261	0,665	7
Черновое шлифование коренных шеек	11,5	50	2,261	0,385	7	2,2
Чистовое шлифование коренных шеек	19	85	2,261	0,6	7
Черновое шлифование шеек под шестерню	9,82	73	2,261	0,51	7	2
Чистовое шлифование шеек под шестерню	15,4	108	2,261	0,74	7

, (4.17)

,

Потребная мощность:

, (4.18)

где з - КПД шлифовального станка. Принято з = 0,75.

кВт

Мощности выбранного станка достаточно для чернового шлифования на выбранных режимах.

Расчет коренных шеек и шеек под шестерню произведен аналогично. Полученные результаты внесены в таблицу 4.2

4.3 Определения норм времени выполнения операции

Расчет норм времени произведен по общемашиностроительным нормам:

Т_шт = Т_осн + Т_в + Т_обс + Т_ф, (4.19)

где Т_шт - штучное время, мин;

Т_осн - основное (техническое) время, мин;

Т_в - вспомогательное время на установку и снятие детали с оборудования, Т_в = 1,5 мин.

Т_обс - время на обслуживание рабочего места и оборудования, мин. Принято 5% от (Т_о + Т_в), Т_обс =2 мин.

Т_ф - время на физические надобности и отдых, мин. Принято 5% от (Т_о + Т_в), Т_ф = 2 мин.

Время на установку и снятие детали при обработке в центрах t = 1,5 мин.;

Основное (технологическое) время:

, (4.20)

где L - длина продольного хода детали, мм;

, (4.21)

где L_пов - длина обрабатываемой поверхности, мм;

В_ш - ширина круга, мм

.

h - припуск на обработку, мм;

К - коэффициент, учитывающий точность шлифования и износ круга. При черновом шлифовании К = 1,3 - 1,4, принято К = 1,3; при чистовом шлифовании К = 1,5 - 1,7, принято К = 1,3.

Время, затраченное на 4 шатунные шейки:

Штучное время для чернового шлифования шатунных шеек:

Т_шт = 39,2 + 1,5 + 2 + 2 = 44,7 мин.

Штучное время для чистового шлифования шатунных шеек:

Т_шт = 20,1 + 1,5 + 1,1 + 1,1 = 23,8 мин.

5. Практические рекомендации

В результате сравнения отобранных методов восстановления изношенных поверхностей по значению технико-экономического показателя (таблица 3.8), наиболее приемлемым является способ под легирующим слоем флюса по оболочке. Технология данного способа приведена в аналитическом обзоре настоящей работы (рисунок 1.3).

Достоинство этого способа является отсутствие пор и трещин, высокие прочностные характеристики и простое, доступное по цене оборудование.

При испытании на усталостную и статическую прочность на машине УП-50 конструкции ЦНИИМАШ, лучшими характеристиками обладали образцы, восстановленные именно этим способом.

Технические требования при наплавке под легирующим флюсом по оболочке:

- твердость шеек после наплавки HRC 56-62;

- масляные каналы и грязеуловители должны быть очищены;

- овальность и конусность шеек не более Ra 0,2-0,4;

- биение средней коренной шейки относительно крайних не более 0,02 мм;

- не параллельность осей шатунных и коренных шеек не более 0,012 мм.

При наплавке выбираем проволоку НП - 50 (ГОСТ 10543-98); флюс АН-348-А, ГОСТ-9087-69 по оболочке.

Оценку целесообразности и эффективности применения разработанного технологического процесса восстановления детали произведём в разделе «Технико-экономическое обоснование».

Размещено на http://www.allbest.ru/

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Общие требования безопасности к технологическим процессам

Общие требования безопасности к технологическим процессам регламентированы ГОСТ 12.3.002-75 «Процессы производственные. Общие требования безопасности» /32/.

Проектирование, организация и проведение технологического процесса изготовления детали «Нож отвала» предусматривает:

- устранение непосредственного контакта рабочих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное воздействие;

- замену технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями, при которых указанные факторы отсутствуют или обладают меньшей интенсивностью;

- рациональную организацию труда и отдыха с целью профилактики монотонности и гиподинамии, а также ограничения тяжести труда, а именно: герметизацию оборудования, применение средств защиты работающих, комплексную механизацию, автоматизацию, применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов;

- систему контроля и управления технологического процесса, обеспечивающую защиту рабочих и аварийное отключение производственного оборудования;

- своевременное удаление и обезвреживание отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов /32/.

