4. Расчет толщины наращивания слоя при восстановлении деталей

Толщину слоя А_в, который необходимо нанести на изношенную поверхность вала, определяют с учётом износа детали и припуска на последующую обработку Z_пр по формуле:

, (4.1)

где: - d_max – наибольший диаметр вала, мм;

- d – размер изношенного вала, мм.

Припуск Z_пр , мм, рассчитывается по формуле:

(4.2)

где: - С_d – дефектный слой, мм;

- R_max – наибольшая высота микронеровностей после обработки, мм;

- Δа – компенсация пространственных отклонений, мм;

- Е – погрешность установки детали при обработке, мм.

Выполним расчёт, используя формулы (4.1) и (4.2), для всех предварительно выбранных способов восстановления деталей.

При вибродуговой наплавке:

мм;

мм.

При наплавке под слоем флюса:

мм;

мм.

При электроконтактной приварке ленты:

мм;

мм.

Для восстановления износа подходят 3 способа: вибродуговая наплавка, наплавка под слоем флюса и электроконтактная приварка ленты, так как каждый из них может обеспечить необходимую толщину покрытия.

5. Выбор рациональной технологии восстановления вала

5.1. Расчет затрат на восстановление

Проведём оценку целесообразности применения трех технологий восстановления деталей, ранее нами уже выбранных.

Расчёт затрат на восстановление вала можно выполнить:

, (5.1)

где: - С_зп – затраты на оплату труда производственных рабочих (с начислениями);

- С_рм – затраты на материалы, связанные с восстановлением детали (электродные материалы, флюсы, электроэнергия на технические цели и др.);

- С_нр – накладные расходы, связанные с содержанием производственной площади и с амортизационными отчислениями на весь комплект технологического оборудования, с расходами на содержание административно-технического персонала и т.д.

Для выравнивания условий сравнения различных технологий следует учитывать качество (потребительские свойства) восстановленной детали. Достаточно полной характеристикой качества восстановления может служить ресурс детали, который оценивается коэффициентом К_р:

, (5.2)

где: - Р_вос – ресурс восстановленной детали;

- Р_нов – ресурс новой детали.

Условие экономической целесообразности восстановления детали имеет вид:

, (5.3)

где С_н – затраты, связанные с приобретением новой детали.

Условием выбора рациональной технологии восстановления является минимум затрат на восстановление, который определяется формулой:

min, (5.4)

где: - С_вi – затраты на восстановление детали по i-й технологии;

- Р_рi – коэффициент, учитывающий ресурс восстановленной детали.

С учетом того, что затраты на материалы составляют незначительную часть С_вi, а накладные расходы обычно принимаются в процентах к заработной плате, то целесообразность применения i-й технологии может быть определена в курсовом проекте по минимуму величины заработной платы.

Для восстановления вала вибродуговой наплавкой используется следующая схема для расчетов:

П–1–2–3–4–7

Н–11–2–3–4–7 (5.5)

Ч–1–2–3–4–7

О–1–2–3–4–7

где: - П – предварительная обработка восстанавливаемой поверхности – точение резцами из твердых сплавов;

- Н – процесс нанесения покрытия – наплавка;

- Ч – черновая обработка – токарная;

- О – окончательная обработка – шлифование;

- 1, 11 – формулы расчёта частоты вращения детали, мин ^-1;

- 2 – формула расчёта основного времени на выполнение операции, мин;

- 3 – формула расчёта технической нормы времени, мин;

- 4 – формула расчёта затрат на заработную плату, руб.;

- 7 – формула расчёта суммарных затрат на восстановление детали, руб.

Частота вращения детали, мин^-1, рассчитывается по формуле:

, (5.6)

где: - V – скорость вращения детали, м/ч; для точения и токарной обработки V = 7200…9000 м/ч, для шлифования V = 1200…1700 м/ч;

- D = 67,8 мм – диаметр детали.

Формула частоты вращения детали, мин^-1, для процесса наплавки рассчитывается по формуле:

, (5.7)

где: - d = 2 мм – диаметр электродной проволоки;

- V_пр = 14 мм/с – скорость подачи проволоки;

- η_п = 0,85 – коэффициент перехода металла проволоки в наплавленный слой;

- h = 1,5 мм – толщина наращиваемого слоя;

- S = 1,6 мм/об – шаг наплавки.

