Критерии оценки способов восстановления деталей и их использование для выбора оптимального способа
В настоящее время в организациях по ремонту автомобилей, их агрега- тов и восстановлению деталей применяется большое количество научно обоснованных способов восстановления. Каждый из способов имеет как по- ложительные, так и отрицательные стороны. Выбор того или иного способа устранения дефекта определенного вида представляет значительные трудно- сти, и в то же время от правильно выбранного способа устранения дефекта зависит эффективность не только восстановления деталей, но и авторемонт- ного производства в целом. Впервые критерии для выбора способа восста- новления деталей были наиболее четко сформулированы В.А. Шадричевым [8, 9]. Его методикой пользуются на практике. Сущность методики заключа- ется в том, что выбирается тот способ восстановления детали, который наи- лучшим образом отвечает следующим критериям: критерию применимости или технологическому; критерию долговечности, определяемого основными физико-механическими свойствами восстановленной детали, оцениваемого с помощью коэффициента долговечности; технико-экономическому критерию, определяемому по удельным затратам на восстановление и изготовление со- ответствующей детали:
КД = Ки × Кв × Ксц,
где КД– коэффициент долговечности;
Ки – коэффициент износостойкости; Кв – коэффициент выносливости; Ксц – коэффициент сцепляемости.
Этот критерий оценивает способ восстановления, отражает научно- технический прогресс в ремонте автомобилей и техническую целесообраз- ность. Разработанные В.А. Шадричевым критерии уточнены М.А. Масино [1], в исследованиях которого критерий применимости рассматривается как некоторая функция, зависящая от шести аргументов, т. е.
⎛ m ⎞
Кп =
f1⎜ МД;
ФД;
DД;
ИД;
НД;
åTi ⎟,
⎝ i=1 ⎠
где МД– материал детали, подлежащей восстановлению;
ФД, DД– соответственно форма и диаметр восстанавливаемой поверх- ности детали;
ИД– размеры поверхности детали, подлежащей восстановлению; НД– величина и характер воспринимаемой деталью нагрузки;
m
åTi
i =1
– сумма технологических особенностей способа, определяющих
область его рационального применения.
Критерий применимости отражает технологическую сущность возмож- ности применения данного способа восстановления, используется исходя из обеспечения его необходимым оборудованием и оснасткой в конкретных производственных условиях. В дальнейшем Масино М.А. в своих исследова- ниях [1] устанавливает те значения коэффициента долговечности КД= 0,8–1,0, при которых может быть определен экономический критерий. Эти значения увязаны с ресурсом автомобиля после ремонта, который определяется Поло- жением о техническом обслуживании и ремонте автомобилей и Техническим кодексом установившейся практики ТКП 248–2010, т. е.
Св £ 0,8 ×Си,
где СВ– себестоимость восстановления детали; СИ– себестоимость изготовления детали.
По мнению автора, использование этого экономического критерия за- труднительно и неудобно, что подтверждается и на современном этапе, т. к. калькуляция себестоимости на разных уровнях производства нестабильна и не всегда достоверна. Для определения себестоимости Предложено исполь- зовать те составляющие, за счет которых имеет место экономия средств при восстановлении деталей по сравнению с их производством. Поэтому струк-
тура себестоимости изготовления деталей СИ на автозаводе и структура себе- стоимости восстановления деталей СВ на ремонтном предприятии выража- ются зависимостями:
Си = Ми + Зи + Ни,
Св = Мв + Зв + Нв,
где Ми – расходы на материал и изготовление заготовки детали, % от Си; Зи – расходы на заработную плату при изготовлении, % от Си; Ни – накладные расходы при изготовлении, % от Си;
Мв – расходы на ремонтные материалы, % от Св;
Зв – расходы на заработную плату при восстановлении детали, % от Св; Нв – накладные расходы, % от Св.
Научные исследования М.А. Масино [1] позволили установить эконо- мический критерий для оценки принятого для реализации в конкретных про- изводственных условиях способа восстановления, расчет которого может быть выполнен по зависимости
Мв £ 0,8Ми + кЗи ,
где к – коэффициент, зависящий от соотношения процентов накладных рас- ходов при изготовлении и восстановлении деталей данного наименования.