6.2 Общие требования к материалам, производственному оборудованию и организации рабочих мест

Производственные помещения, в которых осуществляются процессы обработки резанием, а также обработки давлением должны соответствовать СН и П ІІ-2-80, СН и П ІІ-89-80 и санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245-71. Бытовые помещения должны соответствовать требованиям СН и П ІІ-92-76. Все помещения должны быть оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

По ГОСТ 12.2.009-80 «Станки металлорежущие. Общие требования безопасности» регламентируются требования на все группы изготавливаемых и находящихся в эксплуатации металлорежущих, электрофизикохимических станков, автоматических линий, а также применяемых совместно с ними устройств, подключаемых к питающей сети с номинальным напряжением до 660В и частотой до 220Гц.

Станки должны отвечать требованиям безопасности в течение всего периода эксплуатации при выполнении потребителем требований, установленных в эксплуатационной документации по ГОСТ 12.2.003-91. Используемые в расчетах характеристики станка (мощность, частота вращения шпинделя и т.д.) выбраны из паспорта. Размещение коммуникаций, производственного оборудования, исходных материалов, заготовок, готовой продукции и отходов производства в помещениях не должно создавать опасных рабочих условий - в соответствии с ГОСТ 12.3.002-75. Разработанная технологическая документация, организация и выполнение технологического процесса резанием соответствует требованиям ГОСТ 3.1102 и 12.3.025-80.

Форма станков и их элементов должны обеспечивать удобный отвод стружки и СОЖ из зоны обработки и удаление стружки от станка.

Для охлаждения поверхности обработки применяется 3-5% эмульсия из Эмульсола Укринол - 1М либо водная эмульсия ВЕЛЛС-1. СОЖ подается в зону резания методом распыления с помощью сопла, рекомендуемого ГОСТ 12.3.025-80, для снижения количества аэрозоли. Все зоны резания имеют защитные ограждения в соответствии с ГОСТ 12.2.062-81, но для защиты кожи рабочих от воздействия СОЖ при измерении или уборке станка рабочий использует перчатки и средства индивидуальной защиты соответствующие требованиям ГОСТ 12.4.011-89. Отработанные СОЖ и промывные воды собираются в специальных емкостях и сбрасываются в общую систему канализации только после очистки их от нефтепродуктов.

При разработке технологического процесса предусмотрена рациональная организация рабочих мест, удобное расположение инструментов в приспособлении соответствуют требованиям ГОСТ 12.2.029-88. Инструменты и приспособления располагаются в тумбочках и на стеллажах. Станки располагаются в соответствии с требованиями стандартов. Заготовки помещаются в специализированную тару. Эти меры позволяют снизить производственный травматизм /33/.

6.3 Требования к установкам и аппаратам термического напыления покрытий

- конструкция инжекционной аппаратуры и установок для газопламенной металлизации должна обеспечивать инжекцию в газовых каналах распылительной головки не менее 0,016 МПа (120 мм. рт. ст.);

- в конструкциях газовых металлизационных аппаратах должно быть устройство для пуска, регулирования и подачи газов;

- конструкция аппаратуры для газопламенной металлизации при зажигании горючей смеси должна обеспечивать воспламенение без обратных ударов;

- аппаратура для газопламенной металлизации должна быть герметична при наибольшем рабочем давлении и исключать перетекания газов в каналы, не предназначенные для этих газов;

- при питании газовых металлизационных аппаратов от сети на местах потребления горючих газов и кислорода должны быть установлены газоразборные посты. При питании металлизационных аппаратов через гибкие рукава газами от индивидуальных баллонов через редуктор установка постов не обязательна.

Газоразборные посты должны быть обеспечены затворами, предотвращающими распространение обратного удара в газовой магистрали /34/.

6.4 Анализ опасных и вредных производственных факторов при механической обработке деталей

Выбор технических средств обеспечения безопасности должен осуществляться на основе выявления опасных и вредных факторов, специфичных для данного технологического процесса.

