Реферат: Проект восстановления коленчатого вала ЗИЛ 130 с применением ультразвукового упрочнения

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение 2

1.Анализ хозяйственнойдеятельности производственного

объединения«Новосибавторемонт» 4

2. Анализ восстановления коленчатоговала

двигателя ЗИЛ – 130 6

3. Анализ способов ППД 15

4.Выводы 36

5.Рачет объема работ 37

6.Проектирование технологическогопроцесса восстановления

коленчатого вала ЗИЛ-130 39

6.1.Разработка маршрутной технологии 39

6.2.Определение количества работающих

на каждом рабочем месте 48

6.3.Расчет количества рабочих постов 51

6.4.Расчет количества оборудования 53

6.5. Расчет производственных площадей 56

6.6. Расчет отопления, вентиляции,освещения,

водоснабжения 57

7. Конструкторская часть 62

8. Безопасность жизнедеятельности 71

9.Расчет экономической эффективности 77

Литература 81

Введение.

Одним из важнейших направленийв переходе народного хозяйства на рыночные отношения является повсеместное,рациональное использование сырьевых, топливно-энергетических и другихматериальных ресурсов. Усиление работы в этом направлении рассматривается какнеотъемлемая часть экономической стратегии, крупнейший рычаг повышенияэффективности производства во всех звеньях народного хозяйства.

Одним из самых крупныхрезервов экономии и бережливости выступает восстановление изношенных деталей.Восстановление изношенных деталей машин обеспечивает экономиювысококачественного материала, топлива, энергетических и трудовых ресурсов.

Для восстановлениятрудоспособности изношенных деталей требуется в 5-8 раз меньше технологическихопераций по сравнению с изготовлением новых деталей [1].

По данным ГОСНИТИ 85%деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм., т.е. их работоспособностьвосстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины.

Однако ресурсвосстановленных деталей по сравнению с новыми, во многих случаях, остаетсянизким. В тоже время имеются такие примеры, когда ресурс восстановленныхпрогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса новых деталей [2].

Основа повышения качества– применение передовых технологий восстановления деталей.

При восстановленииколенчатых валов двигателей возникает необходимость изыскания новых, болеепрогрессивных способов восстановления, которые смогли бы повысить ресурсдеталей при сравнительно низких затратах.

В проекте сделан глубокийанализ различных способов восстановления упрочнения поверхностным пластическим деформированиемколенчатых валов.

Одним из наилучшимспособом является ультразвуковое упрочнение после наплавки под слоем флюса.

Исходя из этого, впроекте разработан технологический процесс восстановления, модернизировано универсальноеоборудование для УЗУ, сделана технико-экономическая оценка предполагаемойконструкции и всего проекта в целом.

1.Анализхозяйственной деятельности производственного объединения«Новосибирскавторемонт».

Производственноеобъединение «Новосибирскавторемонот» расположено в центральной части города.Оно состоит из 4 филиалов. Данный проект разработан на базе филиала № 3. Цех поремонту двигателей данного филиала был построен в 1954 году, и занимаеттерриторию около 2500 м2.

Филиал№ 3 производственного объединения «Новосибирскавторемонт» расположен вЦентральном районе вблизи станции метро «Красный проспект».

Климатв районе расположения цеха резко континентальный с холодной зимой и жаркимлетом. Продолжительность безморозного периода 100 – 110 дней.

1.1.Анализтехнико-экономических показателей цеха.

Полноценнаяработа цеха по ремонту двигателей во многом зависит от технико-экономическихпоказателей.

Втаблице 1.1. приведена калькуляция по цеху ремонта двигателей филиала № 3 п/о«Новосибирскавторемонт».

Таблица 1.1. Технико-экономические показатели.

№ Показатель 2001 г. 2002 г. 2003 г. 1

Программа ремонта двигателей, шт.:

ГАЗ – 53

ГАЗ – 672

ГАЗ – 24

ЗИЛ – 130

400

300

350

300

150

300

200

300

150

2 Численность работающих. 65 58 47 3 Товарная продукция, млн. руб. 23,5 35,2 70 4 Прибыль, млн. руб. 1 5 10 5 Себестоимость восстановления коленчатого вала, руб. 150 300 425 6 Трудоемкость, чел/час. 9,3 9,3 9,3

1.2.Анализорганизации ремонта двигателей.

Цехработает по пятидневной рабочей неделе с двумя выходными днями.Продолжительность работы – 8 часов.

Внастоящее время цех осуществляет капитальный ремонт двигателей, занимаетсявосстановлением коленчатых валов, гильз цилиндров и т.п.

Технологическиепроцессы механизированы с применением специализированного оборудования,приспособлений и инструмента.

Технологическийцикл – замкнутый цикл, который характеризуется выполнением всех необходимыхработ в одном производственном помещении, начиная от приемки ремонтного фонда иоканчивая выдачей готовой продукции.

Обеспечениеучастка сборки двигателей запасными частями ведется через центральный складпроизводственного объединения «Новосибирскавторемонт».

Узкимместом ремонта двигателей, в частности восстановление коленчатых валов,является низкий восстановительный ресурс. Это обусловлено применением отсталойтехнологии, не отвечающей современным требованиям.

Всвязи с этим в проекте сделан глубокий анализ существующих методоввосстановления и упрочнения (ППД) и выбраны наиболее прогрессивные способы, наосновании которых построен данный дипломный проект.

2. Анализ восстановления коленчатоговала двигателя ЗИЛ – 130.

2.1.Наплавка под слоем флюса.

В общем объеме работ повосстановлению деталей на ремонтных предприятиях наплавка под слоем флюсасоставляет 32 % [2].

При такой наплавке в зонугорения дуги (рис. 2.1.) подают сыпучий флюс, состоящий из мелких крупиц зерен.

Рисунок 2.1.Схема автоматической наплавки.

1-напловляемая деталь;

2-эластичная оболочка;

3-бункер с флюсом;

4- мундштук;

5-электрод;

6-электрическая дуга;

7-шлаковая корка.

Под воздействием высокойтемпературы часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку,которая надежно защищает расплавленный метал от действия кислорода и азота.

Автоматическая наплавкаэффективна в трех случаях, когда необходимо наплавить слой толщиной более 3 мм,глубокое проплавление нежелательно, т.к. оно увеличивает деформацию детали [1,3].

Главным фактором,влияющим на глубину проплавления, является сила тока.

Влияние на глубинупроплавления оказывает относительное размещение электрода и детали. В практикеприменяют наплавку углом вперед, при которой глубина проплавления меньше, чемпри наплавке углом назад. Глубина проплавления также уменьшается с увеличениемвылета электрода.

Качество наплавленногометалла и его износостойкость зависят от марки электродной проволоки, флюса ирежима наплавки. Сварочные наплавочные проволоки, применяемые привосстановлении коленчатых валов, сведены в таблицу 2.1:

Таблица 2.1.Сварочныеи наплавочные проволоки.

Марка проволоки. Химический состав. Диаметр проволоки, мм. Рекоменд флюсы Твердость после наплавки HRCэ C Mn Si Cr Ni Нп-80

0,75

0,85

0,5

0,8

0,17

0,37

0,25 0,3 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2. Ан-348 30…34 Нп-65Г

0,6

0,7

0,9

1,2

0,17

0,37

0,3 0,3 Ан-348 25…34 Нп-30 ХГСА 0,3 0,8

0,9

1,2

0,8

1,1

0,4 Ан-348 30…34

Наплавочные флюса Ан-348,Ан-60 и другие содержат стабилизирующие элементы, но в состав флюсов не входятлегирующие добавки, что не способствует повышению прочности и износостойкостинаплавленного металла.

Наплавка под слоем флюсас последующей термообработкой обеспечивает стабильность структуры и твердостьнаплавленного металла восстанавливаемых коленчатых валов.

В этом случае наплавляют пружиннойпроволокой II класса или проволокой Нп-30ХГС прирежим:

напряжение дуги25 ÷ 30 В,

сила тока 180÷ 220 А,

шаг наплавки4,6 м/об,

скоростьподачи проволоки 1,6 ÷ 2,1 м/мин [1].

Наплавленный металлобладает твердостью HRC 32…40 и легко поддается механическойобработке.

Хорошие результаты даютприменение порошков. Проволоки [2].

2.2.Электроконтактное напекание порошка.

Схема электроконтактногонапекания металлических порошков на поверхности деталей разработана ЧИМЭСХ.

Рисунок 2.2.Схема электроконтактного напекания металлических порошков на поверхностидеталей.

1-наплавляемый слой;

2-ролик контактный;

3-порошок металлический;

4-деталь.

Оптимальные режимынапекания порошка, обеспечивающие сцепление в пределах 120…150 МН/м2лежат в пределах: по напряжению – 0,87÷1,35 В на 1 мм толщины слоя, подавлению — 40÷60 МН/м2, по затратам энергии – 2,1 ÷3,2Вт ч/г.

Пористость получаемогослоя на оптимальных режимах 8-12%, твердость 70…82 HRB.

Напекание порошка сповышенным содержанием углерода (С=0,84%) проводится по аналогии, что дляпорошка АП84. При этом сцепление слоя с металлом повышается до 220÷250МН/м2.

Напекание порошка.Сормайт – 1 должно проводится при высоких удельных давлениях (60…80 МН/м2)и пониженных напряжениях (0,73…1,05 В на 1 мм толщины наплавленного слоя).

Основное влияние накачество слоя его сцепление с металлом оказывает скорость напекания, влияющаяна температурный режим в процессе напекания (2.3.)

При напекании напониженных скоростях 0,12…0,17 м/мин, слой получается весьма плотным(пористость 6÷8%). При повышении скорости напекания на 0,25 м/минпористость несколько возрастает до 10÷12%, а качество сцепленияулучшается в результате уменьшения поверхности окисления детали и порошка впроцессе нагрева и формирования слоя [1].

Напекание порошка ведется«узким» роликом 4 мм по винтовой линии или «широким» на всю поверхностьнапекания с учетом соблюдения вышеприведенных режимов [1,3,15].

Рисунок 2.3.Температура в граничной зоне в зависимости от напряжения холостого хода искорости напекания.

1-Vн = 0,37 м/мин;

2-Vн = 0,25 м/мин;

3-Vн = 0,17 м/мин.
2.3. Электрометаллизация.

Металлизация– один из распространенных способов получения металлических покрытий поверхностейнанесением на эти поверхности расплавленного металла.

Сущностьпроцесса в следующем: металл, расплавленный дугой, струей сжатого воздуха(давление до 0,6 МПа) покрывает поверхность восстанавливаемой детали. Процессдуговой металлизации осуществляется специальным аппаратом – металлизатором(рис. 2.4.).

Рисунок 2.4. Схема металлизатора.

1 – электроднаяпроволока;

2 – сопло;

3 – провода оттрансформатора;

4 – деталь.

Аппаратдействует следующим образом: с помощью роликов по направляющим наконечникамнепрерывно подается две проволоки,, к которым подведен электрический ток.Возникающая между проволоками электрическая дуга расплавляет металл.Одновременно по воздушному соплу в зону дуги поступает сжатый газ поддавлением. Большая скорость движения частиц металла (120… 300 м/с) инезначительное время налета, исчисляемое тысячами долями секунды, обуславливаетв момент удара его пластическую деформацию, заполнение частицами неровностей ипор поверхности детали, сцепление частиц между собой и с поверхностью, врезультате чего образуется сплошное покрытие.

Толщинанаплавляемого слоя от нескольких микронов до 10 мм и более.

Питаниеэлектрометаллизатора осуществляется либо от специальных трансформаторов сдополнительными отводами от витков вторичной обмотки, допускающие напряжениедуги 20 – 55 В (с промежутком через 4 – 5 В) при токе не менее 250 А.

Рекомендуемыематериалы электродной проволоки: сталь 45, Нп – 30 ХГСА.

Металлизацияобеспечивает высокую твердость напыленного слоя. Однако, применяя металлизацию,необходимо учитывать, что нанесенный слой не повышает прочности детали. Поэтому применять металлизацию для восстановления деталей с ослабленным сечениемне следует. Кроме этого необходимо знать, что сцепляемость напыленного слоя сосн6овным металлом недостаточно [2,3,14].

2.4. Плазменное напыление композитных порошковых материалов.