Основное время на выполнение операции, мин, рассчитывается по формуле:

, (5.8)

где: - L = 172 мм – длина восстанавливаемой поверхности;

- i – число проходов; для точения, наплавки и токарной обработки i = 1, для шлифования i = 10;

- S – продольная подача, мм/об; для точения S = 0,07 мм/об, для токарной обработки S = 0,04…0,1 мм/об, для шлифования S = 1…1,5 мм/об, для наплавки принимается значение шага наплавки S = 1,3 мм/об.

Техническая норма времени, мин, рассчитывается по формуле:

, (5.9)

где: - α – доля вспомогательного времени; для точения и токарной обработки α = 1,7, для наплавки α = 0,7, для шлифования α = 2;

- β – доля дополнительного времени от времени оперативного; для точения и токарной обработки β = 0,08, для наплавки β = 0,15, для шлифования β = 0,09;

- Т_пз – подготовительно-заключительное время, мин; для точения, токарной обработки и шлифования Т_пз = 7 мин, для наплавки Т_пз = Т_о;

- Z – число деталей в партии; для точения Z=10.

Затраты на заработную плату, руб., рассчитываются по формуле:

, (5.10)

где t_с – тарифная ставка соответствующего разряда работы, руб./ч; для точения t_с = 10,24 руб./ч, для наплавки t_с = 14,1 руб./ч, для токарной обработки t_с = 11,32 руб./ч, для шлифования t_с = 12,74 руб./ч.

Суммарные затраты на восстановленную деталь, руб., рассчитываются по формуле:

, (5.11)

где: - С_{1 зп}, С_{2 зп}, С_{3 зп}, С_{4 зп} – затраты на заработную плату по операциям, руб;

- К_р = 0,8…1.

Подставим данные в формулы и получим значения затрат на восстановление.

Для точения:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

Для наплавки:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

Для токарной обработки:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

Для шлифования:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

Подставляем в формулу (5.10) значения затрат на заработную плату по каждой операции и получаем:

руб.

Таким образом, на восстановление вала методом вибродуговой наплавки будет затрачено 36,33 руб.

Для восстановления вала наплавкой под слоем флюса используется следующая схема для расчетов:

Н–1–2–3–4–9

Ч–1–2–3–4–9 (5.12)

О–1–2–3–4–9

где: - Н – процесс нанесения покрытия – наплавка;

- Ч – черновая обработка – резание;

- О – окончательная обработка – шлифование.

Для наплавки:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

Для резания:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

Для шлифования:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

руб.

Таким образом, на восстановление вала методом наплавки под флюсом будет затрачено 21,6 руб.

Для восстановления вала электроконтактной приваркой ленты используется следующая схема для расчетов:

П–1–2–3–4–7

Н–1–2–3–4–7 (5.13)

О–1–2–3–4–7

где: - П – предварительная обработка восстанавливаемой поверхности – предварительное шлифование;

- Н – процесс нанесения покрытия – приварка ленты;

- О – окончательная обработка – шлифование.

Для предварительного шлифования:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

Для приварки ленты:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

Для шлифования:

мин^-1;

мин;

мин;

руб.

руб.

Таким образом, на восстановление вала методом электроконтактной приварки ленты будет затрачено 57,61 руб.

Сравнивая величины затрат по каждому методу восстановления и учитывая тот фактор, что на каждый метод затрачивается примерно одинаковое количество времени, выбираем метод восстановления, являющийся наиболее дешёвым, то есть метод наплавки под флюсом. Второстепенным способом выбираем вибродуговую наплавку.

5.2. Бланк для расчета затрат на восстановление детали

Фамилия И.О. студента………………………………………Пулатов М.Х

№ группы……………………………………………………………………447

Исходные данные для расчета

Диаметр детали, мм………………………………………………………….68

Длина поверхности, мм……………………………………………...……..172

Износ поверхности детали, мм……………………………………………..0,2

Содержание углерода, %..............................................................................0,45

