1

Вінницький національний технічний університетФакультет машинобудування та транспорту

Кафедра технології підвищення зносостійкості

Пояснювальна запискадо бакалаврської дипломної роботи

за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр»

на тему:ДЕФЕКТУВАННЯ ТА ВІДНОВЛЕННЯ РОБОЧИХ ПОВЕРХОНЬ ВАЛ-

ШЕСТЕРНІ КОРОБКИ ВІДБОРУ ПОТУЖНОСТЕЙ БРДМ-2

08-30.БДР .005.00.000 ПЗ

Виконав: студент 4 курсу, групи ЗВ-11напряму підготовки

6.050504 – «Зварювання»

Лозінський І.А. «____» __________________ 2015р.

Керівник: д.т.н., професор каф. ТПЗСавуляк В.І.

«____» __________________ 2015 р.

Рецензент:

«____» __________________ 2015 р.

2

Вінницький національний технічний університетФакультет машинобудування та транспорту

Кафедра технології підвищення зносостійкості

Напрям підготовки 6.050504 – «Зварювання»

ЗАТВЕРДЖУЮзавідувач кафедри ТПЗ

д.т.н., професор Савуляк В.І.

_______________________«___» ___________ 20__ р.

ЗАВДАННЯ

НА БАКАЛАВРСЬКУ ДИПЛОМН У РОБОТУСТУДЕНТУ

Лозінському Ігореві Андрійовичу (прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема проекту (роботи): ДЕФЕКТУВАННЯ ТА ВІДНОВЛЕННЯ РОБОЧИХ ПОВЕРХОНЬ ВАЛ -ШЕСТЕРНІ КОРОБКИ ВІДБОРУ

ПОТУЖНОСТЕЙ БРДМ-2.

керівник проекту (роботи) Савуляк Валерій Іванович д.т.н., професор, ( прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)

затверджені наказом ВНТУ від « 13 »02. 2015 року № 39

2. Строк подання студентом проекту (роботи): 10,06,2015 р.

3. Вихідні дані до проекту (роботи): робоче креслення вал -шестерні; річна програма ремонту Nр = 1500 одиниц ь 4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити): Вступ. Короткий виклад основних прийнятих рішень нових розробок та їх відповідність сучасному рівню технологій. 1. Службове призначення вал -шестерні . Визначення типу ремонтного виробництва. Дефектування деталі. 2. Проектування технології відновлення. Вибір та технічне обґрунтування методів відновлення поверхонь деталі. Визначення кількості переходів та операцій відновлення поверхонь. Формування маршруту технологічного процесу відновлення. Розрахунок режимів відновлення. Розрахунок та призначення норм часу. Контроль якості нанесеного покриття. 3. Охорона праці.5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):креслення вузла; креслення вал -шестені ; ремонтне креслення вала вторинного ; технологічний процес відновлення.

3

6. Консультанти розділів проекту (роботи)

Розділ Прізвище, ініціали та посадаконсультанта

Підпис, датазавдання видав завдання прийняв

Спеціальна частинаСавуляк В.І.

д.т.н. проф.. кафедри ТПЗ

Охорона праці Терещенко О.П.,доцент кафедри БЖД

7. Дата видачі завдання «____» ____________ 20__ р.КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№з/п

Назва етапів дипломногопроекту (роботи)

Строк виконання етапів проекту

( роботи )Примітка

1 Формування та затвердження теми бакалаврської дипломної роботи (БДР)

05.03.2015р.

2 Виконання спеціальної частини БДР. Перший рубіжний контроль виконання БДР

3.05.2015р.

3 Виконання спеціальної частини БДР. Другий рубіжний контроль виконання БДР

10.05.2015р.

4 Виконання розділу «Охорона праці» 21.04.2015р.

5 Попередній захист БДР 3.05.2015р.

6 Нормоконтроль БДР 3.05.2015р.

7 Рецензування БДР 9.05.2015р.

8 Захист БДР 10.05.2015р.

Студент Лозінський І.А. (підпис)

Керівник роботи Савуляк В.І.(підпис)

3ЗМІСТ

Анотація….…………………………………………….……………….……….……4Annotation..…………………………………………………………….………..........5Вступ……..…………………………………………………………….……….…….61ТЕХНОЛОГІЯ РЕМОНТУ ВУЗЛА……………………………………………….71.1Опис будови, функціювання та аналіз службового призначення вузла……....71.2 Визначення типу ремонтного виробництва………………………………....81.3 Розробка технології ремонту вузла………………………………………........112 ТЕХНОЛОГІЯ ВІДНОВЛЕННЯ ВІДПОВІДАЛЬНОЇ ДЕТАЛІ………………14 2.1 Аналіз конструкції деталі та її технологічності для виготовлення і відновлення…………………………………………………………..………...…...142.2 Розробка схем вимірювання зносу, дефектування та технічного контролю якості відновлення деталі……………………………………………...192.3 Вибір та технічне обґрунтування методів та матеріалів відновлення поверхнідеталі…………….………………………………………………..……….232.4 Визначення кількості переходів та операцій відновлення поверхонь……..252.5 Формування маршруту технологічного процесу відновлення деталі…........262.6 Розрахунок припусків на переходи механічної обробки, товщини шару, що зрізається на поверхні під час попередньої обробки, сумарної товщини покриття………………………...……………….............….…292.7Розрахунок та призначення режимів попередньої механічної обробки та .після нанесення покриття……………………………….………………………...322.8 Розрахунок та призначення режимів нанесення покриття…….………....422.9 Режими обробки гальванічних робіт………………………………………….452.10 Вибір матеріалу для напилення………………………………….......……....482.11 Нормування операцій відновлення………………………………………......583 ДОСЛІДЖЕННЯ ЯКОСТІ ВІДНОВЛЕННЯ ВАЛ-ШЕСТЕРНІ………………644 ОХОРОНА ПРАЦІ …………………………………………………………........654.1 Аналіз умов праці………………………………………………………............654.2 Виробнича санітарія…………………………………………………………....664.3Пожежнабезпека……………………………..……………………………….....664.4 Техніка безпеки………………………………………………………………...674.5 Розрахунок занулення установки…………………………………………......68Висновки ………………………………………………………...………..……....72Список використаної літератури ………………………………………….........73Додатки…..………………………………………………………………….……....74

4

АНОТАЦІЯ

В даній бакалаврській дипломній роботі за бакалаврським напрямком “Зварювання” розроблено технології відновлення вал-шестерні коробки відбору потужності БРДМ-2.

В роботі вирішуються проблеми відновлення, вибір матеріалів тощо. Бакалаврська дипломна робота має дві частини: текстову (пояснювальна записка) і графічну.

Робота містить розрахунок режимів відновлення та механічної обробки, а також розрахунок припусків, нормування технологічного процесу, контроль якості. Запропонована в проекті технологія відновлення є найбільш продуктивною та економічною.

Ключові слова: технологія відновлення, напилення, вал-шестерня, механічна обробка.

.

5

АNNOTATION

In diesem bakalavrskyiy Bachelorarbeit Arbeitsbereich "Schweißen" Recovery-Technologie entwickelt Welle Getriebe PTO BRDM-2.

In der Arbeit der Wiederherstellung Probleme, die Wahl der Materialien und so weiter. Bachelor-Arbeit besteht aus zwei Teilen: ein Erläuterung und Grafiken.

Das Werk enthält Berechnungsmodi Verwertung und Bearbeitung, sowie die Berechnung der Zertifikate, das Bewertungsverfahren, Qualitätskontrolle. Der vorgeschlagene Entwurf Recovery-Technologie ist die produktivste und wirtschaftlich.

Stichwort: Technologie Erholung, Sprühen, Welle-Zahnrad-Bearbeitung.

6ВСТУП

Організація відновлення спрацьованих деталей є не тільки важливим резервом задоволення потреб народного господарства запасними частинами, але й значним резервом підвищення якості ремонту, а також зниження витрат матеріальних і трудових ресурсів. Збалансоване забезпечення запасними частинами ремонтних підприємств та сфери експлуатації машин та обладнання, як виявляють техніко-економічні розрахунки, доцільно здійснювати з урахуванням періодичного поновлювання працездатності деталей, відновлених сучасними методами. В даному випадку ми будемо розглядати доцільність відновлення вала-шестерні коробки відбору потужності.

Відновлення вал-шестерні коробки відбору потужності забезпечує економію високоякісного металу, енергетичних та трудових ресурсів, а також раціональне використання природних ресурсів та охорону навколишнього середовища. Для відновлення працездатності вала потрібно в 5-8 разів менше технологічних операцій ніж при виготовленні нового.

Відновлення вал-шестерні коробки відбору потужності – складний організаційно-технологічний процес, в якому на відміну від виробництва нового вала в якості заготовки використовують спрацьований. В цьому випадку витрати на використання таких операцій як лиття, кування, штампування відсутні. Але при відновленні спрацьованого вала з’являється ряд додаткових операцій: розбирання, дефектація, комплектація, мийка, витрати на які слід звернути увагу при виборі способу відновлення вала.

Ресурс відновленого вал-шестерні у порівнянні з новими деталями залежить від рівня технологій та їх реалізації. А в деяких випадках ресурс деталей, відновлених прогресивними способами, в декілька разів перевищує ресурс нової деталі.

Метою бакалаврської дипломної роботи є пошук методу відновлення деталі валу вторинного з метою скорочення тривалості ремонтних робіт, підвищення їх якості та ефективності, за рахунок удосконалення існуючих технологічних процесів відновлення; виключення з технологічного процесу трудоємких та дорогих операцій; підвищення якості поверхні після відновлення до рівня нового виробу

Задачі роботи: Розробити технологію ремонту вузла шляхом розбирання та заміни спрацьованих деталей;

провести дефектування деталі; розробити технологічний процес відновлення вал-шестерні; обрати матеріали; обрати обладнання; розрахувати параметри режимів відновлення; розрахувати режими механічної обробки після відновлення; провести нормування технологічних операцій; проаналізувати безпечні умови праці при відновленні.

71 ТЕХНОЛОГІЯ РЕМОНТУ ДЕТАЛІ

1.1 Опис будови, фунукціювання та аналіз службового призначення вузла

Коробки відбору потужності БРДМ-2 призначені для приводу всіляких робочих органів обладнання, встановленого на автомобільному шасі , за допомогою карданного валу або гідравлічного насоса .  Коробки відбору потужності встановлюється на коробку передач автомобіля, рамну конструкцію автомобіля. Включається коробка відбору потужності з кабіни водія.

Коробка відбору потужності складається з:- картера ;- штока з блоком шестерень і підшипниками;- вал-шестерні і підшипниками;- механізму керування коробкою.Картер – чавунний, нероз'ємний. Кожен вал роздавальної коробки

обертається на двох підшипниках. Механізм керування складається з важеля, тяги і штока з вилками, двох фіксаторів та замкового пристрою. Замковий пристрій виключає можливість вмикання або вимикання блоку шестерень. Змащування здійснюється розбризкуванням. В картер коробки заливається 0,35 л. масла. При пересуванні штока 15 за допомогою важеля з салону водія, він увімкне зачеплення блоку шестерень 14 з валом-шестернею 1 і буде передавати крутний момент на масляний насос НШ-32.

Рисунок 1.1 – Коробка відбору потужності

81.2 Визначення типу ремонтного виробництва

Тип виробництва – це техніко-економічна характеристика виробництва, яка обумовлена спеціалізацією виробничих процесів, стабільністю номенклатури, ритмічністю і величиною обсягу виробництва [7,10]. Загалом виділяють три основні типи виробництва: одиничний, серійний (з модифікаціями дрібносерійний та крупносерійний) та масовий. Для визначення типу виробництва необхідно розрахувати коефіцієнт спеціалізації Ксп :

, (1.1)

де Дк – кількість календарних днів у році (365 днів);Дв – кількість вихідних та святкових днів в даному році (123 дні);m – число змін роботи, приймаємо 2 зміни;Тзм – тривалість зміни, годин, приймаємо 8 годин;60 – коефіцієнт переведення годин в хвилини;

t – тривалість виконання технологічної операції на даному робочому місці (або норма часу), хв.;

N – кількість виробів (деталей, вузлів, тощо), які обробляються на даному робочому місці за рік, шт.

Керуючись формулою, розраховуємо коефіцієнт спеціалізації:Він відповідає середньо-серійному типу виробництва.Для даного типу виробництва обирається організація дільниці з

розташуванням верстатів за типом. У цьому випадку треба обирати універсальні верстати та пристосування з спеціальними наладками. Дані для оцінки типу виробництва приведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1. – Характеристика типу виробництваМаса деталі в кг.

Кількість деталей, які підлягають обробці у виробництві, шт

Оди-ничне

Мало се -рійне

Середньо-серійне Велико серійне Масове

До 2,5 До10 10…1000 1000-50000 500000-100000 100000 і більше

2,5-5,0 До10 10…500 500-35000 35000-75000 75000 і більше

5,0-10,0 До10 10…300 300-25000 25000-50000 50000 і більше

10-50 До10 10…200 200-10000 10000-25000 25000 і більше50 і > До5 5…100 100-300 300-1000 5000 і >

9

Якщо відносно таблиці 1.1. виробництво середньо-серійне, то потрібно знаходити такт випуску за формулою:

, [хв] (1.2)

, (хв )

де Фд л - дійсний фонд часу роботи лише за рік;365 - кількість днів за рік;

Двх - суботі та вихідні дні (104);Дсв – кількість святкових днів за рік (8);

Кр = 0,93 - коефіцієнт, що враховує утрати часу на ремонт; Кр п = 0,95 - коефіцієнт, що враховує регламент перерви;

Пв - piчнa програма випуску, шт. /кількість деталей, що підлягають обробці;

2 - кількість змін;8 – кількість годин на робочій зміні.

Якщо виробництво середньо-серійне, то потрібно знаходити партію запуску деталей за формулою:

П ЗАП=ПВ

Р Д , (1.3)де Пзеп - величина партії запуску деталей, шт.;Пв - річний об'єм випуску деталей, шт.;Рд_ кількість робочих днів за рік;Рд=365-Двих-Дсв=365-105-8 = 253дня;g - необхідний запас деталей на складі в днях коливається від 5 до 8

днів.Для дрібних i середніх деталей g = 6...8. Для великих g = 5...7. Вихідні

дані - кількість деталей, що підлягають обробціПв= 1500 шт.Маса деталі Мдет = 1.69 кг.Відносно таблиці 1.1. тип виробництва середньо-серійний.