Приведенные критерии оценки способов восстановления используются на практике и могут быть определены количественно.
Детали, которые подлежат восстановлению в ремонтных организациях, имеют определенное сочетание дефектов, которое предполагает организацию их восстановления по маршрутной технологии. Поэтому приведенные крите- рии не всегда имеют однозначное значение, если принимать во внимание свойство ремонтопригодности детали на стадии капитального ремонта авто- мобиля.
Теме исследования ремонтопригодности посвящены работы видных ученых: Н.И. Иващенко, А.И. Аристова, Б.А. Иванова, Н.И. Смиронова, П.В. Семягина, В.М. Молокова и др.
Кафедрой «Автомобильный транспорт» Белорусского политехническо- го института (в настоящее время кафедра «Техническая эксплуатация авто- мобилей» Белорусского национального технического университета) были проведены научные исследования, предложена методика определения крите- рия оценки ремонтопригодности детали для восстановления при капитальном ремонте автомобилей агрегатным методом. Наличие такого критерия дает однозначный ответ на вопрос об экономической целесообразности восста-
новления деталей в соответствии с принятой классификацией и номенклату- рой и базируется на техническом и экономическом критериях [10, 11].
При выводе расчетных зависимостей важнейшим граничным условием является качество деталей после восстановления. Смысл восстановления де- талей состоит в том, чтобы полностью восстановить все показатели их каче- ства: точность размеров, качество поверхности, точность формы и взаимного положения поверхностей, физико-механические свойства материала. Совре- менные технологические способы позволяют полностью восстанавливать указанные показатели для большинства деталей и поверхностей. Основной задачей анализа ремонтопригодности является выявление тех деталей, для которых полное восстановление начального качества невозможно или эко- номически невыгодно. Это может быть одним из направлений для предложе- ний по изменению конструкции с целью перевода их в «ремонтопригодные». В результате исследований под руководством кандидата технических наук, доцента Щеброва В.М. была получена расчетная зависимость [10] для опре- деления критерия ремонтопригодности детали на стадии капитального ре- монта:
|
|
p
где SН – технологическая себестоимость изготовления новой детали;
n – число ремонтных циклов;
Sp – технологическая себестоимость восстановления начального каче- ства детали.
Формула подтверждает возможность увеличения долговечности детали
(технический критерий) с использованием экономического критерия.
В результате приведенных исследований получены следующие значе- ния значения Кр:
Кр ≤ 1,5 – деталь неремонтопригодная;
1,5 < Кр ≤ 2,0 – очень низкая ремонтопригодность; 2,0 < Кр ≤ 3,0 – низкая ремонтопригодность;
3,0 < Кр ≤5,0 – удовлетворительная ремонтопригодность; 5,0 < Кр ≤ 8,0 – хорошая ремонтопригодность;
Кр ≥ 8,0 – высокая ремонтопригодность.
1.5. Общая характеристика оборудования для восстановительных технологий
Для осуществления технологических процессов восстановления дета- лей необходимо разнообразное технологическое оборудование и оснастка при максимальном использовании средств комплексной механизации и час- тичной автоматизации. Во многих случаях возможно использование типово- го, предусмотренного государственными стандартами и нормалями оборудо- вания, производимого промышленностью большими или малыми сериями. Вместе с тем для механизации и автоматизации технологических и производ- ственных процессов при ремонте автомобилей, агрегатов и восстановлении деталей необходимо использование специального оборудования. Это обору- дование, как правило в силу своего назначения, отлично от типовых конст- рукций, не регламентируется государственными стандартами и нормалями и относится к нестандартизированному оборудованию.
В отличие от автомобилестроения в авторемонтном производстве в значительно большей степени используется нестандартизированное оборудо- вание, изготовляемое в самих ремонтных организациях или по заказам на других предприятиях машиностроительного профиля. Такое оборудование проектируется в отраслевых опытно-конструкторских организациях, произ- водственных объединениях или непосредственно в организациях, где необ- ходимо механизировать технологические и производственные процессы.
