Исходные данные для курсового проектирования студенты собирают в период производственного обучения на 4-ом курсе или они задаются преподавателем, ведущим проектирование.
1.3. Объем и оформление курсового проекта
Курсовой проект должен состоять из расчетно-пояснительной записки объемом 30...35 страниц рукописного текста формата А4 и 3...4 листов графической части формата А1, включающих:
- структурную схему разборки изделия (сборочной единицы) -1 л.;
- ремонтный чертеж детали - 0,5...1,0 л.;
- маршрутную карту восстановления 3.,.4-х возможных дефектов детали, 3...4 операционные карты и 1...2 карты эскизов -1,0 ... 1,5 л.;
- схему маршрутов технологического процесса - 0,5 л.;
- технико-экономические показатели восстановления детали - 0,5 л .
2. Методические рекомендации по выполнению расчетной части проекта
2.1. Введение
В нем характеризуется состояние и основные направления развития технического сервиса в АПК, повышения его эффективности на основе экономии топлива, энергии, металла, запасных частей, других материалов, широкого применения ресурсосберегающих технологий, вовлечения в производство вторичных ресурсов, формирующих цель проекта.
2.2. Разработка структурной схемы разборки изделия (сборочной единицы)
Разборка машины, а также отдельных ее составных элементов - ответственный начальный этап технологического процесса ремонта. Правильная организация и последовательность выполнения разборочных работ оказывают значительное влияние на продолжительность и трудоемкость разборки, сохранность деталей и, в конечном счете, на качество и стоимость восстановления ремонтируемых объектов.
Последовательность разборки изделия может быть отражена в технологических картах, а также структурных схемах разборки.
Схему разборки изделия строят так, чтобы из изделия выводились в первую очередь соединительные детали и сборочные единицы первого порядка, которые затем разбираются соответственно на соединительные детали и сбо
рочные единицы второго и следующих порядков. Разборка каждой сборочной единицы завершается выведением базовой детали.
Под деталью понимается составной элемент изделия, состоящий из однородного материала без применения сборочных операций.
Под сборочной единицей понимается составной элемент изделия, состоящий из двух и более деталей, соединенных между собой посредством сборочных операций.
Сборочные единицы и детали на структурной схеме разборки изображают в виде прямоугольника с указанием наименования элемента, номера его по каталогу, количества элементов в изделии и номера позиции на соответствующем рисунке (чертеже), являющимся обязательным приложением к схеме.
Типовая модель структурной схемы разборки изделия представлена на рис. 1.
2.3. Определение дефектов деталей и коэффициентов их повторяемости
Каждая деталь имеет одну или несколько рабочих поверхностей. При этом условия работы каждой поверхности различны, а, следовательно, и скорости их изнашивания отличаются друг от друга. Таким образом, каждую деталь можно рассматривать как совокупность поверхностей, каждая из которых имеет свои дефекты. И хотя появление каждого дефекта можно рассматривать как случайное событие, при статистической обработке значительного объема информации об износах различных поверхностей деталей устанавливается достаточно стабильная величина повторяемости дефектов каждой поверхности.
В общем случае коэффициенты повторяемости дефектов определяются из выражений:
| N
|
| Мг
N
|
| М, N
|
| (1) |
где К^ К^ К^ -
вероятности появления или коэффициенты повторяемости первого, второго,... и-го дефектов; М. М... М^ -
количество деталей, имеющих соответственно первый, второй, ... п
-и дефекты; N - общее количество одноименных деталей в анализируемой партии.
При курсовом проектировании информация по коэффициентам повторяемости дефектов собирается непосредственно на ремонтном предприятии или задается преподавателем. Обработка информации (при сборе ее на предприятии) проводится методами математической статистики.
рочные единицы второго и следующих порядков. Разборка каждой сборочной единицы завершается выведением базовой детали.
Под деталью понимается составной элемент изделия, состоящий из однородного материала без применения сборочных операций.
Под сборочной единицей понимается составной элемент изделия, состоящий из двух и более деталей, соединенных между собой посредством сборочных операций.