В нашем случае физически вредными производственными факторами являются повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны в процессе обработке детали; высокий уровень шума и вибраций, недостаточная освещенность рабочей зоны; повышенная пульсация светового потока. При отсутствии средств защиты запыленность воздушной среды в зоне дыхания станочников при точении, шлифовании может превышать предельно допустимые концентрации.

Аэрозоль нефтяных масел, входящих в состав смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), может вызвать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, способствовать снижению иммунобиологической реактивности.

Движущиеся части производственного оборудования, передвигающиеся изделия и заготовки, стружка обрабатываемых материалов, осколки инструментов, высокая температура поверхности обрабатываемых деталей и инструмента, повышенное напряжение в электроцепи или статического электричества, при котором может произойти замыкание, через тело человека - относятся к категории физически опасных и вредных факторов. Участок должен быть защищен от доступа на него посторонних лиц. В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 с целью обеспечения электробезопасности в конструкции электроприводов станков предусмотрена изоляция. На нетоковедущих частях оборудования (корпусах) обязательно применяется заземление, контроль которого необходимо проводить не реже, чем раз в 2 года.

Металлическая стружка, имеющая высокую температуру (400-600С) и большую кинетическую энергию, представляет серьезную опасность не только для работающего на станке, но и для лиц, находящихся вблизи станка. Наиболее распространенными у станочников являются травмы глаз. Глаза повреждаются отлетающей стружкой, осколками режущего инструмента и частицами абразива, пылевыми частицами обрабатываемого материала и др.

В процессе механической обработки материалов при работе тупыми режущими инструментами происходит интенсивное нагревание, вследствие чего, пыль и стружка превращается в парообразное состояние.

Таким образом, при обработке материала в воздух рабочей зоны поступает сложная смесь аров, газов и аэрозолей, являющихся химически вредными производственными факторами.

Концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, образующихся при обработке резанием, не должны превышать предельно допустимых значений (ПДК).

К вредным психофизическим производственным факторам процессов обработки материалов резанием можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении и съеме крупногабаритных деталей, перенапряжение зрения, монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ /35/.

6.5 Вентиляция

Эффективным средством нормализации воздушной среды является вентиляция. По характеру организации воздухообмена различают общеобменную и местную вентиляцию, в зависимости от назначения: приточную, вытяжную, приточно-вытяжную.

Действие общеобменной вентиляции основано на разбавлении выделяющихся вредных веществ свежим воздухом до предельно допустимых концентраций.

С целью более эффективного улавливания пыли, мелкой стружки и аэрозолей СОЖ, образующихся при обработке резанием, применяют местные отсасывающие устройства со специальными насадками, которые размещают в местах интенсивного выделения вредных веществ. Воздухоотводы для удаления пыли должны иметь гладкие внутренние поверхности без карманов и углублений, минимальную длину и число поворотов.

Для снятия зарядов статического электричества, которые могут вызвать взрыв, пылеприемники и воздухоотводы вентиляционных установок заземляют по ГОСТ 12.3.026-86.

В соответствии с требованиями СН и П. ІІ-33-86 ворота, двери и технологические проемы механических цехов оборудуют воздушными и воздушно-тепловыми завесами, которые защищают работников от охлаждения проникающим в цех холодным воздухом.

Воздухоотводы от местных отсосов и общеобменной вентиляции, а также вентиляционные камеры, должны очищаться по графику, утвержденному администрацией цеха /36/.

6.6 Освещение на производстве

Одним из факторов, способствующих росту производительности труда и предупреждающий производственный травматизм, является рациональное освещение рабочего места.

Для создания светового комфорта в механических цехах используют естественное освещение, создаваемое дневным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.

Освещение рабочих мест должно соответствовать СН и П. ІІ-23-25-95. Освещенность, создаваемая естественным освещением, изменяется в широких пределах, так как обуславливается временем дня, года, а также метеорологическими факторами. В качестве нормируемой величины принята относительная величина - коэффициент освещенности - это отношение в процентах освещенности в данной точке внутри помещениях одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом открытого небосвода.