Понятие «нестандартизированное оборудование»для оснащения строящихся, реконструируемых и для действующих предприятий в полной мере не отражает степени унификации и стандартизации. Это понятие охва- тывает оборудование, не имеющее отраслевой принадлежности по изготови- телю, и относится к оборудованию, изготовляемому в индивидуальном по- рядке. К нестандартизированному оборудованию нельзя относить:
– оборудование для ремонтно-эксплуатационных нужд на действую- щих предприятиях;
– оборудование, на которое утверждены государственные стандарты и отраслевые нормали, а также аналогичное по названию и типоразмерам обо- рудование, распределяемое централизованно;
– отдельные узлы и агрегаты к машинам, установкам и комплексным технологическим линиям;
– производственную оргтехоснастку, тару, инвентарь (столы, верстаки, этажерки, тумбочки, подставки, шкафы моечные, вытяжные, инструменталь- ные, шкафы для одежды, стеллажи инвентарные, поддоны, бункеры, ящики
металлические, тара комплектовочная, кассеты, подвески, инструмент, ста- ночные приспособления и др.);
– все виды оборудования, включенные в действующие прейскуранты оптовых цен.
Со всей полнотой охватить разнообразную номенклатуру нестандарти- зированного оборудования и оснастки, используемых в ремонтных организа- циях автомобильного транспорта, не представляется возможным. В настоя- щее время в организациях по ремонту автомобилей и восстановлению дета- лей происходит интенсивная реорганизация в связи с изменением номенкла- туры и объемов капитального ремонта.
Поэтому неизбежным является появление в авторемонтном производ- стве все большего количества нового нестандартизированного оборудования, необходимого для организации капитального ремонта автомобилей, их агре- гатов и восстановления деталей.
Оборудование основного и вспомогательного производства организа- ций по ремонту автомобилей и восстановлению деталей по назначению раз- деляется на следующие группы: моечно-очистное; разборочно-сборочное; оборудование для контроля, сортировки деталей; оборудование для ремонта агрегатов и восстановления деталей; оборудование для контроля качества ремонта и восстановления; окрасочное оборудование; подъемно- транспортное оборудование.
Моечно-очистное оборудование предназначено для выполнения работ по очистке машин, агрегатов, узлов и деталей от всех видов загрязнений с минимальными затратами труда и времени. Оборудование данной группы должно удовлетворять, следующим требованиям: обеспечивать высокую производительность и высококачественное удаление всех видов загрязнений; не оказывать вредного воздействия на окружающую среду и обслуживающий персонал; быть экономичным, простым по конструкции, пожаро- и взрывобе- зопасным; приспособленным к использованию средств механизации и авто- матизации; занимать минимальные производственные площади.
Группа моечно-очистного оборудования включает в себя следующие виды: струйные моечные установки для мойки и очистки автомобилей, агре- гатов, узлов, деталей; установки для очистки и мойки объектов ремонта ме- тодом погружения; установки для очистки узлов и деталей химико- термическим методом; специальные установки для очистки отдельных узлов и промывки систем; установки для мойки и очистки мелких деталей и под- шипников.
Разборочно-сборочное оборудование предназначено для выполнения разборочных, сборочных и регулировочных работ с минимальными затрата- ми ручного труда. При этом необходимо обеспечить удобство выполнения работ, исключить повреждаемость деталей, способствовать возможности применения механизированного инструмента и приспособлений, повысить культуру производства.
В эту группу включены стенды: универсальные и специализированные; стационарные и передвижные; одноместные, многоместные и комбиниро- ванные; средства механизации и автоматизации; промышленные роботы.
