Выбор рационального способа восстановления

Дефект детали – износ наружного диаметра. Износ относительно номинального размера 1,6 мм.

Восстановление детали будем производить путём наращивания слоя металла.

На основании дефектов детали и технических возможностей предприятия выбираем для сравнительного анализа следующие способы восстановления:

1 способ:

1) предварительная механическая обработка (точение) до Æ 75 мм; 2) Наплавка механизированная вибродуговая до Æ78,5 мм; 3) окончательная механическая обработка под номинальный размер до Æ 78 мм.

2 способ:

1) предварительную механическую обработку до Æ 75 мм; 2) Наплавка механизированная в среде СО₂ до Æ78,5 мм; 3) окончательная механическая обработка под номинальный размер до Æ 78 мм.

Наплавка механизированная вибродуговая.

Рассмотрим первый способ и оценим его эффективность по критерию относительной стоимости восстановления.

Вероятность появления отказа детали по износу, прочности, усталостной прочности и отслаиванию покрытия соответственно равна:

f₁ =0,7; f₂= 0,10; f₃,= 0,05; f₄= 0,15.

f₁+f₂+f₃+f₄= 0,7+0,10+0,05+0,15=1.

коэффициент износостойкости К₁₁:

К₁₁ =1,0

Коэффициент сопротивления детали смятию K₁₂:

K₁₂=0,95

Коэффициент долговечности K₁₃:

K₁₃=0,62

Коэффициент сцепления с основным металлом K₁₄:

K₁₄=1

Определим относительную долговечность восстановленной детали:

; Р₁=1,0×0,7+0,95×0,1+0,62×0,05+1,0×0,15=0,976

Определим относительную стоимость восстановления детали :

,

где C_вz – стоимость восстановления детали данным способом;

- относительная долговечность восстановленной детали;

a_z — коэффициент, учитывающий возможные потери от внезапного отказа восстановленной z-м способом детали.

a_z=

где а₁ – коэффициент, учитывающий потери от естественного износа при трении; а₁=1;

а₂ – коэффициент, учитывающий потери, обусловленные появлением мгновенных отказов из-за недостаточной прочности, недостаточной усталостной прочности и отслоения материала покрытия от основного материала детали; в ремонтной практике а₂=10;

- вероятность того, что деталь, восстановленная z-м способом, откажет соответственно из-за износа, недостаточной прочности, недостаточной усталостной прочности и недостаточной прочности сцепления слоя покрытия с основным материалом детали; ; ; ; ; если по расчету получается отрицательным, то его значение нужно брать равным нулю (0£ £1).

Определим стоимость восстановления детали данным способом.

Сначала нужно определить площадь обрабатываемой поверхности канавки шестерни S, м²:

,

где D- диаметр канавки, мм;

L – длина канавки, мм;

Трудоемкость k-й операции определяется по формуле:

,

где t_k0 – трудоемкость обработки 1 м² поверхности 1-м способом на глубину (толщину) Н_k, чел.·ч;

h_k – толщина фактически наращиваемого слоя, или глубина обработки (на сторону), мм;

Н_k – рациональная толщина покрытия 1-м способом, мм.

Предварительная механическая обработка:

Глубина мм

Площадь

Наплавка механизированная вибродуговая:

Толщина мм

Площадь

Окончательная механическая обработка:

Глубина мм

Площадь

Трудоемкость предварительной механической обработки:

чел.·ч

Трудоемкость наплавки механизированной вибродуговой:

чел.·ч

Трудоемкость окончательной механической обработки:

чел.·ч

Расход материалов определяется по формуле:

,

где g_k0 – приведенный расход материалов на обработку 1м² поверхности детали 1-м способом на глубину (толщину) Н_k, кг;

кг;

кг;

кг.

Расход электроэнергии определяется по формуле:

;

Учитывая, что механическая обработка ведется по четвертому разряду, а наплавка механизированная вибродуговая – по третьему разряду тарифной сетки, определим затраты на заработную плату, материалы и электроэнергию С_з, С_м, С_э :

С_з=0,1128× 8,52+0,03472×7,60+0,0414×8,52=1,578 руб;

С_м=0,0166×74+0,0336×54+0,0061×74=3,49 руб.;

С_э=(0,64+0,253+0,236) × 0,5=0,56 руб.