Вспециальных устройствах, называемых плазмотронами, плазмообразующий газ (аргон,азот, углекислый газ), протекая сквозь слой электрического разряда ионизируетсяи превращается в плазму. Рабочая температура струи достигает 7000 – 15000 0С.

Схемакомбинированной плазменной наплавки проволокой с газопорошковой защитной средойпоказана на рис. 2.5.

Рисунок 2.5.Схема плазменной наплавки.

1 — деталь;

2 — бункер;

3 — плазменная головка;

4 — источник питания;

5 – сварочная проволока.

Плазменные покрытияиспользуются для создания износостойких слоев на рабочих поверхностях.

Сущность метода состоит вбомбардировке обрабатываемой поверхности частицами порошка, разогретыми допластического состояния. Передачу тепловой и кинетической энергии частицамипорошка осуществляют плазменным (за счет введения порошков металлов вплазменную струю) и газопламенным (введение порошков в газовую смесь)способами.

Для устойчивости работыплазмотрона электрическая дуга должна быть сформирована и стабилизирована вдольего продольной оси.

При плазменном напылениииспользуют порошки самофлюсующихся сплавов системы Ni-Cr-B-Si-C марок СНТН, ПГХН80 СР, ВСНГ Н с температурой плавления 1050 0С зернистостью 20 – 150мкм, обеспечивающие твердость обрабатываемых поверхностей до 35 NR [2]. Недостатками плазменно напыленных покрытий являютсянизкая прочность сцепления с основой, адгезионная прочность и термостойкостьпокрытия, что связанно с различными коэффициентами температурного расширенияпокрытия и о основы. Обладая значительной пористостью, плазменно-напыленныепокрытия не защищают от окисления, что приводит к ускоренному разрушению(отслаиванию) покрытия. Увеличить адгезионную прочность, термостойкостьпокрытия в окислительных средах можно азотированием поверхности до образованиянитридной прослойки [1,2,4].

3. Анализ способов ППД.

Обкатываниеи раскатывание шаровым инструментом.

Шаровый инструмент можноклассифицировать по следующим признакам [4]:

1. По характеруобрабатываемых поверхностей:

— для наружныхцилиндрических;

— для внутренних цилиндрических;

2. По числу деформирующихэлементов:

— одношаровой;

— многошаровой.

Шаровый инструментприменяют для обкатки специальных или сложных профильных поверхностей: сфер,галтельных переходов, желобов подшипников и т.п.

Шары используемые для ППДизготавливают из подшипниковых сталей ШХ 15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, 18ХГТ, в особыхслучаях можно применять коррозийно-стойкие стали 11Х18М, 95Х18.

Параметр шероховатостинаиболее интенсивно уменьшается при удельных нагрузках 1000-1400 МПа,прямопропорционален радиусу шара. Большое влияние на шероховатость оказываетисходный параметр поверхности, при обкатывании она повышается для всехметаллов, и чем выше прочность обкатываемого материала, тем больше оптимальноедавление обкатывания [4].

Твердость значительноповышается на глубину до 2 мм однако на глубине 1,0-1,5 мм повышение твердостистановится незначительным. Наибольшее увеличение твердости происходит уматериалов со структурой мартенсита, не подвергшихся отпуску. При этомповерхностная твердость, например стали У8, ШХ15, 40Х увеличивается до15%(ШХ15), до 25% (У8) по отношению к исходным.

Обкатывание роликовыхдорожек подшипника (HRC 35) с силой750 Н шаром диаметром 4,5 мм при подаче 0,1 мм/об снижает параметршероховатости в 5-8 раз, повышает микро твердость до 25% при глубиненаклепанного слоя 0.ю8 мм.

Особенностишаровых устройств — использование стандартных шаров с высокими точностьюобработки и качеством поверхности, незначительные силы обработки, связанные сточечным (условно) контактом инструмента и обрабатываемой поверхности, низкаяподача и производительность [2].

3.1.Обкатывание роликовым инструментом.

Дляобкатывания используют ролики различной конфигурации, который обычноустанавливают под некоторым углом к оси обрабатываемой детали (рис. 3.1.)

Рисунок 3.1.Схема обкатывания.

1-обкатываемаядеталь; S – подача, мм/мин;

2-ролик. n – частота вращения, об/мин;

L – поперечный ход, мм.

Роликидля раскатывания и обкатывания бывают двух видов: стержневые (рис. 3.2.) икольцевые; их подразделяют на 15 типов [4].

Рисунок 3.2.Стержневые ролики.

а).коническийролик; б).цилиндрический ролик.

Уповерхности роликов должна быть твёрдость HRC 62…52, поэтому их изготавливают преимущественно изсталей ШХI5 и ШХ15СГ (ГОСТ 801-87). У накатывающих и заходных поверхностейроликов Ra 0, 1 мкм.

Стержневыеролики рекомендуется применять в много роликовом накатном инструментесепаратного типа. Кольцевые ролики рекомендуется применять преимущественно вголовках одно-, двух- и трёхроликовых приспособлений.

Отпечатокролика во время обкатывания превращается в пластически деформированную канавку,которая при обработке цилиндрических поверхностей с подачей представляет собойвинтовую линию.

Разрушениеповерхностного слоя может происходить не только при силе превосходящейкинетическую, но и при небольшой нагрузке N велико. Допустимое N зависитв большей мере от марки обрабатываемого материала: для достижения Rа = 0, 16 мкм незакаленной сталинеобходимо, чтобы 20 < 200, а чугуна 35 < 60.

Итак,при обкатывании необходимо назначать минимальную силу, при которойобеспечивается обработка с максимальной производительностью.

На силу обкатываниянепосредственно влияют передний и задний углы вдавливания LI0и LII0.Установлено, что оптимальным для большинства случаев является La = 2…30, La = 50так зависимостьпараметра шероховатости поверхности от силы обкатывания (рис.3.3.) носитпараболический характер.

Рисунок 3.3.Зависимость Ra от силы обкатывания Р роликом сосферическим профилем.

Сталь 45 Г2; S = 0,21 мм/мин; D = 130 мм; Г = 20 мм.

Следующим по значениюпараметром обкатывания после силы является подача, которая может бытьрадиальной и осевой. Наилучшее качество поверхности достигается при обработке срадиальной передачей, однако на практике детали обрабатывают с осевой подачей.С уменьшением подачи шероховатость поверхности уменьшается до определённогопредела, затем начинает возрастать. Оптимальное S = 0,25 [4].

3.2. Алмазное выглаживание.

Выглаживаниезаключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящимпо ней инструментом- выглаживателем.

Дляизготовления выглаживателей используют природные и синтетические алмазы.

Синтетическиеалмазы с размером зерна более З мм в виде поликристаллов получили названиебаллас (АСБ) и карбонидо (АСГIК) по аналогии с наименованием соответствующихприродных алмазов.

Особенностьих структуры обеспечивает изотропность физико-механических свойств, что даётвозможность инструменту работать с переменными нагрузками.

АлмазыАСБ имеют шаровидную форму, чётко выраженной радиально-лучистой структурой,размеры их зёрен достигают б мм. Алмазы АСПК имеют форму цилиндра диаметром 2 —4,5 мм и высотой 2 — 5 мм. Структура их также радиально-лучистая, но болеесовершенная.

Врезультате пластического деформирования Δ обрабатываемой поверхностисглаживаются исходные неровности, и образуется новый микрорельеф высотойнеровностей профиля Rz b. Размер детали уменьшается навеличину остаточной деформации Δ Пл [4].

Исходнымипараметрами является предварительный натяг и сила выглаживания.

Решающеезначение для качества поверхности детали имеет шероховатость инструмента(рис.3.4).

Коэффициенттрения зависит от наиболее существенных факторов силы выглаживания и твердостиобрабатываемой поверхности. Максимальное значение коэффициента трения 0,1, аобычно оно составляет 0,05 — 0,08.

Рисунок 3.4.Зависимость параметра шероховатости детали от параметра шероховатостиинструмента.

Температурав очаге деформирования на глубине не более 0,1 мм не превышает 200-400 прискорости выглаживания менее 100 м/мин.

Приувеличении скорости до 400 — 500 м/мин температура возрастает в 2 — 2,5 раза.Параметрами выглаживания, влияющие на шероховатость, являются: силавыглаживания, подача и радиус рабочей части инструмента. Сила выглаживаниябольшая 200 ÷ 250 Н для деталей из высококачественных материалов ибольшая 100 ÷ 150 Н для деталей из материалов средней твёрдости —нецелесообразны.

Основнымкритерием выбора радиуса сферы инструмента является твёрдость материалаобрабатываемой детали. Для деталей из мягких сплавов и цветных металлов и ихсплавов этот радиус должен составлять 2,5 ÷ 3,5 мм, для деталей среднейтвердости – 1,5 ÷ 2 мм, для деталей из высокопрочных сталей (НRC>60) — 1÷1,5 мм.

Наименьшийпараметр шероховатости достигается при подаче 0,02÷0,04мм/об. Скоростьвыглаживания мало влияет на параметр шероховатости.

3.3. Поверхностное дорнование.

Поверхностноедорнование – это поступательное движение дорна по охватывающей его поверхности[4].

1 – деталь;

2 – дорн.

Рисунок 3.5.Схема обработки поверхностным дорнованием.

Инструментдля поверхностного дорнования изготавливают из твёрдых сплавов. Твёрдые сплавы,обладая рядом преимуществ, но хуже воспринимают ударные и изгибные нагрузки посравнению с инструментальными и подшипниковыми сталями.

Маркисплавов: ВХ, ВХ8, ВХ10, ВХ15, ВХ25. Новые сплавы имеют значительно повышеннуюстойкость. Это ВХ10 ОС, ВХ15С, ВХ2ОС и др.

Инструментомдля поверхностного дорнования служит дорн, в котором основным рабочим элементомявляется зуб. Дорны подразделяются на поверхностные и объёмные [4].

Поверхностноедорнование характеризуется следующими параметрами: натягом i, относительнымнатягом i/d, силой дорнования или силой тяги Р иосевой составляющей силой деформирования Ро, скоростью дорнования игеометрическими характеристиками.

Основнымпараметром является натяг. С увеличением натяга параметр шероховатостиуменьшается до определённого значения. Суммарный натяг при дорновании отверстийдиаметром до 80 мм обычно составляет 0,1 — 0,25 мм.

3.4.Виброударная обработка.

Виброударнаяобработка — это обработка рабочими телами деталей в замкнутом объёме при еговибрации.

Вибрационнуюударную обработку подразделяют на виброабразивную и виброударную.Виброабразивную применяют для удаления с деталей заусенцев, округления острыхкромок, полирования и т.д., а виброударную — для упрочнения.

Длявибрационной ударной обработки используют рабочие тела из различных материалови жидкие рабочие среды. Кроме стальных и полимерных шариков (Г0СТ3722-81, ОСТ1.51334-73), стальной и чугунной дроби (ГОСТ 1 1964-81 Е) применяютметаллическую сечку из проволоки, гранулы из алюминиевых и цветных сплавов.

Привиброударной обработке в рабочей камере, смонтированной на упругих подвесках иимеющей возможность колебаться в различных направлениях, сообщаютсянизкочастотные колебания — в большинстве случаев с помощью дисбалансноговибратора (рис.3.6.)

Рисунок 3.6.Схема виброударной обработки заготовок без закрепления.

1 – обрабатываемыедетали;

2 – контейнер;

3 – рабочие тела;

4 – амортизаторы;

5 – вибровозбудитель.

Виброударнаяобработка производится в результате множества микро ударов и относительногоскольжения с определённым давлением рабочих тел по поверхности обрабатываемойдетали.

Рабочиетела движутся с переменным ускорением, что обеспечивает их большую подвижность.Вследствие высокой относительной подвижности рабочие тела хорошо вписываются вфасонную поверхность деталей, за счёт чего этим методом можно упрочнять какнаружные, так и внутренние поверхности сложных деталей различных размеров.

В силуограниченных энергетических возможностей продолжительность упрочнениязначительна (от 10-20 мин до нескольких часов), а вероятность перенаклёпаисключается, т.е. виброударная обработка по сравнению с другими способамиП.П.Д. обладает ограниченными энергетическими возможностями.

Виброобкатываниеи вибровыглаживаяие.