Так, як виробництво середньо-серійне, знаходимо величину партії запуску за формулою:

10

[шт],

для визначення типу виробництва користуються коефіцієнтом закріплення операцій, тобто кількістю різних операцій, що виконуються на одному робочому місці протягом місяця. Згідно з ГОСТ 3.1121-84 коефіцієнт закріплення операцій для групи робочих місць визначається за формулою:

( 1 . 4 )

де О - кількість різних операцій, які виконуються на робочих місцях дільниці чи в цеху;

Р - кількість робочих місць на дільниці чи в цеху.

ГОСТ 3.1108-84 рекомендує наступні значення коефіцієнта закріплення операцій в залежності від типу виробництва: для одиничного виробництва - Кзо > 40; для малосерійного виробництва - 20 < Кзо < 40; для середньо-серійного виробництва - 10 < Кзо <20; для великосерійного виробництва - 1 < К3 о < 10; для масового виробництва - Кзо = 1. Приймаємо КЗО=15. За допомогою верстата із ЧПК або за допомогою ручного верстата.

111.3 Розробка технології ремонту вузла

1.3.1 Технологічна схеми розбирання та складання під час ремонту коробки відбору потужності

Рисунок 1.2 – Схема розбирання та складання під час ремонту коробки відбору потужності

121.3.2 Технологія ремонту вузла

Таблиця 1.2 - Маршрутний технологічний процес складання№ Назва операції Зміст операції

(по переходах)Оснащення t(хв.)

005 Мийна1. Установити деталь;2. Мити деталь;3. Вийняти деталь.

Мийна машина ОМ-4610

2,04

010 Розбираннякоробки відборупотужності

1. Встановлення на стіл2. Зняти корпус сальника(дет.20).3. Зняти кільця(дет. 18,19).4. Зняти штопорне кільце(дет.32).5. Вибити шток (дет.15).6.Витягти блок шестерен в зборі(ск.14).7.Витягти кульку(дет.40).8. Витягти пружину(дет.18).9. Відкрутити болти 4шт (дет.24).10. Відкрутити гайки 2 шт. (дет.26)11. Зняти втулки 2шт.12. Зняти кришку захисну(дет.2).13. Витягти прокладку(дет.22 )14.Знятифланець(дет.4).15. Зняти кільце (дет.5).16. Зняти компенсатор (дет8).17. Зняти кільце стопорне(дет.10).18. Витягти напівмуфту (дет.9).19. Витягти вал шестерню (ск.1).

Викрутка

КруглогубціМолоток,пробой.

Ключ на14

Ключ на 17

Знімач TORIN TRK201B

0,25

0,28*2

0,341,08

0,3

0,10,2

0,43*4

0,43*2

0,4*2

0,007*2

0,28*21,03

0,300,420,34

0,25

0,59

13Продовження таблиці 1.2015

Розбираннявалу-шестерні

1.Знятипідшипник (дет.36), підшипник (дет.38).

Знімач гвинтовий трохзахватныйСВЗЗ

0,64++0,52

020Розбиранняблоку шестерні

1.Зняти підшипники 2шт.(дет.37).Витягти кільця 2шт. (дет.30).

Знімач TORIN TRK201B

0,40*2

2 ТЕХНОЛОГІЯ ВІДНОВЛЕННЯ ВАЛ-ШЕСТЕРНІ

142.1 Аналіз конструкції деталі та її технологічності для виготовлення і

відновлення.

2.1.1 Призначення деталі.Дана деталь «вал-шестерня» працює у вузлі «коробка відбору

потужності» і виконує функцію передавання обертального механізму на насос.

Рисунок 1.1 – Схема коробки відбору потужності

Коробка відбору потужності служить для відбору потужності від вала коробки передач для приводу допоміжних агрегатів і механізмів.

Деталь «вал-шестерня» (Рис. 1.2) виготовляється із сталі 40Х ГОСТ 4543-71 і є ланкою яка передає крутний момент . Має ступінчасту зовнішню поверхню, яка є поєднанням десяти поверхонь обертання.. Для закріплення

деталі у вузлі передбачені дві шийки під підшипники ,

.Основні конструкторські бази деталі – це зовнішні циліндричні поверхні

, , які правильно орієнтують вал у вузлі та правий торець 44(-0.62) витримуючи розмір 29±0,26 і лівий 65(-0.74) витримуючи розмір 31±0,31.

15Допоміжні конструкторські бази деталі – це зубчастий вінець ділильний

діаметр якого55,25, 45h6(-0.016); лівий торець119(-0.87), .

Рисунок 1.2 – Робоче креслення вал-шестерні

Вільні поверхні – фаски 1×45º, 0.5×45º діаметри 44(-0.62), R2.У відповідності з призначенням поверхонь до них ставляться такі

вимоги: найбільш точними є основні та допоміжні бази (діаметральні розміри). До них ставиться вимога обробки по 6 квалітету з шорсткістю Rа = 0,80 мкм 55 k 6¿¿),35 k 6¿¿), торці: правий торець 44(-0.06) і лівий 65 (-0.74).

Інші поверхні, що слугують допоміжними конструкторськими базами повинні мати такі характеристики: праві та ліві торцеві поверхні

44(-0.06), 65(-0.74), 55k 6¿¿),35 k 6¿¿),повинні бути оброблені згідно 12 квалітету з шорсткістю Ra = 12,5 мкм відповідно.

Вільна поверхня фаски 1×45º, 0.5×45º діаметри 44(-0.62)в результаті механічної обробки повинна мати точність 12 квалітету та шорсткість

Ra = 12,5 мкм.

16Поставлені вимоги щодо відносного розташування поверхонь: радіальне биття поверхонь 55 k 6¿¿),84 (-0.06) – 0,01 відносно бази Г; радіальне шліцевої поверхні 84 (-0.06) – 0,08 2.1.2. Матеріал деталі та його властивості. Вал-шестерня виготовлена із сталі сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Таблиця 2.1 – Механічні властивості Сталі 40Х ГОСТ 4543-71Найменування Значення Контекст

Відносне звуження , % 4,5 гартування 860С (масло) + відпуск 500С (вода)

Густина , кг/м3 7850Межа міцності , МПа 980 гартування (масло) + відпуск 500С

(вода)Межа текучості , МПа 785 гартування 860С (масло) + відпуск

500С (вода)Зварюваність Важкозварна

Твердість по Бріннелю , НВ

217 відпал

Температура кування ,С 1250..800Флокеночутливість чутлива

Таблиця 2.2 – Вміст хімічних елементів в сталі 40ХНайменування Значення

Вміст вуглецю (С), % 0,36..0,44Вміст кремнію (Si), % 0,17-0,37

Вміст марганцю (Мn), % 0,5-0,8Вміст нікелю (Ni), % до 0,3

Вміст сірки (S), % до 0,004Вміст фосфору (Р), % до 0,035Вміст хрому (Cr), % 0,8-1,1Вміст міді (Сu), % до 0,3

2.1.3. Якісна характеристика технологічності.Деталь «Вал-шестерня» виготовляється із сталі 40Х ГОСТ 4543-71

працює в конструкції коробки відбору потужності. Аналіз робочого креслення показав, що найбільш точними поверхнями є зовнішні циліндричні поверхні55 k 6¿¿),35 k 6¿¿), що використовуються для правильної орієнтації деталі у вузлі, а саме місце під посадку підшипників. Збірна конструкція неможлива, вона повинна бути суцільна. Можливе застосування високопродуктивних

17методів обробки. Таким чином, поверхні 55 k 6¿¿),35 k 6¿¿),та торець (правий) 44(-0.06), торець (лівий) 65 (-0.74).– це основні конструкторські бази; фаски 1×45º, 0.5×45º діаметри 44(-0.62), R2– вільні поверхні.

Конструкція деталі в цілому технологічна. Деталь має хороші базові поверхні для виконання більшості операцій механічної обробки. Базування деталі виконується в центрах. Вказані на кресленні деталі квалітети точності механічної обробки відповідають параметрам шорсткості. Вони можуть бути забезпеченими на верстатах з числовим програмним керуванням.

Можливе суміщення технологічних і вимірювальних баз при виконанні розмірів, що мають вказані допустимі відхилення, необхідність додаткових технологічних операцій для одержання заданої точності і шорсткості оброблених поверхонь [7].

2.1.4. Кількісна характеристика технологічностіКількісний аналіз технологічності конструкції деталі в роботі необхідно

провести за показниками: коефіцієнт уніфікації, коефіцієнт точності, коефіцієнт шорсткості [7,8] визначають за формулою (2.1).

Коефіцієнт уніфікації:

(2.1)

де Q ye– кількість уніфікованих елементів; Qe – загальна кількість елементів.Всі розміри деталі наведено в таблиці 2.2.

Таблиця 2.3 Розміри деталі «вал шестерння »Лінійні розміри

Діаметральні розміри

Кутові розміри Шорсткість

119 55(2)❑* 45° (6)* Ra 3.2(44 пов)*19(2) 34 Ra 0.80 (3 пов)*35* 44 Ra 6,3 *31 65*32 84

1812 35*13 44

R2(3) *

заг. = 8 заг. = 11 заг. = 6 заг. = 48уніф. = 1 уніф. = 15 уніф. = 6 уніф. = 48

Примітка: позначення «*» мають уніфіковані розміри.Коефіцієнта точності обробки:

Km . ч .=1− 1Т с p

=1− 110,13

=0,98, (2.2)

деT cp=

T i ∙ ni

ni= 395

39=10,13, (2.3)

де Ті – квалітет точності оброблюваних поверхонь даної деталі;nі – кількість поверхонь деталі з точністю відповідно за 0..17

квалітетами.

Таблиця 2.4 Визначення коефіцієнта точності обробкиКвалітет (розміри) Кількість поверхонь Розрахунок

255 k 6¿¿),35 k 6¿¿), 2 2*2=4

4(D−6∗28∗34 h8∗7 f 8 ;R) 8 8·1=810(119,19,35,31,32,12,13; Ø52,5; Ø65; 45°) 24 24·10=240

Сума 32

Коефіцієнт шорсткості поверхні:

Kш=1

Ш cp= 1

8,81=0,113 , (2.4)

де Ш cp – середня шорсткість поверхні, мкм;

Ш cp=шi ∙ ni

ni=240

34=9,7 , (2.5)

де Ші – шорсткість оброблюваних поверхонь даної деталі, мкм;nі – кількість поверхонь, що мають шорсткість, яка відповідає

числовому значенню параметра Ra, мкм.

Таблиця 2.5 Коефіцієнт шорсткості поверхні

19Шорсткість (розміри) Кількість поверхонь Розрахунок

Ra 0,8(55 k 6¿¿),35k 6¿¿) 2 2*0,8=1,6

Ra 0.8 (67.5 h9−0,074;R6) 4 0.8·4=3.2

Ra 6.3(119,19,35,31,32,12,13; Ø52,5; Ø65; 18; 45°) 24 12,5·24=300

Сума 30 304.8Ку=0,711>0,6; Кт=0,98>0,8; Кш=0,113<0,32. Отже деталь за кількісними

показниками є технологічною [9].

2.2 Розробка схем вимірювання зносу, дефектування та технічного контролю якості відновлення деталі

Класифікація дефектів дозволяє правильно вибрати технологічні процеси відновлення деталей, особливо типові; обґрунтувати раціональну спеціалізацію підрозділів, зайнятих відновленням; робити укрупнені розрахунки трудових і матеріальних витрат, пов'язаних з відновленням; планувати виробництво [5].

Вузли і деталі дефектують з метою оцінки їхнього технічного стану і визначення можливості їхньої подальшої експлуатації чи необхідності відновлення.

При дефектуванні встановлюють: спрацьованість робочих поверхонь, тобто зміни розмірів і геометричної форми деталей; наявність викришування, тріщин, сколів, пробоїн, подряпин, задир тощо; залишкових деформацій у вигляді вигину, перекосу; зміни фізико-механічних характеристик в результаті впливу температури, вологи тощо.

1. Зовнішній огляд дозволяє виявити значну кількість дефектів: пробоїни, вм`ятини, явні тріщини, значні вигини і перекоси, порушення з`єднань, викришування в даній деталі підшипник.

2. При перевірці на дотик визначають спрацювання поверхні під підшипники, легкість прокручування підшипників кочення.

3. Виміри за допомогою вимірювальних інструментів і засобів дозволяють визначити величину спрацювання і зазорів в сполучуваних деталях, відхилення від форми і розташування поверхонь.

4. При перевірці твердості поверхні визначають зміни , які виникли в процесі її експлуатації.

5. Магнітний спосіб заснований на зміні значення і напрямку магнітного потоку, який проходить через деталь у місцях з дефектами. Ця зміна визначається нанесенням на випробовувану деталь сухого чи завислого в гасові (трансформаторному мастилі ) феромагнітного порошку: порошок обсідає по кромці тріщини. Спосіб використовується для виявлення тріщин і

20раковин у сталевих деталях за допомогою стаціонарних і переносних (для великих деталей) магнітних дефектоскопів.

Спостереження за зносом і пошкодженнями деталей машин при експлуатації дозволяє виділити п’ять основних видів руйнування деталей:

1) деформація і злом (крихкий, в’язкий, втомлений, остаточна деформація, контактне втомлене пошкодження);

2) механічний знос (знос металевих пар, абразивний знос); 3) ерозійно-кавітаційне пошкодження (рідинна ерозія, кавітація, газова

ерозія); 4) корозійне пошкодження (атмосферна корозія, корозія в

електролітах, газова корозія); 5) корозійно-механічне пошкодження (корозійна втома, корозійне розтріскування, корозія при терті).