Твердость, ед. HRC…………………………………………………………..40

Таблица 5.1 – Бланк для расчетов затрат на восстановление детали

Способ восстановления, наименование параметра, единица измерения	Значение
1. Вибродуговая наплавка Предварительная обработка Скорость вращения детали, м/ч Число проходов Продольная подача, мм/об Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Тарифная ставка, руб./час Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт. Наплавка Скорость подачи проволоки, мм/с Число проходов Продольная подача, мм/об Диаметр электродной проволоки, мм Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Коэффициент ресурса Коэффициент перехода металла электрода в наплавленный слой Количество деталей в партии, шт. Черновая обработка Скорость вращения детали, м/ч Число проходов Продольная подача, мм/об Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Тарифная ставка, руб./час Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт. Окончательная обработка Скорость вращения детали, м/ч Число проходов Продольная подача, мм/об Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Тарифная ставка, руб./час Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт.	7200…9000 1 0,07 2,1 0,26 7 10,24 0,8…1 10 12 1 1,3 2 10,01 3,65 14,3 0,8…1 0,85 1 7200…9000 1 0,04…0,1 2,1 0,26 7 11,32 0,8…1 1 1200…1700 10 1…1,5 0,78 0,09 7 12,74 0,8…1 1
2. Наплавка под слоем флюса Наплавка Скорость наплавки Число проходов Продольная подача, мм/об Диаметр электродной проволоки, мм Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт. Черновая обработка Скорость вращения детали, м/ч Число проходов Продольная подача, мм/об Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Тарифная ставка, руб./час Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт. Окончательная обработка Скорость вращения детали, м/ч Число проходов Продольная подача, мм/об Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Тарифная ставка, руб./час Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт.	20…24 1 3,2 1,6 21,9 7,97 14,3 0,95 1 7200…9000 2 0,1 9,25 2,2 7 11,32 0,95 1 1200…1700 10 1…1,5 24,28 3,28 7 12,74 0,95 1
3. Электроконтактная приварка ленты Предварительная обработка Скорость вращения детали, м/ч Число проходов Продольная подача, мм/об Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Тарифная ставка, руб./час Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт. Нанесение покрытия Скорость вращения детали, м/ч Число проходов Продольная подача, мм/об Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Тарифная ставка, руб./час Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт. Окончательная обработка Скорость вращения детали, м/ч Число проходов Продольная подача, мм/об Доля вспомогательного времени Доля дополнительного времени Подготовительно-заключительное время, мин Тарифная ставка, руб./час Коэффициент ресурса Количество деталей в партии, шт.	1200…1700 10 1…1,5 24,28 3,28 7 11,32 0,9 1 35…40 1 3 23,5 3,2 9 15,88 0,9 1 1000…1400 13 1…1,5 29,34 4 9 12,74 0,9 1

Дубл

Взам

Подл

Изм

Лист

№ докум

Подпись

Дата

Разраб

ЮУрГАУ Каф. ТОТС

ДТ-77.32.–101 А

ТС-447 10/60 240

Вал дебалансного механизма

У

Н. Контр.

А

Цех

Уч.

РМ

Опер.

Код, наименование операции

Обозначение документа

Б

Код, наименование оборудования

СМ

Проф

Р

Ут.

КР

Коид

ЕН

ОП

К шт

Тпз

Т шт

К/М

Наименование детали, сб. единицы или материала

Обозначение, код

ОПП

ЕВ

ЕН

КИ

Н. Расх

А 01

005 Наплавка

Б 02

Установка наплавочная УД-209, наплавочная головка УАНЖ-6 ; источник питания – ВДУ-504, флюсоаппарат Р-720

О 03

Проволока наплавочная 1,6 Нп-ЗОХГСА, флюс АН-51

Т 04

1. Установить деталь и закрепить

05

Патрон 7108-002, центр А-1-5-Н ГОСТ 8742-75, центр 7032-0043 Морзе 6

06

2. Наплавить поверхность до ø68,6 мм на длине 172 мм

О 07

Щиток УН-Э-1

Р 08

Iн = 150…220 А, Uн = 26…28 В; n = 1,72 мин-1, V = 22 м/ч, S = 3,2 мм/об, i = 1, расход флюса 1518 г.

О 09

Полярность обратная

А 10

3. Снять деталь

Б 11

010 Токарная

М 12

Станок токарно-винторезный 1К 62

О 13

1. Установить деталь и закрепить

Т 14

Патрон 7108-002, центр А-1-5-Н ГОСТ 8742-75, центр 7032-0043 Морзе 6 ГОСТ 13214-79

О 15

Хомутик 7107-0037 ГОСТ 2578-70; штангенциркуль ШЦ–11-250-0,05 ГОСТ 166-80;

Т 16

Резец 2103-0057 ВК 8

МК/ОК

Маршрутно-операционная карта