Естественное освещение влияет положительно не только на зрение, оно тонизирует организм человека в целом и оказывает благоприятное технологическое воздействие. Поэтому в помещение с недостаточным светом и без естественного света устанавливают в соответствии с СН 245-84, установки искусственного ультрафиолетового облучения.

Для местного освещения следует применять светильники, установленные на металлорежущих станках с целью концентрации светового потока на рабочем месте. Для местного освещения должны использоваться светильники с непросвечивающими отражателями с защитным углом не менее 30.

При работе на станках, в основном имеются следующие основные зоны зрительной работы: зона обработки, зона лимбов и зона расчетной таблицы режимов резания. В таблице 7.1 приведены нормы освещенности этих зон /37/.

Таблица 7.1

Нормы освещенности по зонам

Зоны зрительной обработки	Зона лимбов	Зона расчетной таблицы	Зона контроля разряд Iв
Освещенность при системе комбинированного освещения, лк	200	300	2000/300

6.7 Вибрации и шум

Шум и вибрации являются вредными основными производственными факторами в механических цехах и должны соответствовать СН. 2.2.4/2.1.8.562-96.

Шум на производстве наносит большой экономический и социальный ущерб. Он, неблагоприятно воздействуя на организм человека, вызывает психические и физиологические нарушения, снижающие работоспособности человека.

Источниками шума являются колеблющиеся твердые, жидкие, газообразные тела. Основные источники шума в металлорежущих станках - это зубчатые передачи, электродвигатель и процесс резания.

Основополагающим документом, устанавливающий классификацию шумов, допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к шумовым характеристикам машин и защита от шума является ГОСТ 12.3.003-83.

Зоны с уровнем звука свыше 80дБА должны быть обозначены знаками безопасности. Станочников, постоянно находящихся в этих зонах, администрация обязана снабжать средствами индивидуальной защиты органов слуха.

При выборе тех или иных средств борьбы с шумом следует практиковать такие, которые уменьшают уровень шума непосредственно в источнике его образования, следует использовать глушители, звукоизоляцию, звукопоглощающие облицовки потолка и стен, объемные поглотители, подвешиваемые вблизи наиболее шумных станков. Толщина облицовок составляет 20-200мм.

В процессе резания шум можно снизить повышением жесткости инструмента, демпфированием колебания заготовки и инструмента.

Самый эффективный метод снижения шума является оснащение станка подвижным звукоизолирующим кожухом, герметично закрывающим зону резания. Причиной возбуждения вибраций при работе станков являются неуравновешенные силовые воздействия.

В одних случаях они возникают при вращении шкивов, маховиков и валов, в других - при использовании механизмов с возвратно-поступательным движением.

Вибробезопасные условия труда станочников обеспечивают в основном организационно-технологическими мероприятиями, которые включают:

- контроль за соблюдением правил и условий эксплуатации станков в соответствии с нормативно-технической документацией;

- контроль технических норм вибрации в соответствии с ГОСТ 12.3.1012-78;

- своевременный плановый и предупредительный ремонт станков с обязательным послеремонтным контролем их вибрационных характеристик;

- внедрение мер, исключающих возможность контакта станочников с вибрирующими частями оборудования /38/.

6.8 Электробезопасность

Основными причинами воздействия электрического тока на рабочего являются:

- случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям;

- появление напряжения на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции или ошибочных действиях персонала;

- шаговое напряжение на поверхности земли в результате замыкания провода и др.

Основными мерами защиты от поражения током являются:

- электроизоляция;

- недоступность токоведущих частей оборудования;

- электрическое разделение сети с помощью специальных разделяющих трансформаторов;

- выравнивание потенциала;

- защитное заземление и зануление;

- защитное отключение;

- применение специальных электрозащитных средств;

- организация безопасной эксплуатации электроустановки /39/.

7. Технико-экономическое обоснование

Оценка целесообразности и эффективности применения разработанного технологического процесса восстановления детали производится по технико-экономическому критерию, который выражается неравенством /40/:

, (7.1)

где С_В - стоимость восстановления детали, руб.;

К_Д - коэффициент долговечности, К, = 0,8;

С_Н - стоимость новой детали. С_Н = 29500 руб.