Дефекти 1,2 та 3 (Рис.2.2) відносяться до другої групи пошкоджень і є поправними. Дефект виникає при зношуванні зовнішньої поверхні вала-шестерні у зв’язку із спрацюванням спряження вал підшипник. Тобто його можливо і доцільно ремонтувати. Визначальним служить механічна взаємодія поверхонь, що контактують, яка викликає руйнування оксидних плівок, частки яких не віддаляються за межі контакту і діють як абразив. Також має місце адгезійна взаємодія в поєднанні з корозією. Внаслідок адгезії частки металу спочатку відокремлюються від поверхні, потім окислюються киснем середовища і перетворюються в абразив. Дефект 1,2 та 3 виник також за рахунок дії підвищених статичних та динамічних навантажень, так як силу яку прикладають до даної поверхні спричиняє великі напруження.

Рисунок 2.2 – Ремонтне креслення вал-шестерні

21

Таблиця 2.7 – Технологічний процес відновленняНайменування деталі або

складальної одиниці Позначення

Вал-шестерння08-

30.КП.РВДМА.005.02.000 РК

Матеріал Твердість

Сталь 40Х 235...262 HВ.

Позиція на ескізі Можливий дефект Спосіб вивчення дефекту

і засоби контролю

Розмір, ммВисновокпо робочому

кресленнюдопустимий без ремонту

Д1 Зношення поверхні під підшипник

Мікрометр МПІ 0-25 ГОСТ 4381-80 Ø55,05 Відновлювати

Д2 Зношення поверхні під підшипник

Мікрометр МПІ 0-25 ГОСТ 4381-80 Ø35,05 Відновлювати

Д3 Зношення піднапівмуфту

Нутромір34,1 Відновлювати

22

2.2.1. Аналіз поверхонь, що відновлюютьсяДля вибору раціонального способу відновлення деталі розглянемо

відновлення згідно трьох основних критеріїв:1) можливість використання;2) довговічності;3) техніко - економічної ефективності.Критерії можливості використання або технологічний критерій дозволяє

у різних способів відновлення обрати той, який найбільш повно задовольняє вимогам відновлення даної деталі [13].

KT=f (M g ,Фg ,D ,U g , Hg ,∑i=1

n

T )

, (2.6)

де Мg – матеріал деталі;Фg і D – форма і діаметр деталі поверхні, що відновлюється;Ug – знос деталі;Hg – величина та характер навантаження, який сприймається деталлю;ΣТ – сума технологічних особливостей способу, який визначає галузь

його раціонального використання.

Критерій можливого використання не записується числом, а є попереднім, він дає можливість визначити способи за допомогою яких деталь можна відновити.

Критерій довговічності виражається числом або коефіцієнтом довговічності з числа способів, які відповідають критерію можливого використання.

Обирають способи, відновлення якими забезпечить наступний міжремонтний строк служби деталі:

K g=f (Ku ,K зчеп , Kвит)

, (2.7)

де Кu – коефіцієнт зносостійкості;Кзчеп – коефіцієнт зчеплення напиленого шару з основною;Квит – коефіцієнт витривалості.

Ці коефіцієнти визначають в результаті лабораторних досліджень.Вибір раціонального способу за наведеними критеріями характеризує

якісну та техніко-економічну сторону відновлення конкретних деталей, враховуючи умови їх експлуатації, їх геометричні, фізико–механічні і

23

конструктивно – технологічні особливості. В той же час спосіб відновлення деталі залежить від програми [6].

Дані дефекти 1,2 та 3 (Рис. 2.2) можливо і доцільно ремонтувати. Дефекти 1,2 виникає при зношуванні зовнішнього діаметра вала шестерні та дефект 3 при зношуванні пазу.

Зношування виникає в наслідок дії сили тертя між зовнішньою поверхнею валу та внутрішньою обоймою підшипника на якому обертається дана деталь. Дефекти 1 та 2 розташовані на зовнішніх діаметральних поверхнях 55мм,35м, 34м. В результаті тертя основного стержня та стінок отвору відбувається поступовий знос поверхонь, але більш зношенню піддається поверхня отвору, так як більше навантаження приходить саме на цю поверхню. Внаслідок цього отвір збільшується і відбувається биття стержня по стінкам отвору. Цим самим зменшується стійкість, що в свою чергу впливає на роботу інших деталей у вузлі лебідки. Дані дефекти можна усунути методом напилення

з подальшою механічною обробкою до номінального розміру ,

,покриття яких буде відновленим та без дефекту.При аналізі доцільності відновлення деталі спочатку вибирають базовий

варіант, тобто той з яким проводять порівняння. В якості базового варіанту приймають варіант, той що забезпечує найменші витрати. При порівнянні варіантів необхідно забезпечити тотожність по об’єму, якості і часу виконання відновлюваних робіт. Якщо за яким-небудь варіантом виявляється відмінність, необхідно провести відповідне коректування результатів. При порівняні найліпшим вважається той варіант технологічного процесу, котрий забезпечує найбільший економічний ефект, що рівносильне максимальній економії суспільної праці.

2.3 Вибір та технічне обґрунтування методів та матеріалів відновлення поверхні деталі

Розглянемо ряд переваг та недоліків основних методів нанесення

покриття[15]:Плазмове напилення. Суть методу полягає в тому, що порошковий

присадковий матеріал подається транспортуючим газом у зону дії плазми, яка розплавляючи порошок напиляє його на деталь.Переваги: плазмове напилення дозволяє наносити покриття із матеріалів різного хімічного складу; висока продуктивність; повна автоматизація керуванням процесу; плазмові пальники дозволяють у широких межах регулювати енергетичні характеристики плазми, що полегшує отримання покрить з потрібними технологічними властивостями.

При плазмовому напиленні покриття формується з дрібних розплавлених частинок, які переносяться на поверхню при розпилюванні плазмою дроту, стержнів, стрічок або порошку. У технологіях плазмового напилення велике значення мають час перебування частинок в плазмі і час доставки нагрітих частинок до підложки, вдосконалення плазмових установок, знання процесів, що протікають в низькотемпературній плазмі при напиленні покриттів.

24

Недоліками плазмового напилення є: мінімальна товщина покриттів обмежена розмірами частинок порошків, метод не дозволяє покривати внутрішні поверхні, розміри деталей, що покриваються, обмежені розмірами вакуумної камери, застосування матеріалів із стабільною рідкою фазою.

Електродугове напилення. Основними перевагами цього методу є: велика продуктивність процесу (від 3 до 14 кг напилюваного металу за годину). Висока температура електричної дуги дозволяє наносити покриття із тугоплавких металів. При використані в якості електродів дротів із двох різних металів можливо отримати покриття з їх сплаву. До переваг електродугового напилення відноситься також простота обладнання, що використовується та невеликі експлуатаційні витрати. До недоліків електродугового напилення відносять: велике окислення металу, суттєве вигорання легуючих елементів та знижену щільність покриття.

Газополуме́неве напи́лювання — газотермічне напилювання, під час якого використовується струмінь продуктів згорання суміші газів, які спалюються за допомогою пальника. Покриття, отримане цим методом носить назву газополуменеве покриття. У процесі газополуменевого напилення металевий або полімерний порошковий, дротяний або шнуровий матеріал подається у полум'я ацетилен-кисневого або пропан-кисневого пальника, розплавляється і переноситься стисненим повітрям на поверхню виробу, де, остигаючи, формує покриття.

Метод простий в освоєнні і застосуванні, може застосовуватися як в ручному, так і в автоматизованому режимах.

Температура струменя продуктів згоряння для ацетилен-кисневої суміші становить 3200 °С, пропан-бутан-кисневої — 2600 °С. Швидкість частинок напилюваного матеріалу знаходиться в межах 20…80 м/с.

Удосконалення способу газополуменевого напилення відбувається в напрямку підвищення швидкості продуктів горіння шляхом удосконалення конструкцій пальників.

Переваги: можливістю отримання покриттів товщиною до 10 мм (доцільна товщина від 0,5 до 5,0 мм),високою продуктивністю процесу (до 10 кг/год), відносно малою тепловою дією на основу (у межах 150...350 °С), що дозволяє наносити покриття на поверхні великого асортименту матеріалів, включаючи пластмасу, можливістю регулювання складу пальної суміші, яка подається у пальник, гнучкістю технологічного процесу та високою мобільністю обладнання, що дозволяє наносити покриття на деталі практично без обмежень їх розмірів, а в деяких випадках виконувати напилення на місці без демонтажу деталей, відносно низьким рівнем шуму та випромінювання, можливістю автоматизації процесу та встановлення в автоматичні лінії .

Недоліки: недостатня міцність зчеплення покриття з основою (5...45 МПа) при випробуванні на нормальний відрив, наявність пористості (в межах 5...25%), невисокий коефіцієнт використання енергії газополуменевого струменя на нагрівання порошкового матеріалу (2...12%).

Порівнявши ряд переваг та недоліків існуючих методів нанесення покриття, обрахувавши економічну доцільність використання цих методів та

25

технологічну можливість використання наявного обладнання, обираємо саме плазмове напилення для відновлення “валу-шестерні”, оскільки цей спосіб, у порівнянні із газополуменевим і електродуговим, має ряд переваг: дозволяє наносити покриття із матеріалів різного хімічного складу; висока продуктивність; повна автоматизація керуванням процесу.

Найголовнішим в нашому випадку є те, що більша швидкість польоту частинок порошку та висока температура їх нагріву в момент зустрічі з підложкою забезпечують більш високі, ніж при інших способах напилення, механічні властивості покриття і більш міцне його з'єднання з поверхнею деталі.

Також, при даному виді напилення відсутня деформація деталі після відновлення, можливе відновлення деталей порівняно малих розмірів (мінімальний діаметр циліндричних деталей складає 10 мм), порівняно із іншими видами напилення найвищі характеристики продуктивності.Цей спосіб покриття широко застосовується в тих галузях машинобудування, де нанесенням стійких сплавів необхідно захистити деталі машин від зносу, корозії, ерозії, угару, теплових ударів, кавітації, гідроударів, оскільки вал-шестерня працює в мастильному середовищі. Так як нам потрібно відновити вал –шестерню довжиною 119мм., а саме

шийки під підшипники , то доцільно вибрати установку УМП-6. Для напилення зовнішніх поверхонь валу, нам підійде універсальний плазмотрон ПП - 6 .

Металізація – покриття поверхні виробу металами і сплавами для повідомлення физико-хімічних і механічних властивостей, відмінних від властивостей матеріалу, що металізується (початкового). Застосовують для захисту виробів від корозії, зносу, ерозії, в декоративних і ін. цілях. За принципом взаємодії поверхні (підкладки), що металізується, з металом, що наноситься, при якій зчеплення покриття з основою (підкладкою) здійснюється механічно — силами адгезії , при якій зчеплення забезпечується силами металевого зв'язку : з утворенням дифузійної зони на кордоні поверхонь, що сполучаються, за межами якого покриття складається з накладеного шару металу або сплаву і з утворенням дифузійної зони в межах всього шару покриття .

Цим методом ми будемо відновлювати поверхню

2.4 Визначення кількості переходів та операцій відновлення поверхні

1. Визначаємо клас точності методу нанесення покриття . Попередньо ми визначили більш економічний і ефективний метод нанесення покриття плазмове напилення .

Для такого методу нанесення покриття визначаємо клас точності – 11 клас точності.

Відповідно заданим умовам установлюємо маршрут обробки поверхні Ø55k 5(¿+0,002

+0,021)¿: (табл.. 6.1) Для дефекту Д1 та Д2 діаметр становить Ø35 k 6(¿+0,002+0,018)¿ і

26

цей дефект будемо напилювати плазмовим способом. Для плазмового напилювання обираємо граничні допуски:

Т заг=200 /300 (мкм). Приймаємо 300 (мкм).

Кпер.після нап.= Тзаг/Тдет , (2.8)

де Тзаг – допуск на відновлення поверхні після нанесення покриття = 300мкм. Тдет – допуск на деталі згідно креслення = 19мкм;

Кпер.після нап.= 300/19 = 15,8 .

Остаточно приймаємо 3 переходи: Напів чистова 1 = 4…5 Чистова 2 = 2…4 Тонка 3 = 1,5…5

= 4∙2,5∙1,58 = 15,8 – шліфувати будем 3 рази:- попереднє ( чорнове) шліфування;- попереднє ( чистове) шліфування;- остаточне ( тонке) шліфування.

2.4 Технологічний процес відновлення валу шестерні.

Розробка плану операційЗгідно результатів дефектування і технології відновлення дефектів

складаємо план операцій відновлення шийок підшипника: 005 - Мийна: мити в розчині «Лабомід – 102»010 – Дефектувальна015 - Термічна020 - Токарна: проточити поверхню 1,2 до Ø55,4; Ø35,4025 - Напилювальна: напилити поверхню 1 та 2 до розміру Ø55,4; Ø35,4030 – Залізнювальна035 – Шліфування поверхні 3040 – Шліфувальна ( напів чистове): шліфувати поверхню 1 та 2 в розмір 55,142(-0,074), 35,142(-0,074)045 – Шліфувальна (тонке): шліфувати поверхню 1 та 2 в розмір 55,021(-0,019); 35,018(-0,019)050 – Контрольна

Таблиця 2.7 – Технологічний процес відновлення

№Оп.

Найменування операції та зміст

переходівСхема базування Обладнання

005 Мийна:1. Установити деталь;2. Мити деталь;3. Вийняти деталь.

Мийна машина ОМ-4610

010 Дефектувальна:1. Установити деталь;2. Виявити дефекти деталі зовнішнім оглядом;3. Виконати контрольні проміри

,

Контрольний стіл

015

Темічна:1.Помістити детальвконтейнер2.Високий відпуск при 600 С3. Витягти

Ризисторна піч РК 55/12

020 Токарна:1. Установити та закріпити деталь;2. Точити пов. 1 однократно в

розмір 54,43.Точити пов. 2 однократно в

розмір 34,44. Зняти деталь

Токарно -гвинторізний верстат 3М163В

025 Напилювальна:1. Установити;

2. Напилити

поверхню 1 та 2 в

розмір55,4

,35,4

3. Зняти деталь.

Напилювальна установка УМП-6

27

Продовження талиці 2.7

030Залізнення:

1. Установити і закріпити деталь.

2. Залізнити поверхню 34

Установка нанесення гальванічних покритів

28

.3. Зняти деталь

УГЗП-500

035

Шліфувальна :1. Установити та закріпити;2. Шліфувати поверхню 3

34,0543. Зняти деталь.