Накладные расходы:

С₄=b С₂=2,0×1,578=3,156руб.

Общая стоимость восстановления:

С_в1=8,784 руб.

Относительная стоимость восстановления детали :

руб.

Наплавка механизированная в среде СО₂

Рассмотрим второй способ и оценим его эффективность по критерию относительной стоимости восстановления.

Вероятность появления отказа детали по износу, прочности, усталостной прочности и отслаиванию покрытия соответственно равна:

f₁ =0,7; f₂= 0,10; f₃,= 0,05; f₄= 0,15.

f₁+f₂+f₃+f₄= 0,7+0,10+0,05+0,15=1.

Коэффициент износостойкости К₂₁:

К₂₁ =0,72

Коэффициент сопротивления детали смятию K₂₂:

K₂₂=0,9

Коэффициент долговечности K₂₃:

K₂₃=0,63

Коэффициент сцепления с основным металлом K₂₄:

K₂₄=1

Определим относительную долговечность восстановленной детали:

Р₂=0,72×0,7+0,9×0,1+0,63×0,05+1×0,15=0,7755

Определим относительную стоимость восстановления детали :

,

где C_вz – стоимость восстановления детали данным способом;

- относительная долговечность восстановленной детали;

a_z — коэффициент, учитывающий возможные потери от внезапного отказа восстановленной z-м способом детали.

a_z=

где а₁ – коэффициент, учитывающий потери от естественного износа при трении; а₁=1;

а₂ – коэффициент, учитывающий потери, обусловленные появлением мгновенных отказов из-за недостаточной прочности, недостаточной усталостной

прочности и отслоения материала покрытия от основного материала детали; в ремонтной практике а₂=10;

- вероятность того, что деталь, восстановленная z-м способом, откажет соответственно из-за износа, недостаточной прочности, недостаточной усталостной прочности и недостаточной прочности сцепления слоя покрытия с основным материалом детали; ; ; ; ; если по расчету получается отрицательным, то его значение нужно брать равным нулю (0£ £1).

Определим стоимость восстановления способом :

Сначала нужно определить площадь обрабатываемой поверхности шейки вала S, м²:

,

где D- диаметр шейки, мм;

L – длина шейки, мм;

Трудоемкость k-й операции определяется по формуле:

,

где t_k0 – трудоемкость обработки 1 м² поверхности 1-м способом на глубину (толщину) Н_k, чел.·ч;

h_k – толщина фактически наращиваемого слоя, или глубина обработки (на сторону), мм;

Н_k – рациональная толщина покрытия 2-м способом, мм.

Предварительная механическая обработка:

Глубина мм

Площадь

Наплавка механизированная в среде СО₂:

Толщина мм

Площадь

Окончательная механическая обработка:

Глубина мм

Площадь

Трудоемкость предварительной механической обработки:

чел.·ч

Трудоемкость наплавки механизированной в среде СО₂:

чел.·ч

Трудоемкость окончательной механической обработки:

чел.·ч

Расход материалов определяется по формуле:

,

где g_k0 – приведенный расход материалов на обработку 1м² поверхности детали 2-м способом на глубину (толщину) Н_k, кг;

кг;

кг;

кг.

Расход электроэнергии определяется по формуле:

;

Учитывая, что механическая обработка ведется по четвертому разряду, а наплавка механизированная в среде СО₂ – по третьему разряду тарифной сетки, определим затраты на заработную плату, материалы и электроэнергию С_з, С_м, С_э : С_з=0,1128× 8,52+0,0304×7,60+0,0414×8,52=1,55 руб;

С_м=0,0166×74+0,03255×49+0,0061×74=3,27 руб.;

С_э=(0,64+0,278+0,236) × 0,5=0,577 руб.

Накладные расходы:

С₄=b С₁=2,0×1,55=3,1руб.

Общая стоимость восстановления:

С_в2=8,5 руб.

Относительная стоимость восстановления детали :

руб.

Вывод: первый способ(наплавка механизированная вибродуговая) восстановления по критерию относительной стоимости восстановления является лучшим. Принимаем способ восстановления №1: предварительная механическая обработка до Æ 75 мм; 2) Наплавка механизированная вибродуговая до Æ78,5 мм; 3) окончательная механическая обработка под номинальный размер до Æ 78 мм.