Проектирование технологического процесса восстановления коленчатого вала

4 Проектирование технологического процесса восстановления коленчатого вала

При восстановлении коленчатых валов применяют маршрутную технологию. Примерная схема маршрутов 1...Ш восстановления стальных коленчатых валов представлена на рисунке 4.22

4.1 Обоснование способов восстановления. Выбор рационального способа восстановления

Известно, что изношенные поверхности деталей могут быть восстановлены, как правило, несколькими способами. Для обеспечения наилучших экономических показателей в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее рациональный способ восстановления.

Выбор рационального способа восстановления зависит от конструктивно-технологических особенностей детали (формы и размера, материала и термообработки), от условий ее работы (характера нагрузки, рода и вида трения) и величины износа, а также стоимости восстановления.

Для учета всех этих факторов рекомендуется последовательно пользоваться тремя критериями:

- технологическим критерием или критерием применимости;

- критерием долговечности;

- технико-экономическим критерием (отношение себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).

Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой технологические возможности соответствующих способов восстановления.

На основании технологических характеристик способов восстановления, устанавливаются возможные способы восстановления различных поверхностей детали по технологическому критерию.

После отбора способов, которые могут быть применены для восстановления той или иной изношенной поверхности детали, исходя из технологических соображений, отбирают те из них, которые обеспечивают наибольший межремонтный ресурс этих поверхностей, т.е. удовлетворяют требуемому значению коэффициента долговечности.

Коэффициент долговечности в общем случае является функцией трех других компонентов: коэффициента износостойкости, коэффициента выносливости и коэффициента сцепляемости:

 К_Д=f(К_И, К_В, К_СЦ), (1)

где К_И – коэффициент износостойкости;

 К_В – коэффициент выносливости;

 К_СЦ – коэффициент сцепляемости.

Численные значения коэффициентов-аргументов определяются на основании стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановленных деталей. Коэффициент долговечности численно принимается равным значению того коэффициента, который имеет наименьшую величину. Из числа способов отработанных по технологическому критерию, к дальнейшему анализу принимаются те, которые обеспечивают коэффициент долговечности восстановленных поверхностей не менее 0,8.

При выборе способов восстановления применительно к деталям, не испытывающим в процессе работы значительных динамических и знакопеременных нагрузок, численное значение коэффициента долговечности определяется только численным значением коэффициента износостойкости.

Если установлено, что требуемому значению долговечности для данной поверхности детали удовлетворяют два или несколько способов восстановления, то выбор из них оптимального проводится по технико-экономическому показателю, численно равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов. Окончательному выбору подлежит тот способ, который обеспечивает минимальное значение этого отношения:

 К_Д = С_В/К_Д min (2)

где К_Д – коэффициент долговечности восстановленной поверхности;

 С_В – себестоимость восстановления соответствующей поверхности, руб.

При обосновании способов восстановления поверхностей значение себестоимости восстановления С_В определяется из выражения

 С_В = С_У*S, (3)

где С_У – удельная себестоимость восстановления, руб./см²;

S – площадь восстанавливаемой поверхности, см².

Выберем рациональный способ восстановления шатунных и коренных шеек коленчатого вала.

По групповой номенклатуре деталей коленчатый вал относится к классу деталей круглые стержни. Детали данного класса характеризуются цилиндрической формой при длине, значительно превышающей их диаметр. Материалом для них чаще всего служит углеродистая или высококачественная легированная сталь. Рабочие поверхности подвергают термической или химико-термической наплавкой, наплавкой под слоем флюса, в среде углекислого газа или электроконтактной приваркой ленты.

Рассчитаем стоимость восстановления каждого способа по формуле (3), учитывая , что удельная себестоимость восстановления составляет (руб./см²): вибродуговая наплавка – 0,8; наплавка под слоем флюса – 1,2; наплавка в среде углекислого газа – 0,6; электроконтактная приварка ленты – 0,85.

Произведем расчет площадей шеек вала (S_Ш) по формуле ( всего восстановлению подвергают три шейки):

 S_Ш = π∙D_i∙b_i(4)

где D_i – диаметр i-ой шейки;

 b_i – ширина i-ой шейки.

S_Ш = 3,14∙(78,25∙40+88,25∙44,1)=22048,5 мм² =220,485 см².

Рассчитываем стоимость для вибродуговой наплавки

С_В1 = 220,485∙0,8 = 176,388 руб.

Для наплавки под слоем флюса

С_В2 = 220,485∙1,2 = 264,582 руб.

Для наплавки в среде углекислого газа

С_В3 = 220,485∙0,6 = 132,291 руб.

Для электроконтактной приварки ленты

С_В4 = 220,485∙0,85 = 187,412 руб.

Целесообразность того или иного метода определим из выражения (2).

Для вибродуговой наплавки

176,388/0,85 = 208,515 руб.

Для наплавки под слоем флюса

264,582/0,9 = 293,98 руб.

Для наплавки в среде углекислого газа

132,291/0,85 = 155,636 руб.

Для электроконтактной приварки ленты

187,412/0,9 = 208,235 руб.

Из сделанных расчетов видно, что самыми целесообразными методами восстановления коренных и шатунных шеек коленчатого вала будут наплавка в среде углекислого газа и электроконтактная приварка лентой. При наличии на предприятии оборудования для электроконтактной приварки ленты возможно избежать затрат на приобретение нового оборудования. Поэтому принимаем для восстановления шеек вала электроконтактную приварку ленты. С точки зрения организации производства, чем меньше количество способов, используемых для восстановления различных изнашиваемых поверхностей детали, тем меньше требуется видов оборудования, выше его загрузка, а следовательно, и выше эффективность производства.