Верстат для шліфування 3М642

040Шліфувальна :1. Установити та закріпити;2. Шліфувати поверхню 1 та 2,3 в розмір55,142(-0,074),35,142(-0,074)3. Зняти деталь

Круглошліфува-льний верстат3М163В

045 Шліфувальна:1. Установити та закріпити;2. Шліфувати поверхню 1 та 2 в розмір55,021(-0,019);35,018(-0,01);3. Зняти деталь

Круглошліфува-льний верстат3М163В

050 Контрольна:1. Установити деталь;2. Виконати контрольні проміри

,

. .3. Зняти деталь.

Контрольний стіл.

2.6 Розрахунок припусків на переходи механічної обробки.

Припуск – шар матеріалу, що видаляється з поверхні заготовки для досягнення заданих властивостей оброблюваної поверхні деталі[8]. Припуск на

29

обробку поверхонь деталей може бути призначений по довідкових таблицях або на основі розрахунково-аналітичного методу. Розрахунковою величиною припуску є мінімальний припуск на обробку, достатній для усунення на виконуваному переході погрішностей обробки і дефектів поверхневого шару, отриманих на попередньому переході або операції і компенсації погрішностей, що виникають на виконуваному переході.

Заносимо маршрут обробки в графу 1 . Дані для заповнення граф 2, 3 узяті з довідника [5] В графу 4 вносимо данні про жолоблення, яке розраховується за формулою:

∆Σ = pжол=∆ к ∙ L=1,5∙ 31=46,5(мкм) , (2.9)

∆к – питома кривизна напиленої поверхні відповідно ( довідник Горбацевич табл. 4.8), ∆к = 1,5 (мкм)

І ∆Σ = 127,5 заносимо в таблицю 2.8. графу 4., а для шліфування попереднє( напів чистове), розрахували за такою формулою:

∆ Σост=К у · ∆ Σ заг , (2.10)

Попереднє ( напів чистове) ∆ Σост=0,07 ·31=2,17(мкм),а значення жолоблення для шліфування попереднє ( чистове), остасточне (тонке) не враховується

Похибка установлення.Розрахунок мінімальних припусків на діаметральні розміри для кожного

переходу роблять по рівнянню:

[мкм] (2.11)

Попереднє (напів чистове) шліфування:

(мкм),

Попереднє ( чистове) шліфування:

(мкм),

Остасточне (тонке) шліфування:

(мкм),

30

Розрахункові значення припусків заносимо в графу 6 табл.2.8.Розрахунок найменших розрахункових розмірів по технологічних переходах

робимо, складаючи значення найменших граничних розмірів, що відповідають попередньому технологічному переходові, з величиною припуску на виконуваний перехід:

35+0,002=55,002 (мм);35,002+0,019=55,022 (мм);35,042+0,030=55,072 (мм);35,106+0,74=55,18 (мм).

Найменші розрахункові розміри заносимо в графу 7 табл. 2.8 Найменші граничні розміри по переходах заносимо в графу 10 табл. 2.8

Визначаємо допуск на виконуванні розміриПопереднє (чорнове) шліфування:

ІТ9 (74 мкм);

Попереднє ( чистове) шліфування:

ІТ7 (30 мкм);

Остасточне (тонке) шліфування:

ІТ6 (19 мкм).

Отримані дані допуску на виконуванні розміри записуємо в графу 8.Потім визначаємо найбільші граничні розміри по переходах:

35,002+0,019=35,021 (мм);35,042+0,03=35,072 (мм);

35,106+0,074=35,182 (мм);35,39+0,3=35,69 (мм);

Результати розрахунків вносимо в графу 9 табл. 2.8.Розрахунок фактичних максимальних і мінімальних припусків по переходах

робимо, віднімаючи відповідно значення найбільших і найменших граничних

31

розмірів, що відповідають виконуваному і попередньому технологічному переходам:

Максимальні припуски

35,690−35,106=0,584 (мм);35,182−35,042=0,140 (мм);35,072−35,002=0,70 (мм);

Результати розрахунків заносимо в графу 11 табл. 2.8.Розрахунок загальних припусків робимо по рівняннях:

Z0max=Zmax=0,300+0,084+0,037=0,421 (мм) , (2.12)

Zmin=Zmin=0,075+0,040+0,026=0,141 (мм) , (2.13)

Перевірку правильності розрахунків проводимо по рівнянню :

Z0max−Z0max

=T з−Т д (мм) , (2.14)

0,421−0,141=0,300−0,019;

0,28=0,28.

Розраховуємо найбільшу та найменшу товщина напиленого шару на сторону:

(мм), (2.15)

(мм) (2.16)

(мм) , (2.17)

мм, ( 2.18)

Отже:

tH max=0,511 (мм);

tHmin=0,370 (мм);

32

Приймаємо t H=0,5(мм )

Таблиця 2.8 – Припуски та граничні розміри. Розрахунковий мінімальний припуск на обробку 35:

Маршрут обробки поверхні діаметром

Ø55 k 6(¿+0,002+0,021)¿

Елементи припуску, мкм

Розрахункові величини

Допуск навиконувані

розміри, мкм

Прийняті (округлені)

розміри заготовки по

переходах, мм

Граничний

припуск, мкм

Rz h ΔΣ εприпуску 2Zi, мкм

мінімаль-ного діа-

метра, мм

найбільші

найменші

2Zmax 2Zmin

Напилення 60 35 46,5 0 - 35,137 300 35,69 35,39 - -

Шліфування:попереднє (напів

чистове)10 20 2,17 0 282 35,084 74 35,18 35,106 584 282

попереднє (чистове) 5 15 - 0 64 35,018 30 35,074 35,42 140 64

остаточне (тонке) 3 10 - 0 40 35,002 19 35,021 35,002 70 40

2.7 Розрахунок та призначення режимів попередньої механічної обробки та після нанесення покриття

2.7.1 Розрахунок режимів різання при точінні попередньої механічної обробки

1. Вибір верстатуТак як відновлювана поверхня деталі має діаметр d=35 мм, 55 мм та

довжина валу складає 119мм, то для обробки даного валу обираємо верстат 16К20Ф32.

Вибір інструменту.Обираємо різець прохідний упорний з матеріалу – Т5К10.Геометричні параметри інструменту :φ = 90°,φ1=30 °,

=0°, α=10°λ =0°,ВхН = 25х20.

33

3. Вибір подачі і глибини різання. Вибираємо глибину різання t. Глибина різання t=0,3…0,5, приймаємо - 0,3 мм;

Вибираємо подачу S=0,5-1,2мм/об, приймаємо S=0,4 мм/об, за паспортом верстата S=0,41 мм/об.

4. Знаходимо швидкість різання. При зовнішньому повздовжньому і поперечному точінні:

, (2.19)

де v - швидкість різання; Т – період роботи інструменту до притуплення,

Період стійкості Т= 30 ÷ 60 хв, приймаємо 60 хв.Cv = 350;x = 0,15; y = 0,35 ;m = 0,20;

де Kv – поправочний коефіцієнт, який дорівнює:

K v=K мv · Kп v ·K иv (2.20)

де Kmv- коефіцієнт, який враховує якість оброблюваного матеріалу, який дорівнює:

, (2.21)

Kг –0,8;nv –1;σв – 750 МПа;Кnv – 0,9;Kuv –1;

Тоді:

K v=K мv · Kп v ·K и v=0.8 · 0,9·1=0,576,

Швидкість різання дорівнює:

5.Знаходимо частоту обертання, n.Так, як діаметр оброблюваної поверхні d=35 мм. то маємо:

34

(2.22)

Вибираємо із паспорта верстата менше ближче нормоване значення частоти обертання. Приймаєм за паспортом верстата nд=800об/хв.

6.Знаходимо дійсну швидкість різання.

(мм/хв) , (2.23)7. Визначаємо сили різання

Знаходимо силу Pz .

, [Н] (2.24)

C p=300 ;x = 1;у = 0,75;n = - 0,15.

(2.25)

Kφp = 1,0;Kγp = 1,0;Kλp = 1,0;Krp = 0,93;

(2.26)

(Н) ,

Знаходимо силу Р у.

C p=243 ;x = 0,9;у = 0,6;n = - 0,3.

35

(Н),

Знаходимо силу Р х.

C p=339 ;x = 1;у = 0,5;n = - 0,4.

(Н),

10. Розраховуємо потужність N.

(кВт), (2.27)

11. Розраховуєм основний час.

, (2.28)

(мм), (2.29)

(мм),

де L – розрахункова довжина обробки в напрямку подачі, мм, що дорівнює сумі (l, lвр,lпр);

l – довжина оброблюваної поверхні, мм;lвр– довжина врізання інструменту, мм;lпр– довжина перебігу інструменту, мм;n – кількість обертів шпинделя для верстатів з обертальним рухом, або

число подвійних ходів за хвилину для верстатів з прямолінійним рухом;S – подача за один оберт або один подвійний хід головного руху, мм.

12. Визначення штучно калькуляційного часу:

[хв], (2.30)де - штучний час;

[хв], (2.31)

36

- основний час.

[хв], (2.32)

де L-довжина оброблюваної поверхні;

(2.33)n – оберти точіння;і=1;S – подача (0,7).

- допоміжний час:

,

де - час установлення та зняття деталі (0,6);

- час вмикання верстата; (0,01);

- час на встановлення обертів;

- час на встановлення подачі;

Час на встановлення обертів та подачі приймаємо рівний нулю так їх встанов-лють до початку операції.

- час підведення та відведення інструменту(0,05); - час вимикання верстату(0,01);

- час контролю поверхонь, .

Отже, допоміжний час рівний:

37

- час обслуговування верстату;

[хв] (2.34)

де - час операції:

(2.35)

Звідки час обслуговування:

Тоді знайдемо штучний час:

Знайдемо кількість деталей:

[дет] (2.36)

де - Кількість деталей на рік (1500); - кількість робочих днів (253);

Знайдемо :

(2.37)

де - час наладки верстата (9); - час на додаткові прийоми (7-10).

Отже, штучно калькуляційного час рівний:

38

2.7.2 Розрахунок режимів різання при шліфуванні після нанесення покриття

Операція 030 – шліфувальна (напів чистове).

Оскільки твердість покриття після напилення перевищує HRC 40 то в якості механічної обробки після напилення обираємо абразивну обробку шліфуванням. [12]

Після напилення поверхня характеризується грубою структурою та чешуйчастими нашаруваннями. При шліфуванні в результаті високого тертя зростає температура, що загрожує відшаруванням, та підвищується небезпека виникнення тріщин. Тому слід шліфувати із використанням охолоджуючої рідини.

Для врізного шліфування (напів чистове) поверхонь після напилення Д1 та Д2 вибираєм круг для шліфування – ПП600х90х32, 65 С60П5СМ1К8.

1.Визначаєм швидкість шліфувального круга.V=30−35 м/с. Приймаємо V=35 м/с.2. Визначаємо частоту обертання шліфувального круга:

[м/с], (2.38)

(2.39)

Згідно із паспортними даними шліфувального станка ЗМ163В приймаєм частоту

обертання круга nкр=1200 об /хв.3.Визначаємо дійсну швидкість круга.

4.Визначамо швидкість обертання заготовки.Швидкість обертання деталі швидкість V дет=15−25 м / хв. Приймаємо

V дет=20 м /хв.5. Визначаємо частоту обертання оброблюваної деталі:

(2.40)

де D−¿ діаметр заготовки (55 мм ),(35 мм ).6. Визначаємо глибину шліфуванняt , тобто поперечну подачу круга S.

39

Поперечна подача круга задається: t=S=0,005−0,015. Для напів чистового шліфування t=S=0,015мм/хід стола.

7. Визначаємо ефективну потужність при врізному шліфуванні периферії круга для зовнішнього шліфування.V дет=20 м /хв; Sp=0,015мм/ хід;СN=0,14;r = 0,8; x = 0,8;y = -;q = 0,2; z = 1,0.

(2.42)

8. Визначаємо основний час для дефекту Д1 та Д2:

[хв] , (2.44)

де L - довжина оброблюваної поверхні;h – припуск на обробку (h=0,14мм);t - поперечна подача круга (для напів чистового шліфування t=0,015

мм/хід.);K – коєфіціент точності К = 1,14 при напів чистовому шліфуванні.

Операція 030 – шліфувальна (чистове).Для врізного шліфування (чистове) поверхонь Д1 та Д2 після напів

чистового шліфуваня вибираєм круг для шліфування–ПП600х90х32,65 С40П5СМ1К6.

1.Визначаєм швидкість шліфувального круга.V=30−35 м/с. Приймаємо V=35 м/с.

2. Визначаємо частоту обертання шліфувального круга:

[м/с] , (2.45)

40

(2.46)

Згідно із паспортними даними шліфувального станка ЗМ163В приймаємо частоту

обертання круга nкр=1200 об /хв.3.Визначаємо дійсну швидкість круга.

4.Визначамо швидкість обертання заготовки.Швидкість обертання деталі швидкість V дет=15−25 м / хв. Приймаємо

V дет=20 м /хв.5. Визначаємо частоту обертання оброблюваної деталі:

(2.47)

де D−¿ діаметр заготовки (55 мм ),(35 мм ).6. Визначаємо глибину шліфуванняt , тобто поперечну подачу круга S.Поперечна подача круга задається: t=S=0,005−0,015. Для чистового

шліфування t=S=0,010мм/хід стола.7. Визначаємо ефективну потужність при врізному шліфуванні (чистове)

периферії круга для зовнішнього шліфування.V дет=20 м /хв; Sp=0,010мм/ хід;СN=0,14;r = 0,8; x = 0,8;y = -;q = 0,2; z = 1,0.

8. Визначаємо основний час для дефекту Д1 та Д2:

, (2.50)

де L - довжина оброблюваної поверхні;h – допуск на обробку (h=0,08мм);

41

t - поперечна подача круга (для чистового шліфування t=0,010 мм/хід.);K – коєфіціент точності К = 1,2 при чистовому шліфуванні.

Операція 040 – шліфувальна (тонке).

Для врізного шліфування (тонке) поверхонь Д1 та Д2 після чистового шліфуваня вибираєм круг для шліфування – ПП600х90х32, 65 С25П5СМ1К5.