Оборудование для контроля и сортировки при капитальном ремонте и восстановлении деталей предназначено для того, чтобы с минимальными затратами времени, достаточной точностью и достоверностью определить пригодность деталей к дальнейшему использованию, ремонту или восстанов- лению. Выбраковка деталей производится в соответствии с техническими ус- ловиями на ремонт объекта ремонта. Эта группа оборудования включает раз- личные установки, устройства, стенды, приспособления, измерительные ин- струменты для определения геометрических параметров, приборы и установ- ки для обнаружения скрытых дефектов в деталях.
Оборудование для ремонта агрегатов и восстановления деталей предназначено для выполнения ремонта и восстановления сборочной едини- цы или детали с минимальными затратами труда и времени. Оно должно обеспечить получение вторичного ресурса объекта ремонта, близкого или равного нормативному при изготовлении, по возможности не способствовать изменению внутренней структуры материала деталей, обеспечить восстанов- ление первоначальных качественных показателей, быть экономичным, про- стым по конструкции, удобным для применения и приспособленным для ис- пользования средств механизации и автоматизации.
Данная группа, в зависимости от особенностей технологических про- цессов, включает в себя следующее оборудование: для механической обра- ботки деталей; оборудование для обработки деталей давлением и электроме- ханических способов восстановления; для выполнения газо- и электросва- рочных работ; оборудование для наплавочных работ (под слоем флюса, в среде защитных газов, вибродуговой, электрошлаковой, намораживанием из расплава, лазерной, индукционной и др.); оборудование для газотермическо- го напыления; оборудование для химических и электрохимических способов восстановления. Эта группа оборудования наиболее многочисленна по на-
значению и разнообразна по устройству, принципу действия, техническим характеристикам.
Оборудование для контроля качества ремонта и восстановления предназначено для обеспечения контроля всех качественных показателей де- талей и узлов на соответствие их требованиям технических условий после проведения ремонтно-восстановительных работ, предэксплуатационной при- работки узлов, агрегатов автомобилей после сборки и их испытание. Для вы- полнения этих работ используются: приборы и средства для контроля гео- метрических параметров; установки и стенды для обнаружения скрытых де- фектов в деталях и сборочных единицах после восстановления; стенды и ус- тановки для испытания узлов систем питания и смазки, гидросистем, пнев- мопривода и элементов подвески; стенды для обкатки и испытания двигате- лей; стенды для приработки и испытания узлов и агрегатов трансмиссии, систем управления; стенды для испытания автомобилей.
Окрасочное оборудование предназначено для выполнения в полном объеме работ по подготовке объектов ремонта к окраске, окраске и сушке в соответствии с действующими технологическими процессами нанесения раз- личных покрытий. Окрасочное оборудование должно быть пожаро- и взры- вобезопасным, не оказывать вредного воздействия на работающих и окру- жающую среду, обеспечивать высокую производительность.
К этой группе оборудования относятся различные окрасочные и су- шильные камеры, установки для подготовки поверхностей, вентиляционные устройства и другие виды: окрасочные камеры (по способу нанесения лако- красочных покрытий); сушильные камеры (по способам сушки покрытий); камеры и установки для подготовительных работ; краскораспылители; систе- мы вентиляции и фильтрации; средства механизации процесса окраски (роботы).
Подъемно-транспортное оборудование предназначено для исключе- ния использования физического труда исполнителей при подъеме, переме- щении и транспортировании громоздких и тяжелых объектов ремонта, при операциях технологических процессов мойки, разборки, ремонта и восста- новления, сборки, испытания, окраски и т. д. с гарантированной безопасно- стью для работающих. Эта группа оборудования должна соответствовать требованиям Госпромнадзора (Департамент по надзору за безопасным веде- нием работ в промышленности, МЧС Республик Беларусь). К этой группе относятся рольганги, конвейеры, подъемные столы, краны, подъемники, та- ли, самоходные порталы и кантователи. Дополнительная информация приве- дена в источниках [12–20].