Сборочные единицы и детали на структурной схеме разборки изображают в виде прямоугольника с указанием наименования элемента, номера его по каталогу, количества элементов в изделии и номера позиции на соответствующем рисунке (чертеже), являющимся обязательным приложением к схеме.
Типовая модель структурной схемы разборки изделия представлена на рис. 1.
2.3. Определение дефектов деталей и коэффициентов их повторяемости
Каждая деталь имеет одну или несколько рабочих поверхностей. При этом условия работы каждой поверхности различны, а, следовательно, и скорости их изнашивания отличаются друг от друга. Таким образом, каждую деталь можно рассматривать как совокупность поверхностей, каждая из которых имеет свои дефекты. И хотя появление каждого дефекта можно рассматривать как случайное событие, при статистической обработке значительного объема информации об износах различных поверхностей деталей устанавливается достаточно стабильная величина повторяемости дефектов каждой поверхности.
В общем случае коэффициенты повторяемости дефектов определяются из выражений:
у-
Ml
у =
Ml
у-Мл. (
Х1-
N '
кг-
N '
лп-
N
' ш
где К. К, К -
вероятности появления или коэффициенты повторяемости первого, второго,... п-го
дефектов; М^
My. М^ -
количество деталей, имеющих соответственно первый, второй, ... и -и дефекты; N - общее количество одноименных деталей в анализируемой партии.
При курсовом проектировании информация по коэффициентам повторяемости дефектов собирается непосредственно на ремонтном предприятии или задается преподавателем. Обработка информации (при сборе ее на предприятии) проводится методами математической статистики.
P(Xz) =
Кг.(1-К i) .(1-Кз)=0,129;
Р(Хз) = Кз»(1-К i) .(1-К.2)= 0,258 Р(Х„) =(1-К iXl-Kz) .(1-K,) =
0,387.
25. Обоснование способов восстановления изношенных поверхностей
Известно, что изношенные поверхности деталей могут быть восстановлены, как правило, несколькими способами. Для обеспечения наилучших экономических показателей в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее рациональный способ восстановления.
Выбор рационального способа восстановления зависит от конструктивно-технологических особенностей деталей (формы и размера, материала и термообработки, поверхностной твердости и шероховатости), от условий ее работы (характер нагрузки, род и вид трения) и величины износа, а также стоимости восстановления.
Для учета всех этих факторов рекомендуется последовательно пользоваться тремя критериями:
- технологическим критерием или критерием применимости;
- критерием долговечности;
- технико-экономическим критерием (отношением себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).
Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой - технологические возможности соответствующих способов восстановления.
Принципиальная возможность применения девяти, наиболее распространенных методов восстановления, приведена в табл. 1.
Расшифровка способов восстановления: ПУТ - наплавка в среде углекислого газа, ВДН - вибродуговая наплавка; НСФ - наплавка под слоем флюса; ДМ -дуговая металлизация; ГН - газопламенное напыление; Х - хромирование электролитическое; Ж - железнение электролитическое; КП - контактная наплавка;
РН - ручная наплавка.
