2244

Інженерний аналіз характеристик надійності машин та обладнання

Курсовая

Логистика и транспорт

Коротка характеристика і умови роботи агрегату (вузла) в цілому та основних видів сполучень. Характеристика конструктивно-технологічних особливостей зміцнювальної (відновлювальної) деталі. Аналіз причин, обґрунтування, визначення та описання провідного виду зношення сполученої поверхні деталі. Визначення статистичних характеристик повного ресурсу сполучення за вихідною масовою інформацією.

Украинкский

2013-01-06

1.04 MB

31 чел.

Вступ

Надійність - один з найбільш важливих функціональних показників будь-яких технічних пристроїв і систем, що визначають. Від надійності залежать безпека, економічність, ресурс роботи (а значить, ресурсозберігання), конкурентоспроможність.

При цьому методи досягнення належного рівня надійності специфічні для кожного етапу життєвого циклу. Так, ключовими методами забезпечення проектної надійності є: вибір відповідних матеріалів, запасів міцності, вживання конструкцій, що виключають взаємовплив окремих елементів, різних схем резервування і ін.

Технологічна надійність забезпечується бездефектними стабільними технологічними процесами виробництва. Експлуатаційна надійність визначається організацією технічного обслуговування, де в даний час просліджується декілька тенденцій. Одна з них - класична, заснована на статистичній теорії надійності, така, що склалася в умовах масового виробництва, дозволяє планувати стратегії обслуговування бреднем для партії ідентичних виробів і не гарантує оптимальне обслуговування кожного окремого виробу цієї партії. Результатом планерування при такому підході є визначення деяких нормативних показників, наприклад призначеного ресурсу виробу. Проте накопичення статистичних даних про відмови різного вигляду техніки показало, що відмови відбуваються як в період призначеного ресурсу, так і за його межами. Тому спостерігається стійко зростаюча потреба в розробці в розробці методів обслуговування кожного конкретного виробу по його фактичному стану.

Зародившись при розвитку вчення про якість як умова забезпечення бездефектного виробництва, даний напрям особливий актуально для складних технічних систем, відмови яких пов'язані з прямою загрозою для людського життя (транспорт, авіація, ракетно-космічна техніка) або екологічними наслідками (хімічна, газо- і нафтопереробна промисловість, ядерна енергетика).

Ідентифікація фактичного стану складних технічних систем, виявлення передвідмовного стану, прогнозування динаміки зміни стану в процесі експлуатації, визначення залишкового ресурсу - всі ці завдання складають частини єдиної проблеми - забезпеченні безвідмовного функціонування техніки. Вирішення цих завдань базується на використанні всього досвіду, накопиченого до теперішнього часу в науково-технічному напрямі «надійність».

Інженерний аналіз характеристик надійності машин та обладнання дає змогу виявити недоліки в організації та технології технічного обслуговування.

Вивчення деталей, складальних одиниць, агрегатів як елементів  системи дозволяє отримати необхідні для виконання робіт по удосконаленню конструкцій, експлуатації та ремонту сільськогосподарської техніки.  Оволодіння основами надійності сільськогосподарської техніки сприяє досягненню високої ефективності використання машин, обладнання палива, енергії, економії робочого часу та коштів.

Вирішення проблеми надійності – це значний резерв підвищення ефективності виробництва. Кожна вимушена зупинка автомобіля внаслідок пошкодження окремих елементів або зниження технічних характеристик нижче допустимого рівня, як правило, спричиняє великі матеріальні збитки, а іноді може мати катастрофічні наслідки.

Особливістю проблеми надійності є її зв'язок з усіма етапами  проектування, виготовлення та використання машини, починаючи з моменту, коли формується ідея та обґрунтовується створення нової машини, до прийняття рішення про її списання.

  1.  
    Оглядова частина
  2.  Коротка характеристика і умови роботи агрегату (вузла) в цілому та основних видів сполучень.
Будь-який агрегат, механізм або вузол машини (обладнання) є складною збиральною одиницею з притаманними їм призначенням і технологічними функціями, згідно яких мають певну конструкцію із заданими технічними характеристиками.
В курсовому проекті розроблений технологічний процес відновлення барабана веденого валу відбору потужності редуктора трактора Т - 150.
Барабан ведений є складовою частиною вала відбору потужності трактора Т – 150 (рис. 1), що призначений для роботи в районах з помірним кліматом з начіпними, напівначипними і причіпними гідрофікованими машинами і знаряддями на важких і середніх грунтах, дискуванні грунту, суцільної культивації, боронуванні, ранньою весною закриття вологи, при передпосівному обробітку, сівбі, збирання врожаю з безмоторними комбайнами, зрошуванні, транспортних роботах в умовах бездоріжжя.