Дисциплина «Оборудование и технологии восстановительного ремон- та» основным понятием предполагает научно обоснованный и творческий подход к решению вопроса организации рабочих мест с использованием кон- кретного способа восстановления в определенных производственных услови- ях. В этом заключается сложность понятия «оборудование». Оборудование для реализации технологических процессов восстановления в своем составе должно иметь то, на чем реализуется процесс восстановления, что использу- ется в качестве приспособлений и оснастки, какие инструменты применяют- ся. Поэтому к основному оборудованию необходимо отнести различные стенды для ремонта корпусных деталей, верстаки для выполнения газо- и электросварочных работ, различного рода вращатели и другие устройства, обеспечивающие изменение положения детали при восстановлении (в обще- принятой терминологии машиностроения это относится к технологической и организационной оснастке). Поэтому понятие «оборудование» включает в себя те средства технологического оснащения (СТО), на которых выполняет- ся операция, с помощью чего (оснастка, приспособления) и чем (инструмен- ты, электроды, химикаты). Эти три понятия включены в содержание мар- шрутной карты восстановления детали [21–23].
Режимы выполнения операций в большинстве случаев зависят от физи- ческой сущности и технологических возможностей способов. Для процессов наплавки характерна скорость наплавки, при которой обеспечиваются задан- ные качественные показатели наплавленного материала; для гальванического процесса – скорость осаждения металла; для процессов механической обра- ботки – скорость резания, ограничиваемая стойкостью инструмента при за- данном качестве обработанной поверхности; для обработки давлением – стой- кость инструмента, определяемая прочностными и температурными показа- телями восстанавливаемой детали.
В обобщенном виде технологические процессы восстановления дета- лей можно представить как комплексы операций по подготовке деталей к восстановлению, восстановлению, механической и упрочняющей обработке, контролю качества и упаковке [24].
Укрупненная классификация средств технологического оснащения, по- строенная по групповому технологическому признаку (совокупности опера- ций, выполняемых на одинаковом оборудовании), приведена на рис. 1.2.
| Сварка и наплав- | Газотермическое нанесение | Гальваника | Пластическое деформирова- | Нанесение полимерных | Электромеханиче- ские, электрофизи- | Обрезка, обрубка | ||||||
| ка | покрытий | ние | покрытий | ческие процессы | ||||||||
Рис. 1.2. Классификация СТО по технологическому назначению
В классификацию включены все СТО, необходимые для обеспечения технологических процессов восстановления. Часть этих средств используют в общем технологическом процессе ремонта автомобилей или агрегатов (СТО, используемые при мойке, очистке, дефектации, контроле качества, консервации, упаковке, транспортировании и складировании). Классифика- ция и систематизация этих средств достаточно полно описана в технической и справочной литературе по ремонту машин [12, 14–17].
Все СТО, непосредственно используемые в технологических процессах восстановления деталей, подразделяют на оборудование и оснастку. Для оборудования основным классификационным признаком является способ восстановления. Именно способы восстановления определяют конструкцию, назначение и техническую характеристику.
Второй классификационный признак для оборудования – сфера его применения: специализированные ремонтные организации по восстановле- нию деталей (ОЦВД); специализированные ремонтные участки в РО АТ; участки ремонта широкой номенклатуры деталей в автотранспортных орга- низациях (АТО АТ и АТОП).
Для специализированных ремонтных организаций централизованного восстановления деталей с большой производственной программой используется высокопроизводительное оборудование с элементами программирования и ав- томатизацией процессов восстановления и максимальной механизацией.
На специализированных участках РО АТ рекомендуется применять универсальное механизированное оборудование с элементами автоматики, позволяющей быстро переналаживать оборудование на различные типораз- меры восстанавливаемых деталей и размещать сменные приспособления.
Для участков в автотранспортных организациях рекомендуется простое универсальное оборудование, позволяющее производить восстановительные операции на деталях различных конструктивно-технологических групп. Обо- рудование должно быть простым и доступным для наладки и обслуживания категориями специалистов ремонтных подразделений.
Третьим классификационным признаком является применимость обо- рудования для восстановления определенных поверхностей совместимых конструктивно-технологических групп деталей. Этот признак определяет полноту охвата оборудованием всех восстанавливаемых деталей, его универ- сальность и организацию технологических процессов восстановления по групповому принципу.