Обоснование метода восстановления
3.5.2.1. Определяем величину износа заданной детали (одной поверхности), вид износа. Определяем величину предварительной механической обработки в целях выравнивания формы поверхности и снятия деформированных слоев поверхности.
Рассчитываем окончательный размер изношенной поверхности. Производим расчет на возможность восстановления по прочностным характеристикам.
Допускаемые износы деталей.
Установить точно величины предельных износов для всех многочисленных видов деталей в станках и машинах самых разнообразных типов и назначений, исходя из предъявляемых к ним специфических требований, задача трудная.
Однако по опыту передовых предприятий сложились определенные усредненные данные [4].
Износ направляющих считают предельным:
- для станков повышенной точности (прецизионных) 0,02-0,03 мм на длине 1000 мм;
- для станков нормальной точности 0,1-0,2 мм на длине 1000 мм.
Допустимый износ шеек шпинделей (0,01-0,05 мм ) зависит от точностных требований, предъявляемых к станку.
Износ шеек валов под подшипники качения не должен превышать 0, 01-0,02 мм, а износ шлицов по ширине 0,1-0,15 мм.
Износ шеек валов, работающих в подшипниках скольжения (втулках) без компрессионных устройств, в коробках подач, в фартуках и других подобных механизмах, допускается в пределах 0,001-0,01 диаметра вала в зависимости от его точности, таблица 3.5.1.
Таблица 3.5.1
Диаметр вала | Механизмы неответ-ственные | Механизмы ответственные, работающие при частоте вращения вала, об/мин | |||
Менее 1000 | Более 1000 | ||||
При удельной нагрузке, Па | |||||
До 30 | Св. 30 | До30 | Св 30 | ||
50-80 | 0,5 | 2,0 | 1,0 | 3,0 | 1,5 |
80-120 | 0,8 | 2,5 | 1,5 | 3,5 | 2,0 |
120-180 | 1,2 | 3,0 | 2,0 | 4,0 | 2,5 |
180-260 | 1,6 | 4,0 | 2,5 | 6,0 | 3,5 |
260-360 | 2,0 | 5,0 | 3,0 | 7,0 | 4,5 |
Допуски износа зубьев по толщине в зубчатых передачах приведены в таблице 3.5.2.
Таблица 3.5.2
Режим работы | Окружная скорость, м/с | Максимальный предельный износ в % к номинальной толщине зуба на начальной окружности | ||
малом | среднем | капитальном | ||
Передача мощности в одном направлении без ударной нагрузки | До 2 | |||
2-5 | ||||
Св. 5 | ||||
Передача реверсивная при ударной нагрузке | До 2 | |||
2-5 | ||||
Примечание. Для чугунных зубчатых колес указанные здесь данные уменьшаются на 30 % |
При ремонте допускаются следующие предельные размеры уменьшения:
-диаметр резьбы ходовых винтов – 8% номинального диаметра;
-диаметры шеек валов, шпинделей и осей -5 -10 % номинального диаметра;
-толщина стенок полых шпинделей и осей -3 -5 %;номинальной толщины.
3.5.2.2. Производим сравнительный анализ технологических возможностей вариантов восстановления:
- механический способ;
- сварка и наплавка;
- электролитический;
- электромеханический;
- восстановление полимерными материалами и т.д.
Выбираем два наиболее целесообразных способа восстановления заданной поверхности детали.
3.5.2.3. Производим сравнительный расчет относительной себестоимости выбранных вариантов по формуле:
Сz = Сbz × (1 + £z)/ Pz, где: 3.10
Сbz – стоимость восстановления;
£z – коэффициент, учитывающий возможные потери при неожиданном отказе;
Pz – показатель относительной долговечности.
Сbz = С1 + С2 + С3 + С4, где: 3.11
С1 – заработная плата (в рублях);
С2 – стоимость материалов;
С3 – стоимость затрачиваемой электроэнергии;
С4 – накладные расходы.
Pz = Σ fzn × Kzn = fz1× Kz1 + fz2 × Kz2 + fz3 × Kz3 + fz4 × Kz4 , где: 3.12
fzn – коэффициент вероятности отказа (fz1 =0,72, fz2 = 0,18, fz3 = 0,06, fz4 = 0,04);
Kz1 – коэффициент долговечности по износостойкости;
Kz2 – коэффициент долговечности по прочности;
Kz3 – коэффициент долговечности по усталостной прочности;
Kz4 – коэффициент долговечности по сцепляемости с основным металлом.
Коэффициенты Kz для различных способов восстановления приведены в таблице 3.5.3.