Значение С_В находим по формуле:

С_В = С_П + Н, (7.2)

где С_П - полная себестоимость восстановления, руб.;

Н - прибыль ремонтного предприятия, руб.

Прибыль ремонтного предприятия определяется по формуле:

Н = 1,05 • С_П. (7.3)

Полную себестоимость восстановления детали рассчитываем по формуле:

С_П = З_П + С_РМ + С_ОП + С_ОХ + С_ВН, (7.4)

где З_П - заработная плата производственных рабочих, руб.;

С_РМ - стоимость ремонтных материалов, руб.;

С_ОП, С_ОХ, С_ВН - соответственно общепроизводственные, общехозяйственные и внепроизводственные накладные расходы, руб.

Заработная плата производственных рабочих определяется по формуле:

З_П = З_О + З_Д + С_СОЦ, (7.5)

где З_О - основная заработная плата рабочих, руб.;

З_Д - дополнительная заработная плата рабочих, руб.;

С_СОЦ - начисления по единому социальному налогу в размере 30 % от (З_О + З_Д), руб.

Значение З_О находим по формуле:

З_О = Т_Р • С_Ч • К_t, (7.6)

где Т_Р - трудоемкость восстановления детали, чел.-ч.;

С_Ч - часовая тарифная ставка, руб./ч. (С_Ч = 90 руб/час);

К_t - коэффициент, учитывающий доплату за сверхурочные и другие работы, равный 1,1-1,12

З_О = 28 • 90 • 1,1 = 2772 руб.

Дополнительная заработанная плата /40/:

, (7.7)

= 554,4 руб.

= 2772 + 554,4 = 3326,4 руб.

Тогда С_СОЦ в размере 30 % от (З_О + З_Д), руб., составит 997,92 руб.

Отсюда получим:

З_П = 2772 + 554,4 + 997,92 =4324,32 руб.

Стоимость ремонтных материалов укрупнённо можно определить исходя из доли заработной платы и доли стоимости материалов:

, (7.8)

где К_РМ - доля стоимости ремонтных материалов, К_РМ = 0,25-0,35;

К_ЗП - доля заработной платы, К_ЗП = 0,66-0,75.

= 1441,44 руб.

Общепроизводственные расходы определим по формуле /40/:

, (7.9)

где П_ОП - процент общепроизводственных накладных расходов для ремонтной мастерской, равен 73,7%.

= 3187 руб.

Общехозяйственные расходы определим по формуле:

, (7.10)

где П_ОХ - процент общехозяйственных расходов, равен 20%

= 864,9 руб.

Внепроизводственные накладные расходы определяем по выражению:

, (7.11)

где П_ВН - процент внепроизводственных расходов, равен 3%.

= 130 руб.

Подставляя полученные данные в формулу (7.4), получим:

С_П = 4324,32 + 1441,44 + 3187 + 864,9 + 130 = 9947,66 руб.

Прибыль ремонтного предприятия составит:

Н = 1,15 • 9947,66 = 11439,8 руб.

Подставив значения в формулу (7.2) определим стоимость восстановления коленчатого вала:

С_В = 9947,66 + 11439,8 = 21387,4 руб.

Подставляя в неравенство значения С_В, получим:

21387,4 0,8 • 29500

21387,4 23600

Неравенство верно, следовательно, разработанный технологический процесс восстановления коленчатого вала двигателя ЗМЗ-53 экономически целесообразен.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Заключение

В дипломной работе сделан глубокий анализ различных способов восстановления коленчатых валов.

Определены дефекты и выбран рациональный способ восстановления коленчатого вала.

Произведён расчёт режимов восстановления коленчатого вала и механической обработки нанесённого покрытия.

Приведены общие требования безопасности к технологическим процессам.

Произведена оценка целесообразности и эффективности примененяемого технологического процесса восстановления детали.

Список литературы

1. Восстановление - деталь - машина. - Интернет / http://www.ngpedia.ru/id590099p1.html.

2. Повышение долговечности пластинчатых гидронасосов восстановлением изношенных рабочих поверхностей методом электроискровой обработки :На примере пластинчатого гидронасоса 5320 системы ГУР автомобилей семейства КамАз. - Интернет / http://www.dissercat.com.