Ьа основании технологических характеристик способов восстановления, устанавливаются возможные способы восстановления различных поверхностей детали по технологическому критерию Гак, для приведенного выше примера предварительно устанавливаем, что поверхности оси опорного катка могут быть восстановлены следующими способами:
поверхность А
- контактной приваркой стальной ленты, электромеханической обработкой, вибродуговой наплавкой, наплавкой в среде углекислого газа;
Таблица 1
Технологические характеристики способов восстановления
| Наименование |
Условные обозначения способов восстановления |
||||||||
| характеристик |
НУГ |
ВДН |
НСФ |
ДМ |
ГН |
X |
Ж |
КП |
РН |
| Вязы металлов и сплавов, по отношению к которым приме- |
сталь |
сталь, кжийи серый чугун |
сталь |
все материалы |
все материалы |
сталь |
сталь, серый чугун |
все махртаы |
все матриалы |
| Виды поверхностей, по отношению к которым применим данный способ |
наружные цилиндрические. плоские |
наружные и внутренние цип^ххяэож |
герявьеи внутренние ци-лнндри-ческке. плоские |
||||||
| Минимальный наружный диаметр поверхности, мм |
15 |
15 |
35 |
30 |
30 |
5 |
12 |
10 |
10 |
| Минимальный внутренний диаметр поверхности, мм |
50 |
40 |
40 |
60 |
40 |
||||
| Минимальная толщина наносимого покрытия, мм |
0,5 |
0,5 |
1,5 |
0,3 |
0,3 |
0,05 |
0,1 |
0,1 |
1,0 - |
| Максимальная толщина наносимого покрытия, мм |
3,5 |
3,0 |
5,0 |
8,0 |
1,5 |
0,3 |
3,0 |
1,5 |
6,0 |
поверхность Б
- контактной приваркой стальной ленты, вибродуговой наплавкой проволоки, наплавкой в среде углекислого газа;
поверхность В
- наплавкой проволоки в среде углекислого газа; вибродуговой наплавкой проволоки.
После отбора способов, которые могут быть применены для восстановления той или иной изношенной поверхности детали, исходя из технологических соображений, отбирают те из них, которые обеспечивают наибольший последующий межремонтный ресурс этих поверхностей, т.е. удовлетворяют требуемому значению коэффициента долговечности Яд.
Коэффициент долговечности Кц
в общем случае является функцией трех других коэффициентов:
Кц
=/^, К„ К^,
(9) где Ки -
коэффициент износостойкое™; К, -
коэффициент выносливости; Ксц -
коэффициент сцепляемости.
Численные значения коэффициентов-аргументов определяются на основании стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановленных дета
лей. Коэффициент долговечности Кц
численно принимается равным значению того коэффициента, который имеет наименьшую величину.
При выборе способов восстановления применительно к деталям, не испытывающим в процессе работы значительных динамических и знакопеременных нагрузок, численное значение коэффициента долговечности определяется только численным значением коэффициента износостойкое™.
В табл. 2 представлены примерные значения коэффициентов износостой-кости, выносливости и сцепляемости, определенные по результатам исследований для наиболее распространенных методов восстановления.
Таблица 2 Коэффициенты износостойкости, выносливости, сцепляемости
| Способы восстановления |
Значения коэффициентов |
||
| ВНОСОСЮИКОСЕИ, К„ |
выносливости, к, |
сцепляемости, Ксц |
|
| Наплавка в углекислом газе |
0,85 |
0,9...1,0 |
1,0 |
| Вибродуговая наплавка |
0,85 |
0,62 |
1,0 |
| Наплавка под слоем флюса^ |
0,90 |
0,82 |
1,0 |
| Дуговая металлизация |
1,0...1,3 |
ext-align:left;">0,6...1,1 |
0,2...0,3 |
| Газопламенное напыление |
1,0...1,3 |
0,6...!,1 |
0,3...0,4 |
| Плазменное напыление |
1,0...1,5 |
0,7...1,3 |
0,4...0,5 |
| Хромирование (электролитическое) |
1,0...1,3 |
0,7...1,3 |
0,4...0,5 |
| Железнение (электролитическое) |
0,9... 1,2 |
0,8 |
0,65...0,8 |
| Контактная наплавка (приварка металлического слоя) |
0,9...1,1 |
0,8 |
0,8...0,9 |
| Ручная наплавка |
0,9 |
0,8 |
1,0 |
| Клеевые композиции |
1,0 |
- |
0,7 |
| Электромеханическая обработка (высадка и сглаживание) |
до 3,00 |
0,8 |
1,0 |
| Обработка под ремонтный размер |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
| Установка дополнительной детали |
1,0 |
0,8 |
1,0 |
| Пластическое деформирование |
0,8...1,0 |
1,0 |
1,0 |
Из числа способов, отобранных по технологическому критерию, к дальнейшему анализу принимаются те, которые обеспечивают коэффициент долго-
вечности восстановленных поверхностей не менее 0,8. Если установлено, что требуемому значению коэффициента долговечности для данной поверхности детали удовлетворяют два или несколько способов восстановления, выбор из них оптимального проводится по технико-экономическому показателю, численно-равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов. Окончательному выбору подлежит тот способ, который обеспечивает минимальное значение этого отношения:
-^min (10) г^я
где Кд - коэффициент долговечности восстановленной поверхности; Св - себестоимость восстановления соответствующей поверхности, руб.