Привиброобкатывании помимо осевой подачи S (как при обкатывании и выглаживании) инструменту, поджатому кобрабатываемой поверхности с силой Р, сообщается возвратно поступательноеперемещение с частотой N иамплитудой А, вдоль оси детали, вращающейся с частотой n (рисЗ.7.)

Рисунок 3.7.Схема виброобкатывания (вибровыглаживания).

Прииспользовании в качестве инструмента стального закалённого шара в процессеназывается виброобкатыванием, при использовании сферического наконечника изалмаза или другого сферического материала (радиусом R) — выглаживанием, т.к. процесс происходит в условиях тренияскольжения.

Выборматериала зависит от твёрдости обрабатываемой поверхности для обработки деталейиз материалов высокой твёрдости (от HRC 50 до HRC 60) применяют алмазные наконечники.Сила поджатия инструмента при выглаживании 50-200 Н, что позволяет обрабатыватьмаложёсткие и неровно жёсткие поверхности, а также углубления шириной 5-10 мм.При виброобкатывании сила поджатия инструмента 800-1000Н. При виброобкатьтваниии вибровыглаживании инструмент выдавливает синусоидальную канавку.

Выравниваниеформ, размеров и расположения микро неровностей на поверхности достигаетсяизменением режимов обработки: S, P, A, N, n, dm (К), канавки имеют плавные очертания с Ra 0,02...0,16 мкм. Микротвёрдостьповерхности канавок и наплывов на 10-25 % выше твёрдости исходной поверхности.Остаточное напряжение в 1,3-1,7 раза больше, чем при обкатывании без вибрациина тех же режимах.

Дляполучения низменного рисунка системы каналов необходимо выдерживать постояннымотношением N/n и иметь неизменный диаметр детали. Одной из основныххарактеристик виброобкатанных поверхностей является степень перекрытия Rn выдавливаемыми канавками исходнойобрабатываемой поверхности.

ВеличинаRn определяет путь, проходимыйинструментом в единицу времени [4].

3.5. Обработка дробью.

Методыобработки подразделяются на две группы — обработка сухой дробью и обработкадробью с СОЖ. При дробеструйном (ДУ), пневмодинамическом (ПДУ) и дробелитном(ДМУ) упрочнении детали обрабатывают сухой дробью, эти методы называют дробеударными.Существуют следующие разновидности гидроударной обработки гидробеструйная (ГДУ)гидробелитная (ГДМУ), упрочнение микро шариками.

Каждыйметод характеризует несколько параметров:

— скорость сообщаемая дроби ( 1-1ООм/с);

— характеристика дроби: её материал (чугун, сталь, стекло), метод изготовления

(литыеили рубленные из проволоки шарики для подшипников), форма неправильная (литаядробь) и правильная (шарики);

— кинетическая энергия дроби, зависящая от скорости полёта и диаметра дроби;

— количество дроби одновременно участвующей в наклёпе поверхности детали.

Жидкиесреды удаляют продукты изнашивания с поверхности обрабатываемых деталей ирабочих тел, смачивают и охлаждают их. В большинстве случаев рабочая средапредставляет собой водный раствор щелочей, кислот и солей с химическимидобавками. В частности кислота стеариновая техническая ГОСТ 94 19-78, кислота амиловаяи др.

Приобработке дробью шероховатость обрабатываемой поверхности повышаетсянезначительно, а в некоторых методах и режимах обработки возможно и уменьшениешероховатости.

Придробеструйном упрочнении шлифованных поверхностей цементированных и закалённыхдеталей параметр шероховатости повышается в среднем на 1-2 мкм, при упрочнениидеталей из улучшенной стали, из титановых и алюминиевых сплавов параметршероховатости повышается на 2,5-5 мкм, во многих случаях происходит активныйперенос частиц дроби на поверхность деталей, что снижает их коррозионнуюстойкость, режим упрочнения характеризуется значительной нестабильностью. Кометого, установки ДУ имеют ряд эксплуатационных недостатков, связанных с быстрымизнашиванием сопел и др… Основные преимущества ГДУ по сравнению сдробеструйным следующие:

— остаточные напряжения только сжимающие, максимальные значения на некоторойглубине, сравнительно низкий параметр шероховатости (Rа 1,25-О,1бмкм) сохраняется, высокий (Ra 1,25-1,2 мкм) может снижаться до12,5-1,2 мкм:

— микрогеометрияулучшается,

— исключён перенос на обрабатываемую поверхность материала рабочих тел в связи соснижением температуры в зоне контакта.

Однакоустановки ГДУ сложнее, дороже и требуют более высоких затрат при эксплуатации.

Наибольшееотличие в изменении свойств проявляется при ДМУ (дробелитное упрочнение).Высокая интенсивность пластической деформации обеспечивает при ДМУ болеевысокую степень и глубину упрочнения. Максимальная микро твёрдость наблюдаетсяпри времени наклёпа равным 4 минутам

По сравнениюс исходной твёрдость увеличивается на 25 % и достигает ≈10Гпа [4].

3.6. Центробежная обработка.

Прицентробежной обработке на обрабатываемую поверхность наносят последовательныеудары рабочими элементами (шарами или роликами), свободно сидячими в радиальныхотверстиях вращающегося диска. Рабочие тела под действием центробежных силзанимают крайнее положение в радиальных отверстиях, а при ударе обрабатываемуюповерхность опускаются на глубину, равную натягу, отдавая энергию, создаваемуюцентробежной силой.

Методприменяют в основном для повышения сопротивления усталости деталей, работающихв тяжёлых условиях эксплуатации. При правильно назначенных условиях и режимахупрочнения с помощью этого метода удаётся повысить сопротивление усталостиобрабатываемых деталей в 1,5-4 раза. При оптимальных параметрах упрочненияпараметр шероховатости грубых поверхностей Rа 5-20 мкм уменьшается в десятки раз и достигается Rа 0,63-1,25 мкм, при обработкеповерхностей с Rа 0,32-0,63 мкмпараметр шероховатости уменьшается до Rа 0,08-0,16 мкм. Температура поверхности в момент деформирования можетдостигать 200 0С, однако, это не вызывает структурных изменений.

Твёрдостьповерхностного слоя по сравнению с твёрдостью не наклёпанного слоя повышается всреднем при обработке силумина на 50 %, стали 25 — на 40 %, чугуна — на 30- 60%и латуни на 60 %. Глубина наклёпа 0,6-0,8 мм и более [4].

3.7. Ультразвуковое упрочнение (УЗУ).

Еслипри упрочнении статическими методами ППД инструменту сообщают дополнительноультразвуковое колебание с частотой 18-24 кГц и амплитудой 15-30 мкм, то онистановятся ударными методами (ультразвуковое обкатывание и т.п.)

Рисунок 3.8. Схема ультразвукового упрочнения (УЗУ).

Используюттакже УЗУ, когда загружаемым рабочим телам, помещённым в замкнутый объём вместес обрабатываемой деталью, сообщают ультразвуковые колебания, под действиемкоторых происходит упрочнение обрабатываемой поверхности. Процесс (рис.3.9.)напоминает виброударную обработку.

Рисунок 3.9. Схема УЗУ.

1 – концентратор;

2 – камера;

3 – обрабатываемаядеталь;

4 – стальные шарики.

Приобычном ультразвуковом упрочнении инструмент 2 (рис.3.10.) под действием статическойи значительной ударной силы, создаваемой колебательной системой (ультразвуковымгенератором магнитострикционным преобразователем 5 и концентратором 3),пластически деформирует поверхностный слой обрабатываемой детали 1.

Рисунок 3.10. Схема ультразвукового упрочнения.

1-обрабатываемая деталь;

2-рабочая часть инструмента;

3-концентратор;

4-ультразвуковой генератор;

5-магнитострикционный преобразователь;

6-направляющие.

Статическуюсилу Рст можно прикладывать с помощью пружины или груза,

поддействием которого все устройство может свободно перемещаться по направляющим 6и поджиматься к детали 1. По сравнению, например, с обкатыванием шаром (ОШ)ультразвуковое упрочнение отличается следующими особенностями и преимуществами:

1-инструмент пластически деформирует поверхностныйслой детали импульсно, с большой интенсивностью колебаний, в результате чегоформирование сопровождается прерывистым и интенсивным трением;

2-кратность приложения силы при деформированииинструментом поверхности в 400 раз более (при ОШ 12-20 раз);

3-статическая сила, действующая на деталь,незначительна;

4-скорость деформации — переменная, её максимальноезначение 200 м/мин и более, что превышает скорость деформирования при ОШ вдесятки и сотни раз;

5-среднее давление, создаваемое в поверхностном слоедетали под действием нормально направленной силы, в 3-9 раз больше, чем при ОШ;

6- энергия, расходуемая на искажение кристаллическойрешётки и идущая на внутренние микроструктурные преобразования, при УЗУзначительно выше, чем при0Ш;

7-температура места контакта инструмента с деталью взоне деформирования 100-1500С, что в 3-5 раз меньше, чем при ОШ, авремя нагрева при УЗУ очень мало (3 х 10-5 сек), поэтому не наблюдаетсяснижения упрочнения, вызываемого действием высокой температуры;

8-в процессе УЗУ вследствие относительно большихнапряжений и многократного приложения нагрузки напряжённо-деформированноесостояние специфично.

Множественноескольжение дополнительно тормозит дислокацию. Плотность дислокаций намногобольше, чем при ОШ. В результате степень наклёпа повышается в 1,2-1,5 раза исоответственно увеличивается уровень остаточных сжимающих напряжений.

ПрименениеУЗУ по сравнению с ОШ может быть эффективно в следующих случаях:

1-для деталей термически и химико-термическиобработанных сталей У10А, У12, Х40, ШХ 15, сталей аустенитной структуры12Х18Н9Т и др., где применение других методов не позволяет получитьзначительный упрочняющий эффект;

2-для деталей и инструментов из твердых сплавов;

3-для деталей малой и неравномерной жёсткости, так жеУЗУ характеризуется небольшой статической силой и временем деформирования.

Кпараметрам режима У относится: статическая сила Рст, амплитуда А колебанийинструмента, радиус его округления Г, частота колебаний f, эффективная масса инструмента М,продольная подача S, число рабочих ходовi, скорость обработки детали V.

Основныепараметры упрочнения лежат в следующих пределах: частота ультразвуковыхколебаний f = 2 х 104 амплитуда 2А =10…20 мкм, статическая сила Рст = 30...300Н, время контактирования инструментас деталью r = 3х10-5 с, отношениетангенциальной силы к нормальной Рm/PN = 0,7, скорость колебательногодвижения инструмента

V1 = 2Пf >400 (1.)

Примеромэффективного применения УЗУ может служить упрочнение предварительно шлифованныхрабочих поверхностей эвольвентного зуба зубчатых колёс из стали 45 (m = 1,5 мм; Z = 30). В результате УЗУ с оптимальным режимом (Рст = 50Н, 2А= 20 мкм, S = 0,1 мм/об, i = 1) Ra уменьшился с 0,4 мкм до 0,1 мкм,т.е. в 4 раза.

Микротвердостьповерхностного слоя повысилась с НВ208 до НВ357 (на 71 %) и соответственно,повысился предел контактной выносливости на 10-20 % [4].

Проведённыесравнительные исследования качества поверхностного слоя наплавленных деталей (коленчатыевалы двигателя ЗИЛ-130) после шлифования без ультразвука и выглаживания с УЗУна рациональных режимах показали, что наибольший эффект получен на деталяхпосле УЗУ. При этом твёрдость увеличилась до 30 %, толщина упрочнениясоставляет 0,6-0,8 мм, микротвердость увеличилась до 50 %, шероховатостьуменьшилась с 1,63 до 0,2 мкм и образуется особый микрорегулярный ячеистыйрельеф на поверхности [5].

Важнымпреимуществом УЗУ является также образование в поверхностном слое наплавленныхдеталей остаточных напряжений сжатия значительной силы (осевых Sz = 150...1бО Па 107,тангенциальных Рm = 120...130 Па107). Уменьшение разброса твёрдости на поверхности наплавленногометалла свидетельствует об образовании более однородной структуры [5].