3. Коленчатый вал и маховик. - Интернет / http://stroy-technics.ru/article/kolenchatyi-val-i-makhovik.

4. Кривошипно-шатунный механизм. - Интернет / http://mtz-umz.ru/3-krivoshipno-shatunniy-mehanizm_3.html.

5. Автомобиль. - Интернет / http://bibliotekar.ru/auto-uchebnik/4.htm.

6. Описание назначения, устройства и условий работы коленчатого вала автомобиля. - Интернет / http://www.planeta-perevodi.ru.

7. Наплавка под слоем флюса. - Интернет / http://www.autoslesar.net.

8. Автоматическая наплавка. - Интернет / http://www.ngpedia.ru/id175137p3.html.

9. Наплавка. - Интернет / http://autoup.info/to/100-naplavka.html.

10. Применение порошковых проволок ремонтными службами предприятий. - Интернет / http://www.weldwire.narod.ru.

11. Электроконтактное напекание порошка. - Интернет / http://know.su/link_7024_4.html.

12. Электрометаллизация. - Интернет / http://www.autoslesar.net.

13. Металлизаторы, электрометаллизаторы. - Интернет / http://linksvar.ru/electrometallizatori/ t.

14. Расходные материалы плазменного напыления. - Интернет / http://plasma.megamir.ru/pn/materialy-pn.

15. Плазменное напыление композитных порошковых материалов. - Интернет / http://www.mega-transport.ru.

16. Федеральный Институт Промышленной Собственности. - Интернет / www.fips.ru.

17. Чугунный коленчатый вал. - Интернет / http://www.ngpedia.ru/.

18. Высокопрочный чугун. - Интернет / http://ru.wikipedia.org/.

19. Основные свойства и области применения чугуна с шаровидным графитом. - Интернет / http://uas.su.

20. Марки чугуна. - Интернет / http://www.adsorbtion.org/.

21. Ремонт деталей сваркой и наплавкой. - Интернет / http://stroy-technics.ru.

22. Газ 53 ремонт двигателя. - Интернет / http://vsepoedem.com.

23. Чугун с шаровидным графитом. - Интернет / http://metallicheckiy-portal.ru.

24. Выбор средств измерений при контроле качества технологических процессов. - Интернет / http://agromagazine.msau.ru.

25. Обзор зарубежного опыта фирмы DMI. - Интернет / http://www.msun.ru/.

26. Выбор рационального способа восстановления элементов гидростоек механизированных крепей. - Интернет / http://www.rusnauka.com.

27. Наплавка под легирующим флюсом по оболочке. - Интернет / http://www.autoslesar.net.

28. Расчет режимов электрической сварки и наплавки. - Интернет / http://www.weldwire.narod.ru.

29. Ручная дуговая сварка (наплавка). - Интернет / http://www.weldwire.narod.ru.

30. Быков В.В., Голубев И.Г., Каменский В.В. Проектирование технологических процессов восстановления деталей транспортных и технологических машин - файл 1.doc. - Интернет / http://gendocs.ru.

31. Процессы восстановления изношенных деталей. - Интернет / http://gendocs.ru.

32. Требования безопасности, предъявляемые к производственным процессам. - Интернет / http://woodroads.ru.

33. Требования к рабочему оборудованию. Приказ Минсельхоза РФ от 20.06.2003 N 888. - Интернет / http://zakonprost.ru/.

34. Система стандартов безопасности труда. Оборудование и аппаратура для газопламенной обработки металлов и термического напыления покрытий. Требования безопасности. - Интернет / http://vsegost.com.

35. Правила по охране труда при термической обработке металлов. ПОТ Р М 005-97. - Интернет / http://www.snip-info.ru.

36. Безопасность жизнедеятельности и производственная среда. - Интернет / http://library.tuit.uz.

37. Влияние освещения на условия деятельности человека. - Интернет / http://www.znakcomplect.ru.

38. Вибрации и шум. - Интернет / http://epizodsspace.airbase.ru.

39. Введение в электробезопасность. - Интернет / http://electricsafety.ru/.

40. Учебное пособие - файл Учебное пособие основы эксплуатации горных машин и оборудования.doc. - Интернет / http://gendocs.ru/.

Размещено на Allbest.ru