1.Визначаєм швидкість шліфувального круга.V=30−35 м/с. Приймаємо V=35 м/с.

2. Визначаємо частоту обертання шліфувального круга:

[м/с] (2.51)

(2.52)

Згідно із паспортними даними шліфувального станка ЗМ163В приймаєм частоту

обертання круга nкр=1200 об /хв.

3.Визначаємо дійсну швидкість круга.

4.Визначамо швидкість обертання заготовки.Швидкість обертання деталі швидкість V дет=15−25 м / хв. Приймаємо

V дет=20 м /хв.5. Визначаємо частоту обертання оброблюваної деталі:

(2.53)

де D−¿ діаметр заготовки (55 мм ),(35 мм ).6. Визначаємо глибину шліфуванняt , тобто поперечну подачу круга S.Поперечна подача круга задається: t=S=0,005−0,015. Для чистового

шліфування t=S=0,005мм/хід стола.

42

7. Визначаємо ефективну потужність при врізному шліфуванні (тонке) периферії круга для зовнішнього шліфування.V дет=20 м /хв; Sp=0,005мм/ хід;СN=0,14;r = 0,8; x = 0,8;y = -;q = 0,2; z = 1,0.

(2.55)

8. Визначаємо основний час для дефекту Д1 та Д2:

[хв], (2.57)

де L - довжина оброблюваної поверхні; h – припуск на обробку (h=0,03мм);

t - поперечна подача круга (для тонкого шліфування t=0,005 мм/хід.); K – коєфіціент точності К = 1,4 при тонкому шліфуванні.

2.8 Розрахунок та призначення режимів нанесення покриття

Операція 020 – напилювальна.

Плазмове напилення - це процес нанесення захисного покриття на деталі за допомогою плазмотронів [15].

Принцип плазмового напилення. Між катодом і мідним водоохолоджуваним соплом, що служить анодом, виникає дуга, що нагріває робочий газ, який поступає в сопло пальника та витікає з сопла у вигляді плазмового струменя. В якості робочого газу використовують аргон або азот, до яких іноді додають водень. Порошковий наплавлювальний матеріал подається в сопло струменем транспортуючого інертного газу, нагрівається плазмою і з прискоренням переноситься на поверхню основного матеріалу для утворення покриття. Середня температура плазми на виході з сопла плазмотрона У потоці плазми частинки порошку нагріваються приблизно до 10000 К. Передача теплоти під плазми до порошкових частинок здійснюється в основному теплопровідністю і конвекцією.

При напилюванні якість покриття є більш високою при роботі на середніх та мя’ких режимах, які забезпечується шляхом обрання найбільш раціональних

43

розмірів плазмо утворюючого сопла,яке відповідає визначеному значенню струму. Для стабільного процесу напилювання порошковими матеріалами та збільшення строку служби плазмотрону при використанні в якості катоду вольфрамових електродів діаметром 3 – 5 мм рекомендується витримувати наступні умови: напруга в залежності від використання плазмо утворюючого та транспортуючого (захисного) газу складає 25…35 В – при напиленні у аргоні і 45…55 В – при наплавленні у азоті або вуглекислому газі.I = 144 A, U =27 В.

Для отримання якісного покриття товщина шару, який має бути напилений за один прохід плазмотрона, повинна знаходитися в межах h = 0,02 – 0,1 мм. Згідно з тими ж рекомендаціями рівномірність товщини досягається, якщо кожна наступна смуга покриття перекриває попередню на 40 – 50%.

Для напилення відновлюваної поверхні діаметром D = 55,4(мм); D = 35,4(мм) ми обираємо плазмотрон для напилення зовнішніх поверхонь ПП-6.

Плазмотрон ПП-6 призначений для напилення зовнішніх поверхонь деталей сплавів на основі Fe, Ni та Co. В якості робочого газу використовується чистий аргон (99,995%).

Технічні характеристики плазмотрона:І дп=30-150 (А) – сила струму стиснутої дуги прямої дії;І дк=30-150 (А) – сила струму стиснутої дуги побічної дії;P = 0,5-8 (кг/год) – продуктивність напилення;Фракція присадкрврго порошку рівна 40-250 (мкм);Втрати порошку, %<8;Витрати робочого газу (аргон), 12-20 л/хв.;Витрати охолодження води, >6 л/хв.;Розміри плазмотрону, його діаметр d=56 (мм) та довжина L=98 (мм).Маса m = 1,69 (кг);При наплавленні у аргоні напруга U плазмо утворюючого та

транспортуючого (захисного) газу складає 25…35 В;Для напилення ми використаємо самофлюсуючий сплав на основі нікеля

марка якого ПГ-12Н-01. Твердість 55 - 62 HRC.1.Розрахунок об’єму плями напилювання.

(мм3), (2.58)

де d – діаметр плями напилення (15…25 мм). Приймаємо d=20 мм.h – мінімальна товщина шару, напиленого за один прохід (h=0,02..0,1).

Приймаємо h = 0,1.2.Обчислюємо масу плями.

(г), (2.59)

44

де - густина порошку ( )3.Розраховуємо лінійну швидкість напилення.

(мм/с), (2.60)

де P – продуктивність методу (P = 4 кг/год), 4.Обчислюємо горизонтальну швидкість переміщення плазмотрона .

(мм/с.), (2.61)

(мм/с.), (2.62)

де D – діаметр деталі (D=55 мм , 35 мм ¿К – коефіцієнт перекриття (К=0,45)

5.Швидкість обертання деталі.

(об/с), (2.63)

(об/с), (2.64)

Приймаємо 3 об/с6.Кількість проходів.

(проходів), (2.65)

де H – загальна товщина напиленого шару.

7.Час напилювання.

(2.66)

45

де L – довжина поверхні дефекту 1 та 2 – 31мм,19мм, - продуктивність плазматрону кг/гол.

8.Витрати порошку.

(г) , (2.67)

(г) , (2.68)

де =60% (0,6) коефіцієнт ефективності напилювання,

- діаметр деталі після напилення,

- діаметр деталі до напилення

Так, як ми напилюємо два дефекта , довжина виробу з урахуванням перебігу металізатора, см;

2.9 Режими обробки гальванічних робіт

Операція 025 ЗалізненняУ ремонтному виробництві гальванічні покриття застосовують для

відновлення зношених поверхонь виробу, підвищення їх зносостійкості і в захисно-декоративних цілях.

Найбільшее поширення набули хромування гладке, пористе хромування і осталювання.

У ремонтному виробництві застосовують також мідніння і нікелювання, але вони не є самостійними способами відновлення деталей, а використовуються, головним чином, для створення підшару перед хромуванням.

За основний час при нормуванні гальванічних робіт приймають тривалість покриття.

За допоміжний час при нормуванні приймається час, в перебігу якого здійснюється підготовка устаткування до роботи, а також підготовка виробу для покриття, включаючи транспортування виробів і пристосувань, протирання і знежирення виробів, завантаження і вивантаження виробів, монтаж їх на пристосування, демонтаж і т.д. якщо ці роботи виконуються окремими робітниками, то вони складають теж основний час інших операцій і до складу допоміжного часу не включаються. Таким чином, допоміжний час ділиться на

46

перекриваючий основний час (цей час враховується, але не записується в карту) і неперекриваючий його ( цей час ділиться на перекриваючий основний час (цей час враховується, але не записується в карту) і неперекриваючий його (цей час враховується і записується в карту).

Якщо робітник обслуговує одну ванну, то підготовчо-завершальний і додатковий час перекриваються основним часом і в штучний час не включаються.

Якщо ж один робітник обслуговує декілька ванн – це час враховується і визначається у відсотках до оперативного часу.

Основний час на одне завантаження виробів у ванну визначають за формулою:

t0= 60h γ / САК η (хв.) , (2.69)

t0 =60·1·7800/45·30=6( хв),

де h –товщина осаду покриття на сторону, мм, приймається по таблиці; γ – густина осадженого металу, кг/м3, приймається по таблиці ;З – електрохімічний еквівалент, г/А.год. приймається по таблиці;ДК – катодна густина струму, А/дм2, приймається по таблиці;η – вихід металу по струму в % (коефіцієнт корисної дії ванни),

приймається по таблиці.

У основний час при гальванічних роботах входить також час на декапірування, воно виробляється звичайно в основних ваннах і складає в середньому 0,5-1,0 хв. при хромуванні і 0,5-3,0 хв при осталюванні на одне завантаження виробів у ванну.

Анодну обробку виробів для отримання пористого хромового покриття виробляють в хромовій ванні, при цьому основний час на одне завантаження виробів складає t0 = 5… 10 хв., АК = 40…50 А/дм2, температура електроліту – 50…60°С.

Таблиця 2.9 – Товщина гальванічного покриття на сторону, ммПроцес Призначення покриття Середня

розрахункова товщина, мм

Покриття міддюПокриття міддю

Хромування тверде, гладкеХромування захисно-декоративнеНікелювання

Захист від цементаціїПідшарування перед нікелюванням або хромуваннямВідновлення розмірів

Захист від корозії

Підшаровуй перед хромуванням

0,020-0,0400,003-0,040

0,200-0,500

0,001-0,002

0,015-0,040

47

ОсталюванняХромування пористеЦинкування

Відновлення розмірівВідновлення розмірівЗахист від корозії

1,000 і більше0,120-0,2500,001

ПРИМІТКА: Припуск на шліфування зносостійких покриттів складає 0,02-0,05 γ мм і включається в середню розрахункову товщину покриття.

Таблиця 2.10 – Густина і електрохімічні еквіваленти металів покриттяМетал Густина обложеного

металу кг/м3Електрохімічнийеквівалент, З г/А.ч.

ХромСтальНікельМідьЦинк

69007800880089507100

0,3241,0421,0941,1861,220

Таблиця 2.11 – Густина струму і вихід металу по струмуМетал Катодна густина струму Ак, А/дм2 Вихід металу по струму, η %ХромСтальНікельМідьЦинк

50-7510-500,3-0,51-22

13-1580-909598-9985

Останніми роками для удосконалення процесів хромування і підвищення продуктивності процесу в ремонтному виробництві застосовують:

а) хромування в саморегульованому електроліті; при цьому густина струму підвищується Ак = 75…100 А/дм2 , а вихід металу по струму складає 17-18%.

б) хромування в проточному електроліті; в даному випадку густина струму вже складає Ак = 150-200 А/дм2, а вихід металу по струму – 20-22%.

I = S·40 = 420 [A] (2.70)

2.9.1 Механічна обробка деталей, відновлених залізненнямВироби, відновлювані гальванічними покриттями, підлягають механічній

обробці в період підготовки до нарощування і після нього.

Перед гальванічним покриттям необхідно:1. Проточувати фаски на гострих кромках виробів, або закругляти

кромки в уникненні утворення наростів;2. Шліфувати зношені поверхні виробів для усунення спотворень

геометричної форми і отримання необхідної чистоти.Після гальванічного нарощування:1. Хромування поверхні піддають шліфуванню із швидкістю

обертання виробу V= 15-30 м/хв;

48

2. Поверхні, покриті сталлю, піддають обробці як на токарних, так і на шліфувальних верстатах, залежно від припуску, твердості покриття, необхідної точності, шорсткості поверхні. До твердості НВ 200 покриття добре обробляється різцем, твердіші покриття – різцями з твердих сплавів і шліфуванням.

2.10 Вибір та обґрунтування обладнання і джерел живлення

2.10.1 Вибір матеріалу для напиленняПри плазмовому напилені в якості напилюючи матеріалів використовують

порошки, проволоки і прутки. Найбільш широке використання при плазмовому напилені зазнали саме порошки через слідуючи переваги: однорідна і мілка структура покриття, невисока собівартість, можливість отримання комбінованих покрить [2,4].

Таким чином обираємо для вала плазмове напилення саме порошковими сплавами. Для даного способу напилення найбільш придатним являються порошки сферичної форми грануляцією 5100 мкм.

Для відновлення зношених поверхонь напиленням широке застосування отримали порошкові самофлюсуючі сплави системи Ni – Cr – B – Si, до яких часто додають карбіди, бориди (вольфраму, ванадію, хрому, молібдену) для утворення композиційних сплавів з більш високими фізико-механічними властивостями.

Для напилення візьмемо порошок ПГ-12Н-01, створений на нікелевій основі системи Ni – Cr – B – Si – C – Fe. Його твердість регулюється вмістом C, B, Cr в межах 35 - 40 HRC. Напилені даним порошком поверхні мають допустиму робочу температуру до 800С. Цей порошок використовують для напилення деталей корозійностійких, вуглецевих та інших сталей. Властивість самофлюсування даного порошку обумовлена наявністю в його складі бора і кремнію, які віднімають кисень від окислів.

У якості підшару візьмемо порошок ПГ-12Н-03, який використовується як у якості підшару, так і у якості основного шару покриття поверхні. Даний порошок напилюється товщиною 1 мм на оброблену поверхню. Використовується як зносостійке покриття деталей. Володіє високою стійкістю як в лужних, так і в окислюючи середовищах. Міцність його з’єднання є досить задовільною і складає 50МПа. У зв’язку із вмістом у порошку 45%Ті, покриття з даного порошку має твердість HRC 60.

Таблиця 2.12. – Хімічний склад порошку ПГ-12Н-01C,% B,% Si,% Ni,% Cr,% Fe,%

0.3 – 0,6 1.7 – 2.5 1.2– 3,2 Осн. 8 – 14 1,2– 1,3

2.10.2. Підготовка порошків для напиленняДля нанесення покрить методом плазмового напилення використовують

порошки заданої грануляції: 5 100мкм. Перед напиленням обов’язковим є

49

процес просушування порошку на деках при температурі150 - 200С протягом певного часу (залежить від виду порошку). Наступним етапом є просіювання порошку [10].

2.10.3. Підготовка поверхні під напилення. Деталі, які підлягають напиленню, очищують від бруду, мастила в миючих

засобах типу “Лабонід – 102”, “Лабонід – 103” та інших, після висушують. Критерієм високої зчепленості напиленого шару з підложкою є саме якісна обробка поверхні перед напиленням. Крім миття ще можлива дробоструйна, термічна, механічна обробки.