Рациональнымпо качественным и эксплуатационным показателям наплавленных деталей являетсятакой режим, при котором двойная амплитуда УЗК равняется 2А = 30...50 мкм,статическое усилие прижима инструмента и детали Рст = 400...600 Н, скоростьвращения детали Vg = 0,33… 0,99м/с и продольная подача инструмента Sпр = 0,120,15 м/об.

Сравнительныелабораторные испытания на износостойкость наплавленных и упрочнённыхультразвуковым выглаживающим инструментом образцов, вырезанных из натуральныхшеек коленчатых валов, показали их меньший приработочный износ по сравнению сне упрочнённым, примерно в 7 раз, а по сравнению с образцами не наплавленными(контрольными) из стали 45, закалённой ТВЧ, примерно в 4,7 раза.

Стендовыеи эксплуатационные испытания коленчатых валов двигателя ЗИЛ-130 восстановленныхнаплавкой и упрочненных ультразвуковым инструментом, показали, что поломок ихпо причине усталости не обнаружено, а износостойкость оказалась в 2,2 раза вышепо сравнению с не упрочнёнными ( на 63 % выше износостойкости новых валов) [5].

4.Выводы.

1.Анализ способов восстановления коленчатого валадвигателя ЗИЛ- 130 с учетом последующего использования методов ППД показал, чтонаиболее приемлемым и эффективным с точки зрения экономических, технологическихи других факторов является наплавка под слоем флюса.

2.Анализ способов ППД показал, что наиболеепрогрессивным является УЗУ, как способ, отвечающий высоким технологическимхарактеристикам упрочнённой поверхности (Ra, HRC и т.п.).

5.Рачетобъема работ.

Выбор программывосстановления коленчатого вала двигателя ЗИЛ- 130:

На период 2004 г.предприятием запланировано произвести ремонт 150 двигателей ЗИЛ — 130 и столькоже восстановит коленчатых валов данного двигателя. С учетом того, что паркмашин в нашем регионе растет, и ремонт на других предприятиях сокращается,можно остановится на программе восстановления коленчатых валов – 300 шт. вмесяц. Планирование на год затруднено, т.к. экономика ориентированна насвободные рыночные отношения и вся работа предприятия зависит от количествазаказов и качества восстановленных деталей.

5.1.Режимработы и фонды времени.

Режим работы участкапланируется в одну смену. Рабочая неделя устанавливается пятидневной,продолжительность рабочей смены – 8 часов.

Планируемый период работыучастка по восстановлению коленчатых валов двигателя ЗИЛ -130 составляет одинмесяц. Все остальное время участок специализируется на восстановленииколенчатых валов различных марок автомобилей, в том числе и иностранногопроизводства.

Фонды времениподразделяют на номинальные и действительные. Номинальным фондом называетсявремя, которое может быть отработано за планируемый период на рабочем месте безучета каких бы то ни было потерь, то есть календарно [6,11].

Фн =(Дк-Дп-Дв)·tc·у, где (2)

Дк, Дп, Дв – количестводней календарных, праздничных, выходных соответственно.

Дк = 31, Дп = 1, Дв = 10;

tc = 8 часов – время смены;

у = 1 – количество смен.

Фн = (31- 11)·8 = 160час.

Действительный фондрабочего времени работы оборудования:

Фдо = Фн·ηо, где (3)

ηо –коэффициент, учитывающий простой оборудования (0,95)

Фдо = 160·0,95 = 152 час.

5.2.Тактпроизводства.

Для ритмичной работыучастка нужно согласовать работу на всех рабочих местах во времени. Для этогоустанавливается единый для всех рабочих мест такт производства:

τ=Фдо/N=152ч./300к.в.=0,5ч/к.в (4)

6.Проектированиетехнологического процесса восстановления

коленчатоговала ЗИЛ-130.

Технический процесспроектируем применительно к абразивно-электрохимическому шлифованию, опираясьпри этом на технологию ВНПО «Ремдеталь» [7,8].

Используем операции,связанные только с восстановлением шатунных и коренных шеек, т.е. частичноевосстановление. Это связанно с тем, что на проектируемый участок поступаюттолько коленчатые валы с дефектами коренных и шатунных шеек. С другиминеисправностями коленчатые валы не принимаются.

6.1.Разработкамаршрутной технологии.

1.Очистная.

2.Дефектовачная.

3.Разборочно-очистительная.

4.Термическая.

5.Очистная.

6.Контрольная.

7.Шлифовальная (дляШ.Ш.).

8.Шлифовальная (дляК.Ш.).

9.Герметизирующая.

10.Наплавочная.

11.Термическая.

12.Правильная.

13.Герметизирующая (дляК.Ш.).

14.Наплавочная (дляК.Ш.).

15.Шлифовальная черновая(для 1ой и5ой К.Ш.).

16.Шлифовальная черновая(для Ш.Ш.).

17.Шлифовальная черновая(для К.Ш.).

18.Сверлильная.

19.Шлифовальная чистовая(для Ш.Ш.)

20.УЗУ (АЗХШ).

21.Шлифовальная чистовая(для К.Ш.).

22.УЗУ (АЗХШ).

23.Сборочная.

24.Балансировочная.

25.Разборочная.

26.Очистная.

27.Сборочная.

28.Контрольная.

1. Очистная.

Очистить вал и промытьего в растворе моющего средства МС-8 концентрации 20 г/л и температурой 75-80 0С.

Наличие смолистыхотложений, загрязнения и смазки на поверхности вала не допускаются.

Машина для очисткиОМ-5288 [14].

Разряд работы-2.Трудоемкость-4,5 мин [10].

2.Дефектовочная.

Провести тщательныйвизуальный осмотр. Определить геометрические параметры вала – измеритьинструментом.

Определить трещинымагнитным дефектоскопом МД-50 [14].

Режимы: токнамагничивания 1500 А, метод намагничивания – циркулярный, характер тока –мгновенный.

Условия: трещины более 5мм не допускаются.

Разряд работ-4.Трудоемкость-8,5 мин [10].

3.Разборочно-очистная.

Вывернуть пробки, невыворачиваемые пробки удалить.

Прочистить масляныеканалы и полости.

Оборудование:приспособление 70-7362-1518.

Станокрадиально-сверлильный 2N155[14,13].

Разряд работ-2.Трудоемкость-6,5 [10].

4.Термическая.

Поместить вал в печь притемпературе 400-4500С и выдерживать в течение 30 минут.

Электропечь шахтная СШО10.10/10 [14].

5.Очистная.

Очистить и промыть вал врастворе средства Лябомид-203 концентрацией 20 г/л и температурой 75-80 0 С.

Разряд-2. Трудоемкость-5мин [10].

6.Контрольно –дефектовочная (см. операцию 2.).

7.Шлифовальная,подготовительная (для Ш.Ш.).

Шлифовать под наплавку доØ 63,6-0,1м.м. последовательно1ю,2ю,3ю,4юшат. Шейки на длину 57,6 м.м., обеспечив шероховатость поверхности Ra 2 мкм.

Оборудование: станоккруглошлифовальный 3В423 [14].

Приспособления иинструмент: круг шлифовальный – ПП 900х50х305 15А 50 – ПСМ 17К5 35 м/с. 1 кл. АГОСТ 2424-83.

Разряд работ – 3.Трудоемкость – 12 мин [10].

8.Шлифовальная,подготовительная (для К.Ш.).

Шлифовать под наплавку,обеспечив шероховатость поверхности Ra 2 мкм. 1ю К.Ш. Ø72,6 мм. На длину 32 мм. Со 2юна 5ю до Ø72,6-0.1мм на длину соответственно 28,5+0,5мм, 28,5+0,5 мм, 28,5+0,5 мм, 42,5+0,5 мм [7].

Оборудование: станоккруглошлифовальный 3В423 [14].

Приспособления иинструмент: круг шлифовальный – ПП 900х50х305 15А 50 – ПСМ 17К5 35 м/с. 1 кл. АГОСТ 2424-83.

Разряд работ – 3.Трудоемкость – 16 мин [10].

9.Герметизирующая (дляШ.Ш.).

Заглушить отверстиямасляных каналов на Ш.Ш. стержнями из графита ГП-1.

Трудоемкость – 1 мин [10].

10.Наплавочная (дляШ.Ш.).

Наплавить последовательно1ю,2ю,3ю,4ю шат. шейки до Ø6мм. Проволокой Нп – 30хГСА под флюсом Ан-348 в следующем режиме [8]:

· частота вращениявала, мин-1 2,5

· подача головки,мм/об. 4,6

· подача проволоки,м/мин 1,4-1,6

· смещениеэлектрода, м/мин 8-10

· вылет электрода,мм. 10-12

· сила тока, А 180-200

· напряжение, В 25-30

Оборудование: установкаОКС – 5523 ГОСНИТИ [14].

Разряд работы – 3.Трудоемкость – 26 мин.

11.Термическая (см.операцию4)

12.Правильная.

Править вал, выдерживаядопуск радиального биения средних К.Ш. относительно оси центров – 0,3 м.м.

Оборудование: пресс 6328[13].

Приспособление:70-7855-1508.

Разряд работ – 2.Трудоемкость – 5 мин [10].

13.Герметизирующая (дляК.Ш.) (см. операцию 9).

14.Наплавочная (дляК.Ш.).

Наплавить последовательно1ю,5ю,2ю,4ю, 3ю к шейкидо Ø78+0,5 мм проволокой Нп-30хГСА под флюсом Ан-348 вследующем режиме [8,9]:

· частота вращениявала, мин-1 2-2,5

· подача головки,мм/об. 4,6

· подача проволоки,м/мин 1,2-1,6

· смещение электрода,м/мин 8-12

· вылет электрода,мм. 8-10

· сила тока, А 240-260

· напряжение, В 24-26

Оборудование: установкаОКС – 5523 ГОСНИТИ [13].

Разряд работы – 3.Трудоемкость – 28 мин [10].

15.Шлифовальнаячерновая (для 1й и 2й К.Ш.).

Шлифовать после наплавки1ю коренную шейку до Ø75,2-0,1 мм. от ее торца идо упорного бурта, 5ю на длине 43+0,5 мм., обеспечиваячистоту Ra 1,6 мкм.

Оборудование: станоккруглошлифовальный 3В423 [7,8,9].

Приспособления иинструмент: круг шлифовальный – ПП 900х50х305 15А 50 – ПСМ 17К5 35 м/с. 1 кл. АГОСТ 2424-83.

Разряд работ – 3.Трудоемкость – 10 мин [10].

16.Шлифовальнаячерновая (для Ш.Ш.).

Шлифовать до Ø66,1-0,1мм. последовательно 1ю,2ю,3ю,4юшатунные шейки на длине 75+0,2 мм, выдержав радиус кривошипов 47,5+0,1мм, обеспечив Ra 1,6 мкм.

Оборудование: станоккруглошлифовальный 3В423 [13].

Приспособления иинструмент: круг шлифовальный – ПП 900х50х305 15А 50 – ПСМ 17К5 35 м/с. 1 кл. АГОСТ 2424-83.

Разряд работ – 3.Трудоемкость – 27 мин [10].

17. Шлифовальнаячерновая (для К.Ш.).

Шлифовать до Ø75,2мм. последовательно 2ю,3ю,4ю коренные шейки надлине 29+0,5мм,

выдерживая шероховатостьRa 1,6 мкм [8].

Оборудование: станоккруглошлифовальный 3В423 [13].

Приспособления и инструмент:круг шлифовальный – ПП 900х50х305 15А 50 – ПСМ 17К5 35 м/с. 1 кл. А ГОСТ2424-83.

Разряд работ – 3.Трудоемкость – 32 мин [10].

18.Свелильная.

Сверлить на коренных ишатунных шейках 16 масляных каналов Ø7+0,3 мм, выдерживаякоординаты каналов [9].

Оборудование: станокрадиально-сверлильный 284-55 [13].

Разряд работы – 3.Трудоемкость – 7 мин [10].

19.Шлифовальнаячистовая (для Ш.Ш.).

Шлифовать доØ65,51-0,02 мм последовательно 1ю,2ю,3ю,4юшатунные шейки на длине 58+0,12 мм, выдерживая радиус галтельныхпереходов 1,5+0,15 мм. Точность углового расположения 25/,параллельность осей шеек относительно общей оси. Шероховатость Ra 0,63 мкм [7].

Оборудование: станоккруглошлифовальный 3В423 [13].