При обосновании способов восстановления поверхностей значение себестоимости восстановления Св определяется из выражения
Cs =
Cy-
S, руб,^
(11) где Су -
удельная себестоимость восстановления, руб/дм2
; S -
площадь восстанавливаемой поверхности, дм2
.
Значения Су
для наиболее распространенных способов восстановления приведены в табл. 3.
Предварительно отобранные методы восстановления для каждой изнашиваемой поверхности ранжируются по значению технико-экономического показателя и сводятся в табл. 4.
Для примера в эту таблицу сведены расчеты технико-экономических показателей восстановления изнашиваемых поверхностей оси опорного катка.
Из таблицы видно, что оптимальными способами восстановления изнашиваемых поверхностей являются следующие:
для поверхности А - электромеханическая обработка;
для поверхности Б - контактная приварка ленты;
для поверхности В - наплавка в среде углекислого газа.
2.6. Обоснование способов восстановления детали
С точки зрения организации производства, чем меньшее количество способов используется для восстановления различных изнашиваемых поверхностей детали, тем меньше требуется видов оборудования, выше его загрузка, а следовательно, и выше эффективность производства. В связи с этим для окончательного решения вопроса о способах восстановления изношенных поверхностей детали в целом, производится перебор различных сочетаний способов. Перебор начинают с минимального числа способов, а за основной принимают способ,
^Себестоимость восстановления изнашиваемых поверхностей может быть определена также в соответствии с «Методическими рекомендациями по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции (работ, услуг) в сельском хозяйстве». Утверждены Министерством сельского хозяйства и продовольствия РФ. М.,1996.
12
Таблица 3
Удельная себестоимость восстановления изношенных поверхностей деталей различными способами
| Способы восстановления |
Удельная себестоимость восстановления, руб/дм2
|
| Наплавка в углекислом газе |
6,0...8,0 |
| Вибродуговая наплавка |
8,0...10,0 |
| Наплавка под слоем флюса |
12,0... 14,0 |
| Дуговая металлизация |
8,0... 12,0 |
| Газопламенное напыление |
8.0...12.0 |
| Плазменное напыление |
10,0...14,0 |
| Хромирование электролитическое |
4,0...9,0 |
| Железнение электролитическое |
0,5...5,0 |
| Контактная наплавка (приварка металлического слоя) |
7,5...8,5 |
| Ручная наплавка |
4,0...6,0 |
| Клеевые композиции |
3,0...6,0 |
| Электромеханическая обработка (высадка и сглаживание) |
8,0...9,0 |
| Обработка под ремонтный размер |
0,8...1,4 |
| Установка дополнительной детали |
4,0...10,0 |
| Пластическое деформирование |
0,8...1,4 |
| Термические, химико-термические, термомеханические процессы |
1,0...8,8 |
являющийся оптимальным для наиболее изнашиваемой поверхности, т.е. поверхности, коэффициент повторяемости дефекта которой максимальный. Если данный способ применим по технологическому критерию ко всем изнашиваемым поверхностям и обеспечивает коэффициенты долговечности этих поверхностей не ниже 0,8 (Кд >.
0,8), определяют себестоимость восстановления детали в целом, если бы все поверхности восстанавливали этим способом. Если деталь нельзя восстановить одним способом, используют второй способ, являющийся оптимальным для следующей по изнашиваемости поверхности и так далее.