Термічна обробка (підігрів) помітно активує поверхню підложки.Механічна обробка забезпечує потрібну шорсткість поверхні (точіння,

абразивна обробка).Утворення необхідної шорсткості на поверхні під обробку і подальшу

наплавку є основною підготовчою операцією.Дробоструменева обробка є найраціональнішим методом утворення

потрібної шорсткості поверхні. Використовується металева крихта чавуну з розміром частинок до 2,2мм при тиску 0,5МПа. Тому обираємо дробоструменеву обробку циліндра домкрата перед напиленням з метою отримання потрібної шорсткості поверхні під напилення.

2.10.4 Плазмове нанесення.Після завершення підготовки поверхні деталі під напилення починається

сам процес нанесення покриття. Час між підготовкою і напиленням не повинен перевищувати 2 годин. Напилення здійснюється за п’ять проходів плазмотрона із швидкістю, яка дає отримати товщину напиленого шару 0,1мм. Щоб отримати рівномірний шар напилення, слід забезпечити вихід струменя за край оброблюємої поверхні, а кожен прохід повинен перекривати на ¼ його ширини. Для забезпечення високої якості зчеплення покриття з під ложкою наносять шари, що перекриваються.

Принцип роботи установки для плазмового напилення при використанні порошкових матеріалів полягає у наступному.

Після запуску систем охолодження, вентиляції і живлення з балону через пульт управління в плазмотрон подається плазмоутворюючий газ. Потім кнопкою “Пуск” у роботу включається осцилятор чи блок відпалу, і між катодом (вольфрамовий стержень) і анодом (мідне сопло плазмотрона) виникає плазмовий струмінь (потік), до якого з живильника подається транспортуючим газом порошок. Частки порошку, розплавляючись у плазмі, направляються на відновлюючи поверхню деталі, вдаряючись об яку деформуються, розтікаються і, кристалізуючись, утворюють шар покриття. Після нанесення покриття деталь піддають повільному рівномірному охолодженню з метою зменшення внутрішніх напруг. Найпростішим способом регулювання режиму охолодження напиленої деталі є замотування у термоізоляційний матеріал. Деталь після охолодження піддається механічній обробці з метою доведення її до потрібних розмірів. Так при HRC 40 відбувається обробка деталі різанням, а при HRC 40 слід обробляти поверхню шліфуванням.

50

2.10.5 Обрання обладнання для напилення.Операція 020.Для напилення обираємо установку УМП – 6.Висока якість покриття і повторюваність процесу його нанесення можливі

тільки при використанні допоміжного обладнання, яке забезпечує закріплення і переміщення розпилювача відносно деталі. Майже всі серійні установки газополуменевого, електродугового і плазмового напилення не мають в комплекті обладнання маніпулятора. В умовах виробництва використовують в цій якості токарні верстати або саморобні маніпулятори з різним числом ступенів свободи переміщення деталі відносно розпилювача.

Єдиним повнокомплектним апаратом, що серійно випускається, є напівавтомат плазмового напилення 15В-Б. В напівавтоматі штатної комплектації використовуються установки плазмового напилення УМП-6 або Київ-7, але замість них можна встановити іншу модель обладнання для газотермічного напилення [13,15].

До комплекту напівавтомата входять: камера; маніпулятор переміщення плазмотрона за двома взаємно перпендикулярними координатами, які розміщені в горизонтальній площині; обертач деталі з віссю обертання, яка розміщена в горизонтальній площині; механізована задня бабка; установка плазмового напилення; комплект пристосувань для охорони навколишнього середовища і створення оптимальних санітарно-гігієнічних умов праці оператора; комплект оснащення, що складається з патрона, заднього та переднього центрів; система керування напівавтоматом; шафа для балонів.

Конструкція напівавтомата дає можливість: встановлювати дистанцію напилення до 300 мм, повертати розпилювач у вертикальній площині в межах 120°; здійснювати не менше 120 подвійних ходів розпилювача за годину при нанесенні покриттів; встановлювати пневматичні патрони, обертові центри і інші види оснащення; використовувати механізований привод заднього центра від пневмопривода; завантажувати і розвантажувати напівавтомат важкими деталями (масою до 250 кг) за допомогою цехових засобів.

Процес нанесення покриттів відбувається в автоматичному режимі за попередньо розробленою програмою.

У комплект обладнання для плазмового напилення входять наступні вузли: – плазмотрон;– механізм транспортування порошкових чи дротових матеріалів;– пульт керування, у якому зосереджені вимірювальні, регулюючі і

блокуючи пристрої;– джерело живлення дуги;– джерело і приймач води для охолодження;– комплекс комунікацій, що з’єднують окремі вузли установки і

забезпечують підведення енергії, води і газів до плазмотрона. Струм і газ, які підводять до установки, а також охолоджуюча вода

взаємозв’язані. Їх взаємозв’язок полягає в тому, що електрична схема включення напруги, підведеної до плазмового пальника від джерела струму, заблокована

51

контактами реле тиску, які встановлені в системі охолодження водою, а також контактами реле тиску, які встановлені в системі живлення плазмоутворюючим газом.

У випадку недостатніх витрат та тиску газу чи води спрацьовує відповідне реле і автоматично відключає джерело струму, запобігаючи від розплавлення плазмотрону.

Радіус обслуговування визначається довжиною гнучкого кабелю, який забезпечує підведення струму і охолоджуючої води до плазмотрона.

Для напилення даної деталі обираємо плазмотрон ПП-6, в якому для напилення використовуються лише порошкові матеріали. Для даної установки найкращім плазмоутворюючим газом є аргон.

Дану установку застосовують для напилення зовнішніх і внутрішніх поверхонь циліндричних деталей.

Джерелами живлення даної установки використовують два зварювальних перетворювача ПСО-500 або випрямляч ВКС-500 (який обираємо ми із-за вищого ККД ), які дозволяють у широких межах змінювати напругу, яка підводиться до плазмотрона, і забезпечувати потрібний режим роботи.

Продуктивність даної установки 30 кВА, ККД=75%, коефіцієнт використання матеріалів 60 – 80%, продуктивність напилення 0.2…2 кг/год.

Параметри умов введення матеріалу який розпилюєтьсяГрануляція частинок порошку при напилені має велике значення і впливає

на якість та фізико-механічні властивості напиленого шару [2,3].Так при плазмовому напилені середній діаметр таких частинок складає

10200 мкм.До параметрів, які характеризують введення порошку, належить швидкість

його подачі у розпилювач; швидкість оцінюють витратою порошку (вона складає 0,25 2г/с); стабільність подачі порошку знаходиться в межах 5 7%.

Витрати газу на подачу порошку складає 10% від витрати плазмоутворюючого газу. Таким чином: 4 м2/год 0,1 = 0,4 м2/год.

Збільшення витрати транспортуючого газу полегшує подачу порошку. Попередній підігрів порошку впливає на степінь нагріву порошку у плазмовому струмені.

2.10.6 Розрахунок трифазного трансформатора випрямляча типу ВДВихідні дані для розрахунку. Номінальний зварювальний струм І 2ном

=500 А. Напруга неробочого ходу U20=69 В. Номінальна робоча напруга U2ном=60 В. Кількість витків вториної обмотки W2=40. Обмотувальні приводи: для первиної обмотки – алюмінієвий дріт марки АПСД; для вторинної обмотки – шина алюмінієва марки АПСД.

1. Максимальний індуктивний опір, який забезпечує отримання номінального зварювального струму, Ом:

[Ом], (2.70)

52

2. Довжина набору пакета магнітопроводу, см:

[см],

(2.71)

(см),

де - відношення довжини набору магнітопровіду

до ширини його пластини (рис.1);

- кількість витків вторинної обмотки;

- коефіцієнт, що знаходиться за формулою:

(2.72)

де – фазна напруга первиної обмотки; – коефіцієнт трансформації;

– частота мережі, Гц;

– індукція у магнітопроводі трансформатора, що дорівнює 1,6 –1,7 Тл;

– коефіцієнт заповнення магнітопроводу сталлю рівний 0,94–0,97.

(2.73)

53

де – переріз витка первинної обмотки (береться з паспорта) і дорівнює 0,0812см²; v = 2.5 – відношення висоти перерізу первиної обмотки h до її

ширини

(2.74)

де – коефіцієнт збільшення перерізу витка певиної обмотки ( для проводу АПСД дорівнює 1,14– 1,35);

– коефіцієнти розбухання обмотки по ширині та висоті що

дорівнюють відповідно 1,12 та 1,15; k – коефіцієнт трансформації.Ширина віна магнітопроводу , см;

[см], (2.75)

де – відстань між стрижнем магнітопроводу та котушками, що дорівнює 0,75 – 1 см;

– відстань між котушками , становить 1 – 1,3 см.

3. Провідність від середнього до крайнього стрижня магнітної системи віднесена до одиниці довжини стрижнів , що залежать від відношення ширини

вікна до довжини набору магнітопроводу та враховує вип’ячення магнітних силових ліній у вікні трансформатора:

(2.76)

54

4. Висота перерізу котушки первинної обмотки, см;

[см], (2.76)

(см),

5. Висота перерізу котушки вторинної обмотки, см:

[см], (2.77)

(см),

де,

[см], (2.78)

(см),

– коефіцієнт збільшення перерізу витка вторинної обмотки за разунок ізоляції ( для проводу АПСД дорівнює 1,14-1,35 залежно від перерізу провода);

– перерз витка вторинної обмотки ( береться з паспорта), що дорівнює 0,518 см².

6.Ширина перерізу котушки вторинної обмотки, см:

[см], (2.79)

(см),

55

де – відстань між стрижнем магнітопроводу та котушками, що дорівнюють 0,75 – 1 см,

– відстань між котушками , що дорівнють 1–1,3 см.

7. Ширина пластини магнітопроводу, см:

[см], (2.80)

(см),

8. Середня довжинна витка витка котушки первиної обмотки, см:

[см], (2.81)

(см),

вторинної обмотки , см:

[см], (2.82)

(см),

де – відстані між магнітопроводом та котушками в лобових частинах, і дорівнють 1,5–2 см, – радіус намотки котушок, що дорівнюють1,5 – 2 см.

9. Індукивний опір лобових частин обмоток трансформатора залежить від потоку розсіяння, зв’язаного з котушкою власної фази і не залежить від відстані Х між котушками:

Індуктивний опір лобових частин, Ом:середньої фази:

[Ом], (2.83)

(Ом),

56

Оскільки

Крайньої фази:

[Ом], (2.84)

(Ом), (2.85)

де,(см),

(2.86)

Середні геометричні відстані, см:

(см),

[см], (2.88)

(см),

[см], (2.89)

(см),

57

[см], (2.90)

(см),

де [см] (2.91)

(см),

10. Максимальна відстань між котушками

[см], (2.92)

(см),

де (Гн/м) (2.93)

2.10.7 Контроль якості напиленого покриттяЯкість газотермічних покриттів залежить від підготовки поверхні, яка напилюється. [11]Ефективність технологічного процесу нанесення покриття

характеризується, у першу чергу, якістю покриття, коефіцієнтом використання матеріалу, який розпилюється, та енергії, що використана при цьому, а також продуктивністю процесу. Відома значна кількість параметрів, які залежно від функціонального призначення покриття можуть характеризувати його якість.

58

Але, в більшості випадків, достатнім є визначення кількох основних показників якості, до яких відносяться: товщина (або різнотовщинність) покриття, міцність зчеплення покриття з основою, міцність газотермічного покриття, пористість покриття, твердість (мікротвердість) матеріалу покриття.

При газотермічному нанесенні покриття найпоширенішими методами вимірювання товщини покриття є неруйнючі методи – метод прямого вимірювання, метод вимірювання мас, відривний магнітний метод, індукційний магнітний метод, електромагнітний метод (вихрових струмів) тощо. Широко використовуються також руйнуючі методи – металографічний, гравіметричний, струменевий, крапельний, струменево-періодичний, струменево-об’ємний, термоелектричний.

Методи визначення міцності зчеплення покриття з основою поділяються на якісні та кількісні. Основними методами визначення міцності зчеплення газотермічного покриття з основою є кількісні методи: клейовий метод та метод відривання штифта. Можливо використання якісних методів: полірування, навивання, нанесння сітки подряпин, втискування, тертя, нагрівання та ін. Аналогічні методи використовуються і при ВКНП. До них додаються кількісні методи ультрацентрофугування та відшаровування, а також якісний метод дослідження кінетики нестаціонарного ревипаровування атомів металу при формуванні плівок у вакуумі. Пористість всіх видів покриттів зазвичай визначається методомгідростатичного зважування. При ВКНП та ГТНП використовуються такожкорозійні методи, метод ртутної порометрії.

Твердість покриття визначають за відомими методиками Вікерса, Роквела, Бринеля. Мікротвердість за стандартизованою методикою визначається втискуванням у визначені ділянки покриття алмазної піраміди на спеціальних приладах типу ПМТ-3.

Окрім основних, згаданих вище, параметрів якості визначальними, в окремих випадках, можуть бути газопроникність, шорсткість, блиск покриття, стійкість до спрацьовування, корозійна стійкість, електрофізичні властивості покриття та ін. Відомі методики визначення цих параметрів.

Коефіцієнт використання матеріалу при газотермічному напиленні – коефіцієнт, що є відношенням маси матеріалу, який був напилений, до маси матеріалу, який був використаний для створення покриття.

Зазначені показники якості покриття та ефективності технологічного процесу можуть бути параметрами оптимізації при відпрацьовуванні технологічного процесу.

2.11 Нормування операцій відновлення

У машинобудуванні розрізняють три методи нормування: технічний розрахунок за нормативами; порівняння і розрахунок за укрупненими типовими нормативами; встановлення норм на основі вивчення затрат робочого часу. Користуючись першим методом, тривалість операції встановлюють розрахунковим способом за мікроелементами на основі аналізу послідовності і

59

змісту дій робітника і верстата. За другим методом норму часу визначають наближено, за укрупненими типовими нормативами. Його застосовують в одиничному і малосерійному виробництвах. За третім методом норму часу встановлюють на основі хронометражу. Цей метод має особливе значення для вивчення і узагальнення передових прийомів праці, а також для розробки нормативів, необхідних для встановлення технічно обґрунтованих норм розрахунковим способом. [12]

Для нормування в кожному конкретному випадку необхідно кори-стуватися довідковою літературою. Розряд роботи для кожної операції встановлюють за тарифно-кваліфікаційним довідником на основі змісту й характеру виконуваної роботи.