Приспособления иинструмент: круг шлифовальный – ПП 900х50х305 15А 50 – ПСМ 17К5 35 м/с. 1 кл. АГОСТ 2424-83.

Разряд работ – 3.Трудоемкость – 12,5 мин [10].

20.УЗУ (для Ш.Ш.).

Упрочнить шатунные шейкиультразвуковым инструментом.

Оборудование: станоктокарно-винторезный 1К62 модернизированный, т.е. с приспособлением для УЗУ.

Режим работы:

То=L/nS мин, где (5)

L – длинна шейки в мм;

n – число оборотов n=V·60/d, где

V – скорость вращения детали V=0,33…0,99 об/мин,

d – диаметр шеек, мм.,

S – подача, мм/об. Sпр=0,12…0,15 мм/об.

По формуле находим числооборотов: n=1000·0,4·60/3,14·65,5=117 об/мин.

По формуле 4 находим:То=58/117·m=4,14 мин.

Так как 4 шатунные шейки,то То=17,6 мин. Тпз=19 мин [5].

21. Шлифовальнаячистовая (для К.Ш.).

Шлифовать до Ø74,5-0,02мм. 1ю коренную шейку на длине 32+0,16 мм, 2ю,3ю,4ю,на длине 27,5+0,075 мм, 5ю на длине 41,5+0,5мм. Шероховатость Ra 0,63 мкм [8].

Оборудование: станоккруглошлифовальный 3В423 [14].

Приспособления иинструмент: круг шлифовальный – ПП 900х50х305 15А 50 – ПСМ 17К5 35 м/с. 1 кл. АГОСТ 2424-83.

Разряд работ – 3.Трудоемкость – 15 мин [10].

22.УЗУ (для К.Ш.).

Упрочнить коренные шейкиультразвуковым инструментом.

Оборудование: станоктокарно-винторезный 1К62 модернизированный, т.е. с приспособлением для УЗУ.

Режим работы:

По формуле находим числооборотов: n=1000·0,4·60/3,14·74=102,6 об/мин.

По формуле 4 находим:То=32/102,6·0,12=2,59 мин.

Так как коренных шеек 5,то То=12,95 мин. Тпз=19 мин. Твсп=0,5 мин.

23.Сборочная.

Ввернуть пробки.

Трудоемкость – 2,5 мин[10].

24. Балансировочная.

Надеть на каждую шатуннуюшейку груз массой 3,395 кг и провести динамическую балансировку вала, высверливотверстия в противовесах в радиальном направлении. Допуск дисбаланса не более30 кг/см.

Оборудование: верстак ОРГ5365.Станок балансировочный КИ-4274.

Разряд работ – 3. Трудоемкость– 8 мин [10].

25.Разборочная.

Вывернуть пробки.

Трудоемкость – 2,5 мин[10].

26.Моечная. (см.операцию 1).

27.Сборочная.

Ввернуть пробки.

Трудоемкость – 2,5 мин.

28.Контрольная.

Провести контрольсогласно техническим требованиям на выдачу коленчатого вала из восстановления.

Трудоемкость – 8 мин [10].

6.2.Определениеколичества работающих на каждом рабочем месте.

Количество основныхтехнологических рабочих по каждой технологической операции [6]:

Mp=Σh/τчел, где (6)

Σh – трудоемкость, чел/час,

τ = 0,5 – такт производства.

1.Очистная.

Mp=0,075/0,5=0,15 чел.

2.Дефектовочная.

Mp=0,14/0,15=0,28 чел.

3.Разборочная – очистная.

Mp=0,11/0,15=0,22 чел.

4.Термическая.

Mp=0,12/0,5=0,24 чел.

5.Очистная.

Mp=0,16 чел.

6.Контрольная.

Mp=0,28 чел.

7.Шлифовальная (дляШ.Ш.).

Mp=0,4 чел.

8. Шлифовальная (дляК.Ш.).

Mp=0,26/0,5=0,53 чел.

9.Герметизирующая.

Mp=0,02/0,5=0,03 чел.

10.Наплавочная.

Mp=0,43/0,5=0,86 чел.

11.Термическая.

Mp=0,24 чел.

12.Правильная.

Mp=0,083/0,5=0,16 чел.

13.Герметизирующая (дляК.Ш.).

Mp=0,03 чел.

14.Наплавочная (дляК.Ш.).

Mp=0,46/0,5=0,93 чел.

15.Шлифовальная черновая(для 1ой,5ой К.Ш.).

Mp=0,075/0,5=0,15 чел.

16.Шлифовальная черновая(для Ш.Ш.).

Mp=0,2/0,5=0,4 чел.

17.Шлифовальная черновая(для К.Ш.).

Mp=0,22/0,5=0,43 чел.

18.Сверлильная.

Mp=0,12/0,5=0,24 чел.

19. Шлифовальная чистовая(для Ш.Ш.).

Mp=0,21/0,5=0,42 чел.

20.УЗУ (АСХШ).

Mp=0,29/0,5=0,58 чел.

21. Шлифовальная чистовая(для К.Ш.).

Mp=0,25/0,5=0,5 чел.

22.УЗУ (АСХШ).

Mp=0,225/0,5=0,45 чел.

23.Сборочная.

Mp=0,8 чел.

24.Балансировочная.

Mp=0,13/0,5=0,26 чел.

25.Разборочная.

Mp=0,08 чел.

26.Очистная.

Mp=0,16 чел.

27.Сборочная.

Mp=0,08 чел.

28.Контрольная.

Mp=0,13/0,5=0,26 чел.

6.3.Расчетколичества рабочих постов.

Процент загрузки постадопускается в приделах 95…120% и рассчитывают по формуле [6]:

Зр= Σh/τ ·100%, где (7)

Σh – суммарная трудоемкость всех работ,включенных в пост должна быть одинаковой.

Пост №1. Включает в себя операции1,3,5,12,18,26, по формуле 7 находим:

Σh=0,075+0,11+0,075+0,83+0,12+0,04=0,503чел-ч.

Зр=0,503/0,5 х 100=100%

Пост №2.Включает в себя операции 2,6,8, поформуле 7. находим:

Σh=0,14+0,14+0,13=0,41 чел-ч.

Зр=0,41/0,5 х 100=82%

Пост №3.Включает в себя операции 4,11,23,24,25,27,по формуле 7 находим:

Σh=0,04+0,13+0,04+0,12+0,12+0,04=0,61чел-ч.

Зр=0,61/0,5 х 100=120%

Пост №4.Включает в себя операции 7,16, поформуле 7 находим:

Σh=0,2+0,2=0,4 чел-ч

Зр=0,4/0,5 · 100=80%

Пост №5Включает в себя операции 8,15,17, формуле7 находим:

Σh=0,26+0,075+0,22=0,55 чел-ч

Зр=0,55/0,5 · 100=111%

Пост №6.Включает в себя операции 9,10, поформуле 7 находим:

Σh=0,02+0,43=0,45 чел-ч

Зр=0,45/0,5 · 100=90%

Пост №7.Включает в себя операции 13,14, поформуле 7 находим:

Σh=0,02+0,46=0,48 чел-ч

Зр=0,48/0,5 · 100=96%

Пост №8.Включает в себя операции 19,21, поформуле 7 находим:

Σh=0,21+0,25=0,46 чел-ч

Зр=0,46/0,5 · 100=92%

Пост №9.Включает в себя операции 20,22, поформуле 7 находим:

Σh=0,29+0,225=0,515 чел-ч

Зр=0,515/0,5 · 100=103%

Численность основныхпроизводственных рабочих составляет 9 человек. Численность вспомогательныхрабочих от 5 до 12 % от числа основных производственных рабочих (не принимаем).

Численность ИТР не более10-12% от общего числа рабочих. Принимаем 1 чел.

Итого весь штат участкасоставит 10 человек.

6.4.Расчетколичества оборудования.

Число моечных машинрассчитывается по формуле [11]:

Nm=ΣQ/Фд.о.·q·Кз.м,где (8)

ΣQ=40 ·300=12 т,

q=0,6-2,7 т/ч часоваяпроизводительность,

Кз.м.=0,65-0,75 степеньзагрузки.

По формуле 8 находим: Nm=12/152 ·0,6 ·0,65=0,2 шт.

Принимаем одну машину.

Число контрольно-испытательныхстендов [11]:

Nc=ΣWk·tk/Фд.о.·Кс, где (9)

ΣWk=300,

tk=0,14 – продолжительность контроляодной детали,

Кс=0,75…0,8 –коэффициент, учитывающий использование стенда во времени.

Nс=(300 ·0,14)/(152 ·0,75)=0, шт.

Принимаем одинконтрольно-испытательный стенд.

Число единицнаплавочного оборудования [11]:

Nн= ΣТн/Фд.о. ·Кн, где (10)

ΣТн = (0,43+0,46) ·300=264 – суммарнаятрудоемкость наплавочных работ.

Nн=264/152 ·0,8=2,2 шт.

Принимаем две наплавочныеустановки.

Числокруглошлифовальных станков [11]:

Nш= ΣТш/Фд.о. ·Кн, где (11)

ΣТш=(90,2+0,26+0,075+0,2+0,22+0,21+0,26)·300=424,5 чел-ч.

Nш=424,5/152 ·0,8=3,5

Принимаем четырекруглошлифовальных станка.

Количествобалансировочных станков приняли – 1.

Количество сверлильныхстанков приняли – 1.

Число модернизированныхстанков для УЗУ [11]:

N=(0,29+0,225) ·300/152 ·0,75=1,4.

Приняли два станка.

Таблица № 1 Переченьоборудования проектируемого участка.

№ п/п Оборудование Кол-во Габариты, м

Площадь, м2.

N, кВт. 1 Установка ОКС – 5523 ГОСНИТИ 2 3,2 · 0,82 5,25 20 2 Станок круглошлифовальный 3В423 4 3,5 · 2,1 29,4 40 3 Ультразвуковой генератор УЗГ-1-4 1 0,72 · 0,58 0,42 15 4 Машина моечная ОМ-5288 1 2 · 2 4 5 Пресс 6328 1 2 · 0,8 1,6 6 Станок токарно-винторезный 1К62 (модернизированный) 2 2,5 · 1 4 20 7 Контрольно-испытательный стенд 1 1,5 ·1 1,5 8 Печь шахтная СШО 10,10/10 М1 1 2 · 2 4 9 Станок балансировочный КИ – 4274 1 1,5 · 0,8 1,2 10 Тумбочка для инструмента 4 0,6 · 0,4 1,44 11 Шкаф для инструмента 2 1,6 · 0,4 1,24

6.5.Расчет производственных площадей.

Расчет производственныхплощадей производится по площади занятой оборудованием и по переходнымкоэффициентам [6]:

F= ΣFo ·R (12)

Значение коэффициента R для основных участков [10]:

· механический –3,5,

· сварочно-наплавочный– 5,5,

· термический –5,5,

· моечный – 4,5.

По формуле 12рассчитываем общую площадь участка.

F=(5,25+0,7)·5,5+(29,4+5+1,5+1,2+1,44) ·3,5+4 ·4,45+4 ·5,5=214 м2.

6.6.Расчет отопления, вентиляции, освещения, водоснабжения.

6.6.1. Расчетотопления.

Теплопотери Qo(Вт) через наружное ограждениездания [18]:

Qo=qo ·VH ·(tв-tn),где (13)

qo=0,75…0,64 Вт/(м3 ·оС)– удельная тепловая характеристика здания,

VH=2075 м3 — наружный объемздания или его отапливаемого участка, м3,

tв=15оС,

tn= -38 º С – расчетная наружнаятемпература воздуха.

Qo=0,7 ·2075 ·(15+38)=76982 Вт.

Количества тепла Qв (Вт), необходимое для возмещениятеплопотерь вентилирования помещения [18]:

Qв = qв ·Vн ·(tв-tн), где (14)

qв = 0,9…1,5,

tн = -19 º С- расчетная наружная температуравоздуха для вентиляции.

Qв = 0,9·2075·(15+19)=63495 Вт.

По суммарнымтеплопотерям находим тепловую мощность [18]:

Рк =(1,1…1,15) ·ΣQ·10-3 (15)

Рк = 1,1·(76982+63495)·10-3=154,4 кВт.