Заканчивается анализ определением минимального значения отношения себестоимости восстановления детали оптимальным для каждой ее изнашиваемой поверхности способом к коэффициенту долговечности
| Се Кдв; |
| - ->
|
| (12) |
zc^s,
Кдв
13
где Свд, - себестоимость восстановления изношенных поверхностей детали j-м сочетанием способов, руб.; Сур-
удельная себестоимость восстановления i-й поверхности р-м
способом, руб/дм2
; Si - площадь i-й восстанавливаемой поверхности, дм2
; Кдц - коэффициент долговечности детали, восстановленной j-м сочетанием способов; n - количество изнашиваемых поверхностей (дефектов).
| Кд
|
| BJ |
| (13) |
2^
iS
.
i
*
K
.4
ij
2Х
| коэффициент долговеч- |
где Ki - коэффициент повторяемости i-ro дефекта; Кдц ности i-й поверхности, восстановленной р-м способом. Результаты расчетов сводятся в табл. 5.
Таблица 5
Технико-экономические показатели восстановления изношенных поверх-ностей-е<
| ностеи-оси опорнегог-катка |
||||
| № |
Сочетание |
Отношение себе |
||
| вари-анта |
способов восстановления |
Коэффициент долговечности ^•Ш!
|
Себестоимость восстановления, руб. |
стоимости восстановления к коэффициенту долговечности, ^РУб. "ДВ1
|
| I |
Наплавка в среде углеки |
|||
| слого газа на поверхности А,БиВ |
0,85 |
23,45 |
27,67
|
|
| II |
Контактная приварка ленты на поверхности А и Б; |
|||
| наплавка в среде углеки |
||||
| слого газа на поверхнос-тиВ |
0,92 |
26,26 |
28.54 |
|
| Ш |
Электромеханическая обработка поверхности А, |
|||
| контактная приварка ленты на поверхность Б, на |
||||
| плавка в среде углекислого газа на поверхность В |
0,95 |
26,77 |
28,18 |
|
В качестве примера в эту таблицу сведены расчеты технико-экономических показателей восстановления оси опорного катка.
Рассмотрим применение трех вариантов сочетаний способов восстановления оси в целом:
1 вариант - наплавкой в среде углекислого газа всех изнашиваемых поверхностей А, Б и В;
П вариант - контактной приваркой ленты восстанавливать поверхности А и Б, а поверхность В - наплавкой в среде углекислого газа;
Ш вариант - восстанавливать каждую изнашиваемую поверхность оптимальным для нее способом: поверхность А - электромеханической обработкой;
Б - контактной приваркой ленты; В - наплавкой в среде углекислого газа.
Определим значения коэффициентов долговечности восстановленной детали по каждому варианту:
_ 0,14 • 0,85 + 0,25 • 0,85 + 0,40 • 0,85
_
Г. nni ^ — •"'•i"^!
1ДВ1 Q^
0,14 • 1,0 + 0,25 • 1,0 + 0.40 • 0,85 Кда,- ^
-0,92,
0,14* 1,2+0,25.1.0+0.40 «0.85 „„, Кдаз- ^
-^->-
Определяем отношение себестоимостей восстановления' к коэффициенту долговечности для каждого варианта:
Свд, 7,0
»(1,03+1,71+0,62)
..,.
^—————0,85—————=27
'67
-
/й*> / ». — .
Свд, 8.0.(1,03+1,71)+7,0.0,62
Т^Г———————0,92——————=28
'54
-
Садз 8,5«1,03+8.0«1.71+7,0«0,62 „„,„
^з =
———————0,95——————— - 28
'10
-
Как следует из расчетов, наиболее целесообразным является первый вариант - восстановление всех поверхностей наплавкой проволоки в среде углекислого газа. Этот способ и должен лечь в основу разработки технологии восстановления детали и дальнейшего анализа эффективности ее восстановления.
2 7.
Разработка технологической документации на восстановление детали
Технологическая документация на восстановление детали включает:
- ремонтный чертеж детали (РЧ);
- маршрутную карту восстановления детали (МК);
- операционные карты восстановления детали (ОК);
16