Технічне нормування, що ґрунтується на застосуванні високих режимів роботи устаткування, раціональних формах організації праці і використанні передового досвіду новаторів виробництва, сприяє високій продуктивності праці, зниженню собівартості продукції й підвищенню рентабельності підприємства. Разом з тим на деяких підприємствах і виробничих дільницях застосовують дослідно-статистичні норми, їх встановлюють з урахуванням особистого досвіду нормувальника або за даними про фактичні затрати робочого часу на аналогічні роботи, що відбивають застосування застарілої технології виробництва.

Технічною нормою часу є час, встановлений для виконання певної роботи (операції), виходячи із застосування прогресивних методів праці, повного

використання виробничих можливостей (устаткування, площ) і врахування передового досвіду новаторів виробництва.

Технічну норму часу не можна розглядати як межу продуктивності праці для даної роботи, оскільки її встановлюють у певних організаційно-технічних умовах.

На основі норми часу визначають норму виробітку, тобто кількість продукції в штуках, метрах, тоннах т. п., яка має бути вироблена за одиницю часу (годину, зміну).

Затрати робочого часу поділяються на час роботи і час перерв у роботі.Час роботи складається з підготовчо-заключного часу, оперативного

(технологічного і допоміжного) часу та часу обслуговування робочого місця.Час перерв у роботі складається з перерв, які залежать від робітника

(відпочинок, природні потреби та ін.) і які не залежать від нього (відсутність електроенергії тощо).

Підготовчо-заключний час — час, витрачаємий робітником на озна-йомлення з роботою, підготовку до роботи (налагодження верстата, пристроїв та інструментів для виготовлення деталей), а також на виконання дій, пов'язаних із закінченням даної роботи (знімання з верстата і повернення пристроїв та інструменту; здавання оброблених заготовок). Цей час повторюється з кожною партією оброблюваних деталей і не залежить від розміру партії.

Технологічний (основний) час — час, затрачуваний безпосередньо на виготовлення деталі, тобто на зміну форми, розмірів, стану заготовки і т. д.

60

Технологічний час залежно від ступеня участі робітника може бути ручним, машинно-ручним або машинним. [5, 12]

Ручним називають час, затрачуваний на обробку деталі без застосування механізму (ручне обпилювання, рубання зубилом та ін.).

Машинно-ручний час — час, затрачуваний на обробку деталей за допомогою механізму, але за безпосередньою участю робітника (робота на верстаті з ручною подачею).

Машинний час — час, затрачуваний на обробку деталі механізмом під наглядом робітника.

Допоміжний час — час, затрачуваний на різні допоміжні дії робітника, безпосередньо пов'язані з основною роботою: установлення, закріплення і знімання оброблюваної деталі, пуск і зупинення верстата, вимірювання, зміна режиму роботи тощо.

Оперативний час — сума технологічного і допоміжного часу.Час обслуговування робочого місця — час, затрачуваний робітником на

догляд за своїм робочим місцем протягом усього часу виконання даної роботи (догляд за устаткуванням, оснащенням і т. д.). Він складається з часу організаційного обслуговування (огляд, змащування, очищення верстата і т. п.), часу технічного обслуговування (підналагодження верстата, заміна, заточування, підналагодження різального інструменту). У серійному виробництві цей час становить 3 % оперативного.

2.11.1 Розрахунок норм часу мийної операціїОперація 005 - МийнаТо на мийну операцію берться в межах 10…30 хв., приймаємо То =30 хв., під

час миття в мийну машину завантажується одночасно 35 деталей.Допоміжни час Тдоп визначається як сума допоміжних часів і визначається :

Тдоп = Тдоп1 + Тдоп2 + …+ Тдоп і; (2.94)

Де Тдоп1 , Тдоп2 , Тдоп і – час, що витрачається на прийоми, які необхідно виконати щоб обробка була можливою ( вимкнення і ввімкнення обладнання, підвід інструменту , тощо).

Тдоп приймається 15% від То, тоді Тдоп = 4,5 (хв.).;

Топ – оперативний час, визначається як сума основного і допоміжного часів Топ = То + Тдоп. Це є необхідним, тому що наступні елементи штучно-калькуляційного часу розраховуються як відсоток від операційного часу.

Топ = То + Тдоп = 30 + 4,5 = 34,5 (хв.);

Тобс - це час обслуговування. Він складається з часу технічного обслуговування Тт.опбс (змащення вузлів, прибирання) основного часу, і часу

61

організаційного обслуговування ( вивчення документації, тощо), який знаходиться в як відсоток від оперативного часу. Твідп – час відпочинку.

Тобс + Твідп = 6,5% Топ = 2,24 (хв.);

Підготовчо заключний час Тп-з теж знаходиться як сума часів:

Тп-з = Тп-з1 + Тп-з2 + …+ Тп –з і; (2.95)

І витрачається на переналагодження обладнання, встановлення додаткового обладнання, отримання інструменту, тощо. Цей час приймається з відповідних довідників.

Тп-з1 - нормативно-підготовчий час на підготовку обладнання і пристосування 9 (хв.); Тп-з2 – отримання мийної суміші і пристосувань до початку і видача після закінчення миття 7 (хв.).

Тп-з = 9 +7 = 16 (хв.).

У партії запуску кількість деталей 35 (штук).

Тоді Тшт-к = 30 + 4,5 + 2,24 +

2.11.2 Технічне нормування операцій відновлення

Норми часу за розрахунково-аналітичним методом визначаються за наступною формулою:

[хв] , (2.96)

де nдет – кількість деталей у партії запуску;

[хв], (2.97)

де t0– основний час, визначається за формулами, наприклад:

[хв] . (2.98)

Для інших видів обробки просто змінюється тип подачі і у чисельник додаються поправочні коефіцієнти. [5,4]

62

Таблиця 2.13 – Початкові відомості№ Назва операції d,

ммL, мм

S, мм/об(νг, мм/с; Yпр,

м/хв)

n, хв-1

(ωдет, с-1; Yоб, м/хв)

i (n) nдет

005 Мийна - - - - - 35010 Дефектувальна 34,35,55 31,19,12 - - - 35

015 Термічна - - - - 35

020 Токарна 55, 31 0.41 800 1 35

025 Напилювальна 35,55 19,31 2,02 11,7 1 35

030 Залізнення 34 12 - - 35035 Шліфування 34 12 - - 35040 Шліфувальна 35,55 31,19 37,6 1144 4 35045 Шліфувальна 35,55 31,19 37.6 1144 5 35

050 Контрольна 34, 35,55 31,19,12 - - - 35 Таблиця 2.14 – Розрахунок основного часу, хв.

№ Розрахунок за формулами

005 3,0

010 3,0

015 3,2020 0,1025 3,75030 6035 1,2040 1,4

045 1,2050 3,0

Операція 010 – Дефектувальна:Т осн= 3(хв) ;Т доп= 0,24 (хв) ;

63

Топ = 3,24(хв) ;Твідп.+обс.= Топ. ∙ 6,5% = 3,24∙ 6,5%= 0,21 (хв);

Т п−з = 8+ 10 = 18 (хв);

тоді Т шт−к = 3 + 0,24+ 0,21 + 18/35 = 3,77 (хв).Операція 025– Термічна (відпуск):

Відпуск виконуємо в індукційній печі, тривалість витримки при цій температурі Т о=1,8-4(хв)приймаємо Т о=3,2 (хв), охолоджуючи на повітрі;

Тдоп приймається 10 % від Тосн ,тоді Тдоп = 0,32 (хв),

Топ = То + Тдоп =3,2 +0,32 = 3,52 (хв);

Тобс і Твідпприймаємо 6,5 % від Топ,

Тоді Тобс +Твідп= 6,5% ∙ 3,52= 0,23 (хв),

Т п−з=Тп− з 1+Тп− з 2 ,. (2.99)

Тп-з1 –норматив підготовчо-заключного часу на наладку печі і пристосування 9( хв); Тп-з2 – отримання деталі і пристосувань до початку і видача після закінчення обробки 10 (хв.).

Т п−з = 9 + 10 = 19( хв),

Тоді Т шт−к = 3,2 + 0,32 + 0,23+ 19/56 = 4,09 (хв),

Операція 045 – Контрольна:Т осн= 3(хв) ;Т доп= 0,24 (хв) ; Топ = 3,24(хв) ;

Твідп.+обс.= Топ. ∙ 6,5% = 3,24∙ 6,5%= 0,21 (хв);

Т п−з = 8+ 10 = 18 (хв);

тоді Т шт−к = 3 + 0,24+ 0,21 + 18/35 = 3,77 (хв.)

Таблиця 2.15 – Норми часу№ Назваоперації tо tдоп tоп tобсл+ tвідп Тшт Тп-з Тшт-к nдет

005 Мийна 3,0 0,45 3,45 0,224 3,674 16 3,68 35

10 Дефектувальна 3 0,24 3,24 0,21 3,45 18 3,77 35015 Термічна 3,2 0,32 3,52 0,23 3,75 19 4,09 35

020 Токарна 0,1 0,41 0,6 0,65 0,6 18 1,54 35

64025 Напилювання 3,75 - - - - - - 35030 Залізнення 6 - - - - - - 35

35 Шліфування 1,2 - - - - - - 35

040 Шліфувальна 1,4 - - - - - - 35

045 Шліфувальна 1,2 - - - - - - 35

050 Контрольна 3 0,24 3,24 0,21 3,45 18 3,77 35

3 ДОСЛІДЖЕНЯ ЯКОСТІ ВІДНОВЛЕННЯ ВАЛ-ШЕСТЕРНІ

У завдання досліджень входило вибір матеріалу покриття, розробка та вибір оптимальної технології і параметрів відновлення, при яких можна відновлювати шийки під підшипники вал-шестерені.

Рисунок 3.1 – Діаграма якості

Найбільш поширений в даний час спосіб відновлення шийок під підшипники включає наступні технологічні операції: 1) напилювання; 2) наплавлення різними способами; 3) обточування до необхідного розміру зовнішнього діаметра; 4) обкочування; 5)поверхневу термічну обробку.Метод напилювання дозволив реалізувати прийом, який може забезпечити зміцнення поверхні за допомогою напиленого покриття. Запропонований спосіб відновлення вал-шестерні який включає термообробку. Попередню механічну обробку. На шийку наносили покриття товщиною, яке не перевищує величину номінального розміру. При цьому враховували припуск. Потім виконувалось точіння і шліфування.

65

Суть розробленої технології полягає в тому, що при відновленні на пилюванням, можна комбінувати різні матеріали, що в свою чергу буде змінювати властивість робочої поверхні , а саме стійкість до зношування, при цьому збільшується робочий ресурс.

4 ОХОРОНА ПРАЦІ

4.1 Аналіз умов праці

Дільниця відновлення призначена для робіт, пов’язаних з відновленням зношених деталей. На даній ділянці на зношену поверхню напилюють розплавлений шар металу. На ділянці виконують слідуючі роботи: підготовка деталі для напилення, плазмове напилення.

При виконанні напилення металів на працюючих можуть діяти шкідливі і небезпечні виробничі фактори(ШВФ і НВФ).

В зону дихання можуть поступати аерозолі які містять в складі твердої фази окисли різних металів (марганцю, хрому, нікелю, міді, титану, алюмінію, заліза та ін.) та іх окисли та інщі з’єднання, а також токсичні гази (окис вуглицю, озон, окисли азоту та ін.).

Дія на організм шкідливих речовин, що виділяється, може стати причиною гострих і хронічних професійних захворювань і отруєнь.

НВФ і ШВФ на даній ділянці вказані в таблиці 4.1

Таблиця 4.1 Характеристика робіт по напиленню і наплавленню по небезпечним і шкідливим виробничим факторам.

Вид

и ро

біт

Шкідливі виробничі фактори Небезпечні виробничі фактори

Шкі

длив

і ре

чови

ни

Опроміненя в

Опт. діапазоні

Шум

Уль

траз

вук

Ста

т. Н

аван

таж

. Н

а ру

ку

Елек

тр. с

трум

Іскр

и, б

ризг

и,

вики

диро

зпла

вле-

ного

мет

алу

Руха

ючі

мех

аніз

ми

і вир

оби

Уль

траф

іо-

лето

ве

Вид

име

Інф

раче

рвон

е

Наплав

.

ХХ Х ХХ Х - - Х ХХ Х Х

Напил. ХХ ХХ Х Х ХХ ХХ - ХХ ХХ Х

66

Згідно ГОСТу 12.0.003 - 74, а також табл. 4.1 на ділянці присутні слідуючі небезпечні і шкідливі виробничі фактори:

1. Фізичні небезпечні і шкідливі виробничі фактори:підвищена (понижена) температура поверхней обладнання, матеріалів (нагрів відновлюваної деталі) ;рухомі машини і механізми, рухомі частини виробничого обладнання;підвищений рівень шуму на робочиму місці;підвищений рівень ультразвуку;гострі кромки і шорсткість поверхонь заготовок, інструментів і обладнання;підвищена напруженість електричного поля;підвищений рівень ултрафіолетової радіації. 2. Хімічні ШВФ і НВФ:

3. Психофізіологічні ШВФ і НВФ:фізичні перевнтаження;нервово - психічні

перевантаження (монотонність праці).

4.2 Виробнича санітарія

Виробничі приміщеня для повинні відповідати вимогам СНИП 11 - 90 - 81, СН 245 - 71, а також санітарним правилам.Обробка металів повинна виконуватись в спеціальних приміщеннях або ізольованих ділянках цеху. Площа приміщення, незайнята обладнанням, повинна бути не менше 10 м2 на кожного працюючого. Примішеня повинні мати звукопоглинаючу обшивку, розраховану на зниження високочастотного шуму. Основний захист від вібрації - створення вібробезпечного обладнання.