Потребность в топливе Q (кг) на отопительный период можноприблизительно посчитать [18]:

Q = qy·V· (tв-tн), где (16)

qy = 0,245 кг (м3 ·º С)– годовой расход условного топлива, затрачиваемого на повышение температуры на1º С в 1 м3 отапливаемого помещения.

Q = 0,245 · 2075 ·(15+38) = 26946,8 кг= 27 т.

6.6.2. Расчетвентиляции.

В соответствии ссанитарными нормами в помещении должна быть предусмотрена естественнаявентиляция, осуществляемая через вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамугузданий.

Через местные отсосыдолжны удалятся пыль и газы, образующиеся при автоматической сварки и наплавкепод слоям флюса длиной 250-300 мм [17].

Количество воздуха W(м3), удаляемого местнымотсосом, определяем [17]:

W = k ·3√A, где (17)

А = 200 А – при наплавкешатунных шеек сила сварочного тока, а при наплавке коренных шеек А = 260 А.

К = 12 – коэффициент длящелевого отсоса.

W = 12 ·3√200 = 70,2м3,

W = 12 ·3√260 = 76,6м3.

Производительностьвентилятора [17]:

Wв = k3 · ΣW,где (18)

k3 = 1,3…2,0 – коэффициент запаса.

Wв = 2 ·(70,2+76,6)=294 м3/ч.

L 3

Рисунок 5.61- Схема вентиляционной системы.

L1,L2,L3 – длина рукавов. L1 = 2 м, L2 = 2,5 м, L3 = 0,5 м.

Потери напора на прямыхучастках [18]:

Нпп = ωτ·li·pв·Vср2/dт, где (19)

ωτ – коэффициент, учитывающийсопротивление труб, ωτ=0,02,

Vср — средняя скорость воздуха нарассчитываемом участки воздушной сети (для прилегающих к вентилятору участковравен 8…12 м/сек),

li- длина участка трубы,

dt = 0,1 м – принимаемый диаметр трубы.

1 Участок. L=2 м, Нпп.= 0,02·2·1,23·122/2/0,1=35,42 Па.

Рассчитываем местныепотери Нм (Па) напора в переходах, коленах и др.:

Нм =0,5·ψм·Vcр2 ·rв (20)

ψм(900)= 1,1

Нм = 0,5·1,1·122·1,23= 97,4 Па

2 Участок.L = 2,5 м, Нпп.= 0,02·2,5·1,23·122/2/0,1=44,28Па.

Нм = 0,5·1,1·122·1,23= 97,4 Па.

3 Участок. L = 0,5 м, Нпп.= 0,02·0,5·1,23·122/2/0,1=8,85 Па.

Нм = 0,5·1,1·122·1,23= 97,4 Па.

Определяем суммарныепотери потока на линн:

ΣНуч = Нв =35,42+97,4·3+44,28+8,85=558 Па.

Рассчитываем мощностьэлектродвигателя для вентилятора:

Pqв = Нв·Wв/(3,6·106·ηв· ηn) (21)

Pqв = 558·294/(3,6·106·0,9·0,45)= 0,1 кВт.

По номограмме выбираемцентральный вентилятор серии Ц4-70 [17]. Обороты вентилятора nв=830 об/мин.

6.6.3. Расчетосвещения производственного участка.

Проверочный расчетестественного освещения участка. При расчете принимается боковое освещение(через окна в наружных стенах).

суммарная площадьсветовых проемов рассчитывается [17]:

ΣSб = Sn·lmin· ηо/(100·ro·kl), где (22)

Sn – площадь пола помещения,

lmin = 1,5 – нормируемое значение прибоковом освещении,

ηо = 1,5– световая характеристика окна,

kl = 1 — коэффициент учитывающийзатемнение окна,

ro = 0,3 – общий коэффициентсветопропускания оконного проема с учетом его загрязнения,

rl = 3 – коэффициент учитывающийвлияние отражения света.

По формуле 22 находим:

ΣSб = 200·1,5·1,25/(100·0,3·3) = 42 м2.

Суммарная площадьсветовых проемов (окон) равна 50 м2. Следовательно, естественноеосвещение соответствует расчетным нормам.

6.6.4. Расчетискусственного освещения.

Предусматриваетсякомбинированная система освещения. Рекомендуемая общая освещенность 300 ЛК. Прирасчете высоты подвеса светильника используется рисунок 2.

Рисунок 6.6.2– Схема расчета высоты подвеса светильников.

Высота подвесасветильника [18]:

Нп = Н – (hc+hp), где (23)

Н = 8,4 м. – высотапомещения,

hc = 1,2 м,

hp=1,2 м.

По формуле (23) находим:

Нп = 8,4-(1,2+1,2)=6 м.

Расстояние между центрамисветильника «Универсаль» принимаем 3 м. При симметричном расположениисветильников по вершинам квадрата их количество равно [18]:

nc=Sn/l2=220/9=25шт.

Рисунок6.6.3. — Тип светильника «Универсаль».

Рассчитываем световойпоток Фл (мм), который должна излучать каждая лампа (при заданном количествеламп) [18]:

Фл = К·Sn·Е/(nc· ηс · z), где (24)

К = 14 – коэффициентзапаса,

ηс = 0,45– коэффициент использования светового потока,

z = 0,65 – коэффициент неравномерности.

Определяем: Фл =1,4·220·300/(25·0,45·0,65)=12600 Лм.

Подбираем лампы типа НГмощностью 750 Вт.[18]

Суммарная мощность ламправна 18,75 кВт.[18]

6.6.5. Расчетрасхода воды.

Расход воды на бытовые ихозяйственные нужды определяем [11]:

Qбн = 25·p·Кр, где (25)

25 – расход воды наодного человека,

р = 10 чел –числорабочих.

Qбн = 25·10·20=5000=5м3.

При мойке коленчатыхвалов в моечной машине расходуется 0,08 м3/ч воды [11]. При УЗУрасход воды для охлаждения магнитострикционного преобразователя составляет неболее 10 л/мин. Для приготовления эмульсии воды берут из расчета 4 л в смену наодин металлорежущий станок, поэтому расход воды составит [11]:

Qвд = 4·Sт/8·1000, где (26)

Sт = 7 – принятое количество станков.

Qвд=4·7/8000=0,0035 м3/ч.

Месячный расход воды напроизводственные нужды [11]:

Qм = ΣQ·Фдо, где (27)

ΣQ – суммарный часовой расход воды.

Qм = (0,08+0,6+0,0035)·152 = 104 м3.

7. Конструкторская часть.

В процессеразработана установка (приспособление) для УЗУ коленчатых валов двигателяЗИЛ-13О, которая монтируется на поперечных салазках [4] суппорта станка Общийвид показан на рис. 7.1.

Рисунок 7.1. Схема ультразвукового упрочнения.

1 обрабатываемаядеталь;

2 рабочая частьинструмента;

3 концентратор(волновод);

4 ультразвуковойконцентратор;

5 магнитострикционныйпреобразователь;

6 направляющийсуппорт.

7.1. Схема процесса.

Приобычном ультразвуковом упрочнении инструмент (рис 7.1.) под действиемстатической и значительной ударной силы, создаваемой колебательной системой,пластически деформирует поверхностный слой детали.[4]

Основныеэлементы акустического узла (головки) и их взаимосвязь:

Основнымрабочим механизмом ультразвукового приспособления является его акустическийузел, блок — схема которого показана на рис. 7.2.

Рисунок 7.2.Упрощенная схема акустического узла.

1 концентратор;

2 электромеханическийпреобразователь;

3 электрическийгенератор.

Основнойфункцией этого узла является приведение рабочего торца инструмента вколебательное движение. Необходимую для этого энергию он получает отэлектрического генератора 3. Эта энергия преобразуется в электромеханическомпреобразователе 2 (рис 7.2) в энергию упругих колебаний, так чтопреобразователь или, как его часто называют, вибратор (излучатель) попеременноудлиняется и укорачивается. Однако амплитуда получаемых ультразвуковыхколебаний обычно оказывается недостаточной для осуществления УЗУ, поэтому кторцу колеблющегося преобразователя присоединяется концентратор 1,представляющий собой акустический волновод, форма которого побирается такимобразом, что бы на его выходном конце амплитуда колебаний увеличилась в нужнойпропорции к амплитуде колебаний поверхностного преобразователя. Преобразовательи концентратор образуют колебательную систему, к выходному концу которойприложена акустическая нагрузка.

Итак, основным волновым каналомультразвуковой энергии в акустическом узле является колебательная система:преобразователь — концентратор-нагрузка.

Отсюдаследует, что главные требования предъявляемые к тому, чтобы получить в немдостаточно мощные ультразвуковые колебания и обеспечить беспрепятственноепрохождение полезной акустической энергии от излучателя к нагрузке приминимальных попутных потерях энергии, неизбежных в реальных конструкциях. Чтобына излучателе получить достаточно большую амплитуду колебаний, его делаютрезонансным, те. размер его в направлении распространения волны будет равнымили, реже, кратным половине длины волны на выбранной частоте (см. рис. 7.3.).Иными словами, излучатель питают электрическим напряжением такой частоты,которая совпадает с собственной частотой механических колебаний излучателя внаправлении распространения колебаний.

Концентратортоже выполняют резонансным. При этом он становится как бы объёмным резонатором,настроенным на ту же частоту, что и излучатель, чем создаются оптимальныеусловия для отборов акустической энергии от излучателя (см. рис. 7.3.).

Рисунок 7.3.

Основныесведения об электромеханических преобразователях и концентраторах.

В подавляющем большинствесовременных станков используют магнитострикционные преобразователи. К ихнеоспоримым преимуществам относятся высокая надежность и эффективность работы вдиапазоне частот 15-30 кГц, и низкие напряжения питания, позволяющиесравнительно просто осуществлять охлаждение изделия. Эффект магнитострикцииили, как иногда говорят, эффект Джоуля, заключается в способности материала поддействием магнитного поля изменять свои геометрические размеры. Для сниженияпотерь реальные магнитострикционные преобразователи обычно набирают из пластин,чаще всего изготовленных из никеля. Распространенность преобразователей из никеляобъясняется высокой прочностью материала и хорошими диэлектрическими свойствамиоксидной пленки [9]. Пластины имеют обычно толщину 0,1-0,2 мм.

Обычно преобразователивыполняют призматическими двухсторонними, т.к. они наиболее просты вконструкции и наиболее пригодны к водяному охлаждению.

Смежные концентраторыкрепятся к преобразователю резьбой при помощи резьбового хвостовика, резьбовогоотверстия и накидной гайки.

Концентраторы должныизготавливаться из металл с малыми акустическими потребностями и высокойусталостной прочностью [19]. Такими свойствами обладает монель.

Однако обычныеконструкционные стали дают практически такие же результаты, поэтомуконцентраторы изготавливают из сталей 60С2, 65Г, 40Х, 35, 45, У8.

7.2.Расчет концентратора.

Рисунок 7.4.Конический концентратор. Расчетная схема волновода – концентратора.

Длина концентраторарассчитывается по формуле [20]:

Lk ≈ λ/2·(0,028·N+0,91), где (28)

λ- длина волны.

λ = Сс/f, где (29)

Сс – скорость звука стали = 5,1 · 105см/сек,

f = 22 кГц – частота колебаний,

N – коэффициент усилия амплитуды, равный соотношению верхнего инижнего диаметров, и лежит в пределах 2<N<5. Принимаем N=3.

По формуле (29) находим:

Lk = 5·105/2·22·103·(0,028·3+0,91)=11см.

Координата узла смещения хорассчитываем по формуле [20]:

хо=0,5·Lk/N·0,234=0,5·(11/3·0,234)=4,26 см.

7.2.1.Расчет каната.

По нормамГосгортехнадзора канаты рассчитывают из условия:

Sразр > R·Smax,где (30)

Sразр – разрывное усилие каната, кН,выбираем по таблице;

Smax – максимальное натяжение каната;

R – коэффициент запаса прочности, R = U.

Smax = Q·q/Uп·ηn, Н,где (31)

Q = 9,8 м/с;

Uн = 1 – кратность полиспаста;

ηn = 0,98.

По формуле (31) определяем:

Smax = 50·9,8/0,98 = 500 Н.

Тогда по формуле (30) получим:

Sразр > 4·500 = 2 кН.

7.3. Технико-экономическаяспроектированной конструкции.