Таблица 3.5.3 Относительная долговечность деталей при восстановлении различными способами
Способы восстановления | Коэффициент относительной долговечности восстановления деталей Кzn | |||
По износостойкости Кz1 | По прочности Кz2 | По усталостной прочности Кz3 | По сцеплению с основным металлом Кz4 | |
Ручная сварка и наплавка: - электродуговая; - газовая; - аргонодуговая. | 0,7 0,7 0,7 | 0,95 0,9 0,95 | 0,6 0,7 0,7 | 1,00 1,00 1,00 |
Механизированная сварка и наплавка: - в среде углекислого газа; - под слоем флюса; - в среде пара; - вибродуговая | 0,72 0,91 0,9 1,00 | 0,95 0,95 0,95 0,9 | 0,9 0,87 0,75 0,52 | 1,00 1,00 1,00 0,98 |
Другие способы: - хромирование; - осталивание; - никелирование; - металлизация напылением; - пластическая деформация; - постановка дополнительной детали; - механическая обработка. | 1,67 0,91 0,87 0,55 1,00 0,9 0,95 | 0,95 0,95 0,95 0,85 0,9 0,75 0,8 | 0,97 0,82 0,74 0,6 1,00 0,9 0,9 | 0,82 0,65 0,7 0,1 1,00 1,00 1,00 |
£z = а1 × fz1 × Ќz1 + a2(fz2 × Ќz2 + fz3 × Ќz3 + fz4 × Ќz4), где 3.13
а1 = 1, a2 = 10,
Ќz1 = (1 - Kz1), Ќz2 = (1 - Kz2), Ќz3 = (1 - Kz3), Ќz4 = (1 - Kz4). 3.14
3.5.2.3.1 Производим расчет механических показателей относительной долговечности (Pz) и коэффициенты, учитывающие возможные потери при неожиданном отказе (£z) для обоих вариантов.
3.5.2.3.2 Производим расчет площади восстанавливаемой поверхности.
В виде примера для тел вращения:
S = П × D2 × L /4, где: 3.15
D – диаметр восстанавливаемой поверхности;
L – длина восстанавливаемой поверхности.
3.5.2.3.3 Производим расчет объема расходуемого материала.
V = S × hk (дм3), где: 3.16
hk – толщина наносимого слоя (толщина втулки), с учетом последующей механической обработки ( для каждого варианта в отдельности).
3.5.2.3.4 Производим расчет массы наносимого материала.
G = V × ρ, где: 3.17
ρ – коэффициент удельной плотности материала, таблица 3.5.4.
Таблица 3.5.4- Плотность материалов
Наименование материала | Плотность, кг/мм3 |
Сталь | 7,8·10-6 |
Чугун | 7,1·10-6 |
Бронза | 8,8·10-6 |
3.5.2.3.5 Определяем трудоемкость операций нанесения слоя металла ( изготовления втулки).
Tk = Tko × S × hk / Hk, где: 3.18
Tko – приведенная трудоемкость, чел час;
Hk – рациональная толщина покрытия (после окончательной обработки);
3.5.2.3.6 Определяем трудоемкость операций последующей обработки (по необходимости). Формула аналогичная.
3.5.2.3.7 Расход силовой электроэнергии на восстановление определяем по формуле:
Э = Эко × S × hk / Hk, где: 3.19
Эко – приведенный расход электроэнергии на восстановление и последующую обработку
3.5.2.3.8 Расход силовой электроэнергии на последующую обработку определяем по формуле:
Э = Эко × S × hk / Hk, где: 3.20
Эко – приведенный расход электроэнергии на последующую обработку.
3.5.2.3.9 Затраты связанные с заработной платой рабочих, занятых на восстановлении определяем по формуле:
С1 = Σ (Tk × Rn), где: 3.21
Rn – часовая тарифная ставка рабочих, руб.( по всем выполняемым операциям.
3.5.2.3.10 Определяем затраты, связанные с расходом материалов
С2 = Σ (Gn × Аn), где: 3.22
Gn – вес каждого из использованных материлов;
Аn – средняя стоимость 1 кг. материала.
3.5.2.3.11 Стоимость затраченной силовой электроэнергии
С3 = Σ (Эn × Аэ), где: 3.23
Эn – затраченная электроэнергия на восстановление и каждую дополнительную операцию;
Аэ – стоимость 1 кВт.ч. электроэнергии.
3.5.2.3.12 Накладные расходы
С4 = J × С1, где: 3.24
J – коэффициент, равный 2….2,5.
3.5.2.3.13 Определяем относительную стоимость каждого из рассматриваемых способов восстановления и сравниваем. Расчет по каждому варианту проводим отдельно.