Таблиця 4.2 Нормування вібраційВиди

вібрації

Напрям

дії

Нормовані значення

віброприскорення віброшвидкість

м/с2 ДБ м/с* 0,01 ДБ

Локальна Za, YA, ХД 2 126 2 112

Загальна Zо, Yо, Хо 0,1 100 0,2 92

4.З Пожежна безпека

Роботи повині проводитись відповідно до СНІП 2- 90-81, СНІП 2- 2-80 з "Типовими правилами пожежної безпеки для промислових підприємств".

Дільниця відноситься до категорії "Г" виробництв по пожежній та вибуховій безпеці.

Приміщення повинно бути побудоване з елементів конструкцій по 4-й категорії протипожежної безпеки (протипожежна стійкість не менше 2 годин).

67

Характеристики речовин і матеріалів, які знаходяться в приміщенні - негорючі речовини і матеріали в гарячому або розплавленому стані, прцес обробки яких супрводженням виділення променевої теплоти іскор і вогнища; горючі гази, рідини і тверді речовини, які спалюються або утилізуються в якості палива.

В таблиці 4.3 вказані мінімальні межі вогнестійкості конструкцій ремонтного цеху та максимальні межі розповсюдження вогню по ним.

Таблиця 4.3

С

тупі

нь в

огне

стій

кост

і Мінімальні межі вогнестійкості конструкцій, год. (над рискою) максимальні межі розповсюдження вогню по ним, см

Стіни

Кол

они

Дра

бинн

іпл

ощад

ки

П

лити

,

нас

тили

Елементипокрить

несу

чі

само

несу

чі

Зовн

ішні

не

сучі

Вну

тріш

ні

несу

чі Плити, настили

Балки, ферми, арки

1 2,5/0 1,25/0 0,5/0 0,5/0 2,5/0 1/0 1/0 0,5/0 0,5/0

В будівлях 1-го ступеня вогнестійкості допускається застосування перегородок із гіпсокартонних листів з кіркасами з негорючих матеріалів з межами вогнестійкості не менше 1 і 0,5 год.

В приміщенні повинні бути засоби пожежогасіння:пожарні крани; вогнегасники ;пісок;пожежні щити.

4.4 Техніка безпеки

Для обезжирювання деталей перед напиленням не дозволяється застосовувати трихлоретилен, при взаємодії з азотм може утворитися фосген.

Для робіт в замкнутих ємкостях допускаються лише працівники чоловічої статі не молодше 20 років з кваліфікаційною групою по ТБ не нижче 2-ї, які не мають медицинських протипоказань.

Приміщення відноситься до приміщень з особливою небезпекою, так, як одночасно маємо в наявності слідуючі умови підвищеної небезпеки, наявність струмопровідного пилу; наявність струмопровідної підлоги;можливість одночасного дотику до металевих частин конструкцій і обладнання. Основними методами захисту від ураження електричним струмом є: забезпечення непідступності до струмопровідних частин, які знаходяться під напругою від випадкового дотику.

68

Усунення небезпеки ураження при наявності напруги на корпусах, і інших частинах електрообладнання, а також подвійної ізоляції на інструментах;

Проведення профілактичних випробувань на електричну міцність; організація безпеки електроустановок.

Заходи захисту від ураження електричним стумом:від короткого замикання (плавкі запобіжники);нульовий захист (живлення пускачів двигуна подач муфт "вліво","вправо","вперед", "назад" через свої НВ контакти).

4.5 Розрахунок занулення установки

а) Розрахунок занулення відключаючи здатність.Максимальна потужність установки становить ЗО кВт; відстань (L,) від

трансформаторної підстанції до місця підключення складає. LJ = 200 м.; довжина внутрішньої лінії підключення (L2) становить: L2 = 27 м.

Вибираємо масляний трансформатор Р т ~ 63 кВт з первинною напругою 6... 10 кВт. Визначимо робочий струм Un = 380 В — напруга живлення

верстата. Тоді, ІР=63 х 10 / 1.73 < 380 = 957 АВибираємо чотирьохжильний алюмінієвий кабель прокладений у повітрі,

переріз жили 8ф = 35 мм., допустимі струмові навантаження складають 95 А Визначимо активні опори фазних проводів за формулою:

Rф=Ra (Li/L1ф + L/Sф) [Ом] (4.1)

де Rа 0,028 Ом мм2 /м — питомий опір алюмінію;

Тоді, Rф =0.028(200/35 + 27/4) = 0.349 Ом.

Приймаємо значення індуктивного опору повітряної лінії Х1= 0.6 Ом/см і внутрішньої лінії Х2 =0.3 Ом/км.

Тоді, індуктивний опір петлі " фаза -нуль" складає:

Х1 = 2(L1 ·0,2+L2 ·0,27) [Ом], (4.2)

Х1= 2 (0.6·0.2+ 0.3·0.027) = 0.256 Ом,

Враховуючи вимоги ПУЄ: RH < 2 Щ, приймаємо переріз нульових проводів SHI 35 мм і SH2 2.5 мм ,

які виконано із алюмінію. Значення активного опору нульових дротів:

RH =р(Li / SHI + Ц / SH2) [Ом], (4.3)

RH= 0.028 (200 / 35 + 27/ 2.5) - 0.462 Ом.

69

Знайдемо комплексний опір петлі" фаза — нуль":

Zn = V ( RH + R-ф)2 + X,2) [Ом], (4.4)

Zn = (40.462 + 0.349)2 + 0.256= 0.85 (Ом), Сум короткого замикання складе:

Ік 3=220/Z + Zn [А], (4.5)

Ік 3= 220/ 0.412-0.85 = 274.26 (А)

де Z т / 3 = 0.412 Ом - комплексний опір трансформатора;

Перевірка виконання умови:

Ікз/Ін=274.26/88.05=3.12 > 3 (4.6)

Умова виконується, і це гарантує спрацювання захисту.

б) Розрахунок максимальної величини напруги дотику.Схема занулення, розрахована тільки на відключаючу здатність, не ,

гарантує необхідну безпеку роботи, тому що до спрацювання захисту на корпусі може появитися потенціал, який перевищує допустимий.

Розрахуємо значення комплексного опору нульового дроту, враховуючи, що значення індуктивного опору дорівнює половині індуктивного опору петлі " фаза—нуль":

Х = X / 2=0.256 /2=0.128[0м], (4.7)

Z2 + Xn2 = V0.4622 +0.256 2 =0.528 [0м], (4.8)

Напруга дотику без врахування повторного заземлення нульових проводів:

Unp=IK3 xZ н=274.26 х 0.528 = 144.84 (В), (4.9)

що значно перевищує гранично допустиме значення (36 В), тобто умова безпеки не виконується.

Для її виконання потрібно повторне заземлення нульового дроту, опір якого складе:

Rn =Uпду· Rо –Undv [Ом], (4.10)

Rn =36·4/ 144.84-36 = 3.320 (м),

70

де Undv=36 В - час вітливу струму більше lc; Ro ~ 4 Ом - мережа живлення напругою 380/220 В;

в) Розрахунок опору повторного заземлення нульового проводу.В якості вертикальних електродів приймемо стальний пруток діаметром d

= 14 мм. і довжиною L = 4 м. Глибина закладання h = 0.8 м., електроди розташовані в ряд.

Визначимо величину t:

t = L/ 2 + h = 4/ 2 + 0.8 = 2.8 (м), (4.11)

Розрахунковий питомий опір грунту складає:

Р = Рвимір·Ф [Ом], (4.12)

Р = 30·1 (Ом),

де Рвимір=30 (Ом)- питомий опір гранту, одержаний вимірюванням; Фі = 1 .-кліматичний коефіцієнт, який залежить від умови

вимірювання;

Опір одного електрода визначаємо за формулою:

RB=0.366(р/L)lg(2L/d)+0.5lg(4t+L/4t-L)][Ом], (4.13)

RB =0.366(36/4) lg (2x4/0.014) + +0.51g (4x2.8+4 / 4x2.8-4)] = 9.62 (Ом),

Кількість вертикальних електродів

n =Re/R [шт], (4.14)

n= 9.62/332 =2.89 (шт),

Знаходимо добуток близький до отриманого значення n = 2.89 - це буде n = 4 - числозаземлювачів,

де [a/L = 1,]b = 0.73 х 4 = 2.92 — коефіцієнт використання вертикальних електродів.

Практично, після визначення кількості вертикальних електродів можна припинити розрахунок, тому що ця кількість визначається з врахуванням опору повторного заземлення Rn і значить сумарне значення RB + RC не може перевищувати Rn = 3.32 Ом

71

В якості з'єднувальної стрічки приймаємо стальну полоску перерізом S = 244 мм при розмірах: b х h = 8 * 3 довжина розраховується за формулою:

L = 1.05а (п - 1) [мм], (4.14)

L= 1.05 х 4 (4 - 1) =12.6 (мм),

Опір полоски розраховується за формулою:

Rе= 0.366 (p/Le) lg (2U2/bxt) ) [Ом], (4.15)

Rе =0.366 (36 / 12.6) lg (2 x 126і / 0.003 x 2.8) = 4.78 (Ом), Опір повторною заземлення нульового провода розрахуємо за формулою:

R= Re·b/Rn) [Ом], (4.16)

R=9.62· 4.78/9.62 х 0, 89+4.78 х 4 х 0.73 = 0.64(Ом),

Напруга дотику при R = 0.64 Ом,

Unp=I кз х ZH(R n/Ro+ R n) [В], (4.16)

Unp = 274.26x 0.528 x(0.64 / 4 x 0.64) = 35.2(В). Отже, умова безпеки Unp= 35.2 В <= Unp= 36 В виконується.

72

ВИСНОВКИ

В процесі експлуатації коробки відбору потужності головним чином іде процес зношування вузлів і деталей. Тому для подальшої безпечної експлуатації коробки вібору потужності необхідна заміна зношених деталей новими. Купівля нових деталей потребує великих коштів. Для того, щоб продовжити термін служби коробки передач, в пригоді стає відновлення деталей в умовах існуючого підприємства.

В бакалаврській дипломній роботі викладено основні положення технологічного процесу відновлення вала шестерні коробки відбору потужності. Відновлення деталей методом плазмового напилення, та залізнення дозволить продовжити термін служби деталей на 50-70%. Це, в свою чергу, призведе покращення наступних показників:

- скорочення витрат на нові інструменти за рахунок збільшення терміну служби деталей;

- зменшення забруднення навколишнього середовища.З економічної точки зору відновлення вала методом плазмового напилення

дозволить завантажити підприємство, що дасть економічний ефект від впровадження технології.

Для забезпечення раціонального процесу напилення було розроблено та обране відповідне механічне та допоміжне обладнання, яке дає змогу забезпечити високу продуктивність напилення, зменшити трудомісткість та витрати часу.

Для напилення запропонованої деталі «вал-шестерня», обрано плазмове порошкове напилення і проведено необхідні розрахунки.

В якості механічного та допоміжного обладнання вибрано, розроблено та обраховано наступне:

- верстат для автоматичного обертання деталі під напилення 15ВБ;- плазмотрон марки «ПП-06»;- установка нанесення гальванічних покритів УГЗП-500- інструмент для механічної обробки (шліфувальний круг)

63С40П5СМ1К6.

73

Отже, підводячи підсумки, дійшов висновку, що обраний технологічний процес напилення є раціональним та економічно вигідним

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Савуляк В.І Ремонт та відновлення деталей машин та апаратів. Методичні вказівки до виконання курсових проектів / В.І. Савуляк. - Вінниця: ВНТУ [Електронний ресурс], 2009.

2. Савуляк B.І, Технічне нормування в ремонтному виробництві / В.І. Савуляк С.П. Білошицький. - Вінниця: ВНТУ [Електронний ресурс], 2009.

3. Канарчук B.C. Основи технічного обслуговування і ремонту автомобілів. У. З кн. Кн. 3. Ремонт транспортних засобів: Підручник / В.Є.Канарчук, О.А.Дудченко, А.Д. Чигрінець.—К.: Вища школа, 1994. - 599с: ил.

4. Гайдамак О.Л. Вузли та деталі ремонтного виробництва автотракторної техніки. Лабораторний практикум / О.Л. Гайдамак, В.І.Савуляк. - Вінниця: ВНТУ, 2006. - 92 с.

5. Ремонт машин / 4-е изд., перераб. и доп. / Ульман И.Е., Тонн Г.А., Герщтейн И.М. [и др.]; под обш ред. И.Е. Ульмана. -М.: Колос, 1992.—446с: ил.

6. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни Механічне та допоміжне устаткування для- студентів напряму підготовки 0923 - Зварювання / Уклад. О.Л. Гайдамак, О.П. Шиліна. -В.: ВНТУ, 2005.-26с.

7. Токаренко В.М. Технологія автодорожнього машинобудування та ремонту машин / В.М. Токаренко. - К.: Вища школа, 1992. - 221 с.

8. Порошковая металлургия и напыление покрытий. Учеб. Для вузов / В.Н. Анциферов, Г.В. Бобров, Л.К. Дружинин [и др.]; под. Ред. Митина Б.С.

– М.: Металлургия, 1987. – 792 с.9. Нанесение покрытий плазмой / В.В. Кудинов, П.Ю. Пекшев, В.Е. Белащенко [и

др.]. – Киев: Наукова думка, 1983. – 264 с.10. Савуляк В.І. Відновлення деталей автомобілів. Лабораторний практикум / В.І. Савуляк, В.Т. Івацько. – Вінниця: ВНТУ, 2004. – 116 с.

74

11. Савуляк В.І. Відновлення деталей автомобілів. Навчальний посібник / В.І. Савуляк, В.Т. Івацько. - Вінниця: ВНТУ, 2004. - 104 с.12. Методичні вказівки до виконання ремонтних креслень у дипломному і

курсовому проектуванні. - Вінниця: ВНТУ, 2004. -21 с.13. Шиліна О. П., Осадчук А. Ю. “Газотермічні методи напилювання покриття” , –

ВНТУ, Вінниця, 2005;14. Библиотека технической литературы. Оборудование для плазменного

напыления. Технические характеристики плазменных установок для напыления.15. http://www.plasmacentre.ru/technology/17.phphttp://www.plackart.com/coatings/plazmennoe-pokrytie-napylenie.htmlhttp://www.findpatent.ru/patent/226/2263725.htmlhttp://weldzone.info/technology/gas-sputtering/811-plazmennoe-napylenie

ДОДАТКИ