В проекте разработантехнический процесс восстановления шеек коленчатых валов, способом наплавки подслоем флюса с использованием ультразвукового упрочнения. Устройство УЗУпозволит повысить на финишной операции обработки качество поверхностивосстановленных шеек коленчатых валов, что в конечном итоге позволяет увеличитьресурс работы коленчатых валов и двигателя в целом.

Произведем расчет затратна изготовление конструкции. В конструкторской разработке проекта используютсягодовые детали, выпускаемые промышленностью (сведены в таблицу), а так жеизготовленные самостоятельно силами производственного объединения.

Перечень материалов, ихколичество и стоимость сведены в таблицу Э-2. Трудоемкость работ по изготовлениюконструкции представлены в таблице Э-3.

Таблица Э-1.Затраты на покупные изделия, узлы и агрегаты.

№ п/п Наименование изделия Ед. изм. Кол-во. Цена за ед., руб. Стоимость, руб. 1 Генератор Шт. 1 3000 3000 2 УГЗ магнитострикционный преобразователь ПМС-15-А18 Шт. 1 800 800 3 Шайба 10.65Г ГОСТ 6402-70 Шт. 2 7 14 4

Винты ГОСТ 7798-70 М3х1,25

М8х1,25

М10х1,25

Шт.

1,5

2,5

4,5

ИТОГО 3847,5

Таблица Э-2. Затратына материалы и комплектующие детали.

№ п/п Наименование изделия. Ед. изм. Кол-во Цена за ед. руб. Стоимость, руб. 1 Крышка Шт. 1 56 56 2 Ролик Шт. 1 18 18 3 Задняя крышка Шт. 1 15 15 4 Плитка. Шт. 1 21 21 5 Стенка Шт. 1 83 83 6 Палец Шт. 1 8 8 7 Груз Шт. 1 6 6 8 Концентратор Шт. 1 150 150 9 Гайка накидная Шт. 1 10 10 10 Опора Шт. 2 25 50 ИТОГО 417

Таблица Э-3. Расчеттрудоемкости на изготовление.

№ п/п Наименование работ Трудоемкость, чел/час. Разряд работ Часовая тариф. Ставка, Сч. Стоимость, руб. 1 Сварочные 6 5 3,22 19,32 2 Слесарные 12 3 2,10 25,20 3 Сверлильные 7 4 2,55 17,85 4 Токарные 10 5 2,87 28,70 5 Сборочно-монтажные 15 3 2,10 31,50 6 Электро-монтажные 2 4 2,3 4,6 ИТОГО Зт 127,17

Основная тарифная ставка– заработная плата Зт определяется:

Зт = Т · Сч,где (32)

Т – средняя трудоемкостьотдельных видов работ,

Сч – часовая тарифнаяставка.

Общая заработная плата:

Зобщ =(Зт+Зд+Зн) · (1+Кр), где (33)

Зобщ – затраты на оплатутруда рабочих, руб;

Зд – доплаты,составляющие до 80 % от Зт.

Норматив комплексныхдоплат Нд = 50%.

Зд = Нд ·Зт/100 (34)

Зд = 50 ·127,17/100 = 63,59 руб.

Зн – надбавки, составляющие до 40% отЗт, что является стимулирующими выплатами:

за высокое профессиональноемастерство – 3%,

персональные надбавки – 12%.

Итого норматив надбавок Нн = 15%

Зн = Нн ·Зт/100 (35)

Зн = 15 ·127,17/100 = 19 руб.

Кр – районныйкоэффициент, установленный в Новосибирской области в размере 20+5%.

Всего начисление позаработной плате на изготовление устройства составит:

Зобщ = (127,17+63,59+19)· 1,25 = 262,2 руб.

Расходы по отчислению на социальныенужды или во внебюджетные фонды определяются:

Рсн =(Нсн+Нсв) · Зобщ/100, где (36)

Нсн – норматив отчисленийна единый социальный налог, составляющий для АТП и МПС – 35,6%.

Нсв – отчисления настраховые взносы от несчастного случая – 18%.

Рсн =(35,6+1,8) · 262,2/100 = 98 руб.

Производственные расходы:

Рпр =Спи+См+Зобщ+Рсн (37)

Общепроизводственныерасходы Роп:

Роп = Нопр ·Рпр/100, где Нопр = 25%,

Роп = 0,25 ·(3847,5+417+262,2+98) = 1156,2 руб.

Общехозяйственные расходыРох определяется:

Рох = Нопр ·Рпр/100, где (38)

Нох складывается из:

— расходов напротивопожарные мероприятия, на охрану труда и технику безопасности (устройствоограждений, сигналов. Вентиляции и т.п.)

— почтово-телеграфных,типографических расходов – 3%.

Рох = 0,15 ·(3847,5+417+262,2+98) = 693,7 руб.

Таблица Э-4. Затраты на изготовлениеустройства УЗУ.

№ п/п Наименование затрат Обозначение Стоимость капиталовложений, руб. 1 Стоимость покупных изделий Спи 3847,5 2 Затраты на материалы См 417 3 Затраты на оплату труда Зобщ 262,2 4 Расходы по отчислениям на социальные нужды Рсн 98 5 Обще производственные расходы Роп 1156,2 6 Обще хозяйственные расходы Рох 693,7 ИТОГО Ск 6474,6

Ожидаемую годовуюэкономию от снижения себестоимости продукции при внедрении спроектированнойконструкции рассчитываем по формуле:

Эг = (Са –Св) · Ав, где (39)

Са, Св – себестоимостьединицы продукции соответственно до и после осуществления капитальных вложений;

Ав – годовой объемпроизводства продукции с помощью новой конструкции в натуральных единицах;

Эг =(2450-2400) · 300 = 15000 руб.

Срок окупаемостипроизводственных капитальных вложений на изготовление разрабатываемойконструкции рассчитываем по формуле:

Qок = Ск/Эг = 6474,6/15000 = 0,5 года,где (40)

Qок – срок окупаемости в годах;

Ск – стоимостьконструкции;

Эг – ожидаемая годоваяэкономия.

8. Безопасность жизнедеятельности.

Охранатруда ставит своей целью снижение травматизма и заболеваемости работающих путемсоздания здоровых и безопасных условий труда.

Охранатруда — система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовойдеятельности, включающая в себя правовые, социально — экономические,организационно — технические, санитарно — гигиенические, лечебно — профилактические, реабилитационные и иные мероприятия. Изучениеи решение проблем, связанных с обеспечением здоровых и безопасных условий, вкоторых протекает труд человека — одна из наиболее важных задач в разработкеновых технологий и систем производства. Изучение и выявление возможных причинпроизводственных несчастных случаев, профессиональных заболеваний, аварий,взрывов, пожаров, и разработка мероприятий и требований, направленных наустранение этих причин позволяют создать безопасные и благоприятные условия длятруда человека. Комфортные и безопасные условия труда — один из основныхфакторов влияющих на производительность и безопасность труда, здоровьеработников. Целью данной работы является обзор всех основных вопросовкасающихся охраны труда: понятие охраны труда; источников норм регулирующихвопросы охраны труда; прав и обязанностей субъектов трудового права, касающихсяохраны труда; ответственности за нарушение законодательства о труде и правилохраны труда; прав отдельных категорий работников (женщин, несовершеннолетних,лиц с пониженной трудоспособностью).

Требованияохраны труда обязательны для исполнения юридическими и физическими лицами приосуществлении ими любых видов деятельности, в том числе при проектировании,строительстве (реконструкции) и эксплуатации объектов, конструировании машин,механизмов и другого оборудования, разработке технологических процессов,организации производства и труда [20].

8.1. Анализ состояния охраны труда на предприятии.

Всоответствии с Федеральным законом (статьи 12,13) [21] на предприятие п/о«Новосибавторемонт» создана служба охраны труда и комитет по охране труда. По приказуназначены лица, ответственные за охрану труда по цехам, участкам. Главная обязанностьэтих лиц – исключение травматизма и заболеваемости среди рабочих путем строгоговыполнения требований охраны труда. Для этого ими разрабатывается комплексныйплан улучшения условий труда и снижение профзаболеваемости. Затем главныеспециалисты обсуждают планы мероприятий, инженер по охране труда обобщает этипланы и составляет сводный план.

Напредприятии имеется кабинет по ТБ с необходимыми для обучения стендами,плакатами и учебной литературой. В цехе созданы уголки по ТБ.

Системаобучения работающих безопасности труда организуется в соответствии сположениями ГОСТ 12.0.004 – 90. Проводятся инструктажи: вводный, на рабочемместе, очередной, внеочередной, наряд допуск.

Документацияпо учету инструктажей ведется правильно, их проведение фиксируются в журналахвводного инструктажа, на рабочем месте, а так же в личной карточке рабочего.

Страховые тарифы на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний в процентах к начисленной оплате труда по всем основаниям (доходу) застрахованных, а в соответствующих случаях к сумме вознаграждения по гражданско-правовому договору по группам отраслей. Машиностроение и металлообрабатывающая отрасль относится к 13 классу с коэффициентом отчисления в % 1,7 [22].

Таблица 8.1. Анализ травматизма.

№ п/п Показатель 1999 2000 2001 2002 2003 1 Число работающих (Р) 595 587 600 570 508 2 Количество пострадавших (Т) 7 2 6 8 10 3 Количество дней временной нетрудоспособности (Дт) 210 100 117 132 157 4 Коэффициент частоты травматизма (Км) 5,3 3,6 14,4 17,6 26,2 5 Показатель тяжести (Кт=Дт/Т-Тсм) 30 33 19.5 16.5 15.7 6 Коэффициент потерь (Кп=[Дт/Р]·1000) 353 170.3 195 231.5 309 7 Количество летальных исходов (Тсм) - 1 - - - 8

Стаж работы: до 1 года

от 1 до 3 лет

свыше 3 лет

Возраст пострадавших:

До 24 лет

От 24 до 60

Виды работы: слесарно-ремонт.

Разгрузчики

Основные причины:

— не знание ТБ

— неисправное оборудование

— не обеспечение средствами защиты

— отсутствие тех.надзора

— нарушен. труд. дисциплины

Расследование несчастныхслучаев на производстве проводятся в соответствии с документом от 1 января 2003года «Положение об особенностях расследования несчастных случаев напроизводстве в отдельных отраслях и организациях».

Анализ производственноготравматизма показывает, что основными причинами смертельных несчастных случаевна производстве остаются, по-прежнему, на 95% организационные причины. Главныеиз них: нарушения трудовой и производственной дисциплины, неудовлетворительнаяорганизация работ, нарушения требований безопасности при эксплуатациитранспортных средств и правил дорожного движения, нарушения технологическогопроцесса, недостатки в обучении безопасным приемам труда. Большая часть этихпричин может быть устранена без финансовых затрат. Однако работодателипо-прежнему не уделяют должного внимания вопросам охраны и безопасности труда,в результате чего гибнут люди. И только 5% всех несчастных случаев напроизводстве со смертельным исходом произошли по техническим причинам, связаннымс конструктивными недостатками машин, оборудования и несовершенствомтехнологических процессов.

Как видно из таблицы запоследние пять лет значительно выросло число пострадавших от производственныхтравм, это связано с тем, что еще недостаточно строгий контроль за соблюдениемТБ. Травмы в основном связаны с нарушением трудовой дисциплины.

Безопасностьконструкторской разработки.

8.2.Защита от ультразвука.

Генератором ультразвукаявляется ультразвуковое техническое оборудование, вспомогательное. Во времяработы при частоте 20-70 мГц создается неслышимый ухом шум в 100-120 дБ.

Ультразвуковые колебаниявызывают в твердых, жидких и газообразных веществах вибрацию из частиц сультразвуковой скоростью, ведущей к повышению температуры [5]. Появляется кавитация,которая разрушает отдельные клетки живой ткани организма. Под воздействиемультразвука происходит дисперсия, коагуляция, ускоряются химические процессы.При нахождении человека в поле ультразвукового генератора появляется слабость,головная боль, боли в ушах, нарушается ритм работы сердца, расстраиваетсянервная система, а при соприкосновении с предметами и веществами, в которыхвозбуждены ультразвуковые колебания, происходит контактное облучение.

Вредное воздействиеультразвука на организм человека устраняют или снижают путем исключенияпаразитного излучения звуковой энергии применением звукоизолирующих кожухов иэкранов, а также дистанционного управления.[17]

Важное значение имеютинструктаж работающих о характере действия ультразвука и мерах защиты от него,а так же рациональный режим труда и отдыха.

Так в данном курсовомпроекте используются ультразвуковые колебания незначительной частоты (от 20 до23 кГц), т.е. в пределах порога слышимости, поэтому предусматриваетсяиспользование индивидуальных средств защиты в виде наушников, специальныхтампонов «берут», или тампонов из ваты.

Проектомпредусматривается выполнение следующих основных требований ТБ при работе намодернизированном станке:

1. не допускаются к станку рабочие,предварительно не ознакомленные с правилами по ТБ при работе с ультразвуком;

2. ультразвуковой генератор разрешаетсявключать только после выполнения соответствующих наладочных работ;

3. конструкция должна быть прочнозакреплена;

4. приспособление для УЗУ иультразвуковой генератор должны быть заземлены;

5. обязательно использоватьиндивидуальные средства защиты;

6. запрещается прикасаться к рабочемуинструменту при его работе;

7. всю переналадку разрешается проводитьпри включенном УЗГ.

8.3.Экологическая безопасность.

Природаи окружающая её среда — это единый. взаимосвязанный комплекс явлений, накоторые в процессе своей производственной деятельности человек оказываетнепосредственное влияние. Все, что нужно, человек получает из природы воду,воздух, пищу, сырьё для промышленности и т.д.

Всяорганизация охраны окружающей среды строится на основе законов об охране.

Законпредусматривает строгую ответственность руководителей предприятий, ведомств, атакже отельных граждан за неправильное использование или порчу природныхбогатств.

Внастоящее время все решения, например, о строительстве и другие, которые хотькак загрязняют природу, проходят экологическую экспертизу.

Вохране окружающей среды важную роль играют службы контроля за состояниемокружающей среды. Полученная информация о загрязнении позволяет быстро выявлятьпричины повышения концентрации вредных веществ. Службы контроля постоянноинформируют население о ПДК. Они имеют право наложить штраф на нарушителя, будьто юридическое лицо или иной субъект, либо применить различные другие санкции.Но в последние годы законы об охране окружающей среды мало соблюдаются. ВРоссии нет чёткой программы защиты природы, почти полностью прекратилосьфинансирование природоохранных мероприятий, идёт разбазаривание природныхбогатств Родины.

Напроизводственном объединении “Новосибирскавторемонт’ не уделяется большоговнимания вопросам экологической безопасности. Все это, конечно, связано сэкономическими трудностями, общим положением дел в стране.

Основнойпродукцией завода являются дизельные и карбюраторные двигатели автомобилей.Основную опасность в выхлопных газах двигателей составляют окиси азота, серы исажа.

Этипримеси во вдыхаемом воздухе отрицательно влияют на здоровье человека иживотных. Особенно токсична окись углерода. Лужи топлива на земле убивают микробиологическиепроцессы в почве, разрушают её структуру, загрязняют водоёмы и т. п., поэтомунеобходимо применение всех всевозможных мер по недопущению загрязненияокружающей среды.

Большоевнимание следует уделять качеству ремонта, в частности, топливной аппаратуры,точная ее регулировка во многом влияет на работу двигателя. Поэтому напредприятии должен быть поставлен жёсткий контроль инженерной службы заправильностью регулировок и герметичностью прокладок в соединениях с блокомцилиндра и др

Важнымзвеном в охране окружающей среды является внедрение безотходной технологии. дляисключения или уменьшения отрицательного воздействия производства на окружающуюсреду, при разработке проекта приняты следующие меры по снижению экологическойопасности:

1 исключение изпроизводственных процессов опасных веществ — при мойке деталей используютсясинтетические моющие средства вместо бензина или керосина;

2 применениезамкнутых систем и рециркуляции воды при моечных, шлифовальных и токарныхоперациях;

3 регенерацияотходов с целью вторичного их использования — отработанные горюче-смазочныематериалы для отопления помещений.

4 применениересурсосберегающих технологий — ремонт и восстановление изношенных деталей,совмещение операций.

Природа,её богатства — достояние всего народа. Забота о том, что бы её красота ищедрость были сохранены и приумножены для грядущих поколений, должна быть укаждого человека, патриота своей Родины.[18]

9.Расчет экономическойэффективности.

Расчетэкономической эффективности от внедрения новой технологии восстановленияколенчатых валов производим следующим образом:

Эг = (Цн-Цв) · Ад, где (41)

Эг –годовой экономический эффект;

Цн –стоимость коленчатого вала;

Цв –стоимость восстановленного коленчатого вала.

Таблица Э-6.- Калькуляция себестоимости восстановления коленчатого вала.

№ п/п Показатели Обозначения Сумма 1 Амортизационные отчисления здания Азд 19474,00 2 Амортизационные отчисления оборудования Аоб 24610,00 3 Расходы на электроэнергию Рэ 13037,06 4 Зарплата рабочих Зор 144000,00 5 Отчисления на социальные нужды Осн 53856,00 6

Материальные затраты.

ИТОГО: производственные расходы

Зм

Рпр

10305,00

265312,00

7 Общепроизводственные расходы 25% Ропр 66328,00 8 Общехозяйственные расходы 12% Рох 31834,44 9 Отчисления на автодороги 1% Дч На дор 4252,50 Всего себестоимости: С 367730,00

1 Амортизацияздания:

Бзд = S · Суд.зд., где (42)

Бзд – балансовая стоимость здания;

S – площадь здания = 214 м2;

Суд.зд. – удельная стоимость 1 м2здания = 3640 руб/ м2.

Бзд = 214 ·3640 = 778960 руб.

Норма амортизационных отчисленийсоставляет На.зд = 25%.

Азд = На.зд ·Бзд/100 (43)

Азд = 2,5 ·778960/100 = 19474 руб.

2 Амортизацияоборудования:

Боб = S · Суд.об., где (44)

Боб – балансовая стоимостьоборудования;

Суд.об. – удельная стоимостьоборудования 1 м2 = 920 руб/ м2.

Боб = 214 ·920 = 196880 руб.

Нормы амортизационных отчисленийсоставляет На.об. = 12,5%

Аоб = На.об. ·Боб/100 (45)

Аоб = 12,5 ·196880/100 = 24610 руб.

3 Расходы наэлектроэнергию.

Расходы электроэнергии в суткисоставит:

W = W1+W2+W3+W4

W = 20+40+15+20 = 95 кВт/час в сутки

Расход на электроэнергию находим поформуле:

Рэ = W · Бр.в. · Цэ, где (46)

Рэ – расходы на электроэнергию;

W – расход электроэнергии в сутки;

Бр.в. – баланс рабочего времени. На2004 год Бр.в = 252 дней;

Цэ – цена за 1 кВт/часэлектроэнергии. На 2004 год Цэ = 54,8 коп для предприятий.

Рэ = 95 · 252· 0,548 = 13067,06 руб.

4 Заработная платарабочих рассчитывается по формуле:

Зор = Асс ·Зсм · Nм, где (47)

Асс – численность рабочих – 10человек;

Зсм – среднемесячная заработная платарабочих составляет 1200 руб,

Nм – количество месяцев в году.

Зор = 10 ·1200 · 12 = 144000 руб.

5 Отчисления насоциальные нужды рассчитываются по формуле:

Осн = Кснг ·Зобщ.р, где (48)

Ксн – отчисление на единый социальныйналог.

Осн = 0,374 ·144000 = 53856 руб.

6 Материальныезатраты на стальную проволоку НП – 80 и флюс Ан – 348 составят 10305 руб.

При расчете учитывается ожидаемаяприбыль. Принимаем рентабельность расчетную 17%. Тогда ожидаемая прибыльсоставит 61791,2 руб. Доход составит:

Д = С+П, где (49)

С – себестоимость;

П – прибыль.

Д = 367730,0+ 617911,2 = 429521,2 руб.

Выручка составит:

В = Д · 1,2,где (50)

НДС – составляет 20%.

В = 429521,2 ·1,2 = 515425,41 руб.

Стоимость одного восстановленногоколенчатого вала составит;

Цвос = В/z, где (51)

Z – количество коленчатых валов восстановленных за год.

Цвос =515425,51/300 = 1718,1 руб

Ожидаемая прибыль: Пож = 61791,2 руб

Отчисления от прибыли составляет 30%.

Нпр = 0,3 · П= 0,3 · 61791,2 =18537,36 руб (52)

Стоимость изготовления устройстваУЗУ: Ск = 6474,6 руб.

Чистая прибыль составит: Пчис = Пож –Нпр – Ск (53)

Пчис =61791,2 – 18537,36 – 6474,6 = 36792,2 руб

Тогда годовой экономический эффектбудет равен чистой прибыли: Эг = Пчис.

Срок окупаемости: Q = Ск/Эг (54)

Q = 6474,6/36779,2 =0,2 года.

Литература.

1. Воловик ЕЛ. — Справочник по восстановлениюдеталей — М: Колос, 1991 г.

2. Молодык КВ., Зенкин АС.Восстановление деталей машин. — М.: Машиностроение, 1993 г.

3. Черноиванов В.И. Организация итехнология восстановления деталей машин. М: ВО Агропромиздат, 1999 г.

4. Одинцов Л. Г Упрочнение и отделкадеталей поверхностным пластическим деформированием. М: Машиностроение, 1997 г.

5. Ковалевский Е.А. — Разработкатехнологии УЗУ наплавленных деталей сельхозтехники. — М: Авторемонт. Челябинск,1986 год.

6. Серый И.С., Смелов А.Л., ЧеркунВ.Е. Курсовое и дипломное проектирование по надёжности и ремонту машин. М: ВОАгропромиздат, 1991 г.

7. Технологический процесс восстановленияколенчатого вала ЗИЛ-130 ВЯПО Ремдеталь, 1992г.

8. Технологический процессвосстановления основных деталей двигателя Зил-130. —М: ВНПО Ремдеталь, 1986г.

9. Технологические условия итехнологический процесс восстановления коленвала двигателя ЗИЛ — 130механизированной наплавкой под флюсом. Саратовский политехнический институт.Саратов — 1992г.

10. Сергеева З.В., Химченко Г.Т.Справочник нормировщика. Россельхозиздат, 1993г.

11. Бабусенко С.М. проектированиеремонтно-обслуживающих предприятий. —М: ВО Агропромиздат, 1990г.

12. Бабусенко С. М. Проектированиеремонтных предприятий. — М: Колос, 1989 г.

13. Каталог оборудования длявосстановления изношенных деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственныхмашин в 4-х частях. М: 1982г.

14. Каталог ремонтно-технологическогооборудования для восстановления деталей. М:

ГОСНИТИ, 1988г.

15. Каталог сварочно-наплавочногооборудования. М: ГОСГIВТИ, 1987г.

16. Тетенкичиев В.К., Краениченко,Тихонов А.А., Колев ИС. Металлорежущие станки. М: Машиностроение, 1990г.

17. Солуянов П.В. Охрана труда. М:Колос, 1997г.

18. Канарев Ф.М. Охрана труда. М: ВОАгропромиздат, 1991г.

19. Розенберг л.д., Казанцев В.Ф.Ультразвуковое резание. М: Москва, 1992г.

20. Трудовой кодекс РоссийскойФедерации.

21. Федеральный закон от 23 июня 1999года «Об основах охраны труда в Российской Федерации.»

22. Приложение к правиламотнесения отраслей экономики к классу профессионального риска, утвержденнымпостановлением правительства Российской Федерации от 31.08.1999 №975 «Обутверждении правил отнесения отраслей экономики к классу профессиональногориска» (в редакции Постановления Правительства Российской Федерации от 26.12.2001 №907)

еще рефераты

Еще работы по транспорту

Реферат по транспорту

Проект вулканизаторного отделения на 200 автомобилей Маз 5335 и на 150 автомобилей ЗИЛ 130

1 Сентября 2013

Реферат по транспорту

Проект зон ТО-2 и ПР с разработкой слесарно-механического отделения

1 Сентября 2013

Реферат по транспорту

Проект зон ТО-2 и ТР с разработкой слесарно-механического отделения

1 Сентября 2013

Реферат по транспорту

Проект зоны ТО-2

26 Июня 2015