Рис.1 Загальний вид трактора Т – 150

Вал відбору потужності (ВВП) служить для передачі всієї чи часткової потужності тракторного двигуна начіпним і причіпним машинам, що агрегатуються з трактором.
ВВП трактора Т – 150 (рис. 2) має незалежний привід, може вкл. та викл. Незалежно від головної муфти зчеплення, а виключення головної муфти не впливає на роботу ВВП. Привід ВВП здійснюється від колінчастого вала двигуна через посередництво проміжного вала, що проходить через трубчасті вали муфти головного зчеплення і коробки передач, і карданної передачі, а вкл. і викл. ВОМ здійснюється автономною гідропіджимною муфтою.
Рис. 2. Вал відбору потужності:
1 – ричаг управління ВВП; 2- гніздо; 3- шариковий клапан; 4 – ричаг з ексцентриком; 5- муфта-фланець; 6 – корпус ВВП; 7 – штифт; 8 – ведучий вал; 9 – гідропіджимна муфта; 10 – втулка; 11 – змінна муфта; 12 – стакан; 13 – шліцева втулка; 14 – насос; 15 – ведений вал; 16 – пружина; 17 – шайба; 18,20 – гвинт; 19 – ковпачок; 21 – трубопровід; 22 – ступиця шліцева; 23 – поршень; 24 – дискове гальмо; 25 – пружина; 26 – тяга; 27 – карданна передача.
Редуктор ВВП Знаходиться в задній частині трактора і встановлений на корпусі заднього мосту.
Механізм ВВП складаються із редуктора, в якому розташовані гідропіджимна муфта з автоматичними гальмами, агрегати гідросистеми (рис. 3) і карданної передачі 27.

Рис. 3 Гідравлічна система ВВП:
1 – редуктор; 2 – шариковий клапан; 3 – ричав ексцентрика; 4 – нагнітаючий маслопровід; 5 – насос; 6 – фільтр; 7 – перепускний клапан.
При включені гідропіджимної муфти масло від насоса по свердлінням в веденому валу подається до гідропіджимної муфти, затискає через поршень 23 пакет її дисків, муфта включається, і ведений вал, який є ВВП, починає крутитися.
Передній кінець ведучого вала 8 через муфту – фланець 5 з'єднаний з карданним валом, а задній кінець через запресовану шліцеву втулку 13 з валиком насоса 14, обслуговуючого гідросистему ВВП.
На шліцах ведучого вала встановленні змінні шестерні 11 (ведома шестерня вільно обертається в двух роликових підшипниках і має на маточині зубчастий  вінець), кожна з яких з’єднується з відповідною шестернею веденого вала. На цьому ж валу встановлена гідропіджимна муфта 9, подібна до муфт коробки передач, але відрізняється від них тим, що на 4 – х шліцевих виступах поршня 23 встановлені штифти 7,які під дією пружин 25 зажимають дискові гальма і тим самим утримують вал 15 від кручення при виключеній муфті.
В залежності від наладки ВВП може мати дві частоти обертання вихідного вала 1000 і 540 об/хв. Для переналадки з одного режима на інший в редукторі ВВП потрібно замінити шестерню на додаткову, яка прикладена до трактора.
При режимі 1000 об/хв. допускається передача через ВВП повної потужності двигуна, а при 540 об/хв. – не більше 100 к. с.
Зношуються такі елементи деталі:
1) внутрішня поверхня отвору під шарикопідшипник;
2) знос зубців по товщині;
3) знос поверхні під шестерню.

Для вузла „вал відбору потужності” основним характерним видом зношення є абразивне зношування. Абразивне зношуванняце механічне зношування матеріалу внаслідок різальної або дряпаючої дії твердих тіл чи частинок. Основне джерело потрапляння абразивних частинок у спряження машин - навколишнє середовище. В 1 м3 повітря міститься 0,04...5.0 г пилу, що на 60...80 % складається зі зважених частинок мінералів.

Більшість частинок мають розміри 5... 120 мкм. тобто співрозмірні із зазорами в спряженнях машин. Основні складові пилу такі: діоксид силіцію SiО2, оксид заліза Fе2О3, сполуки АІ, Са, Мg, Na та інших елементів. Усі ці елементи, як правило, мають високу твердість. Так, твердість SiО2 досягає 1078...1170 НRA, що перевищує твердість робочих поверхонь більшості деталей машин.

Якщо твердість абразивних частинок співрозмірна із твердістю основного металу робочої поверхні деталі, то вони сприяють руйнуванню оксидної плівки. Корозійні процеси активізуються під дією вологи та кисню повітря.

Якщо твердість абразивної частинки перевищує в 1,5... 2 рази твердість основного металу деталі, спостерігається пластичне відтиснення, а якщо частинка проникає в поверхню деталі гострою гранню, то пластичне відтиснення переходить у мікрорізання.

Швидкість абразивного зношування залежно від наявності абразивних частинок та інших факторів така: від 0,5...50 мкм/год (у разі роботи деталей з мастильним матеріалом) до 0,13...1,27 мм/год (при роботі без мастильного матеріалу).

Для зниження абразивної складової зношування твердість робочої поверхні деталі має бути в 1,3 раз вищою за твердість абразиву. Подальше підвищення поверхневої твердості деталей недоцільне, бо з підвищенням твердості поверхня стає крихкою і під дією динамічних навантажень розтріскується.

Ефективні методи захисту деталей машин від абразивного зношування - герметизація спряжень, забезпечення чистоти мастильних матеріалів, гідравлічної рідини та палива.

Працюючи в складних умовах впливу абразивних частинок з навко- лишнього середовища, продуктів зношення в самих сполученнях і ма- стильних матеріалах вузол підлягає механічному зносу, ці частки внаслідок різальної дії призводять до утворення на поверхнях подряпин, рисок і зміни геометрії деталей. Все це призводить до погіршення його роботи та втрати працездатності.
  1.  Характеристика умов роботи заданого сполучення
Всі деталі механізмів та машин за конструкцією підрозділяються на певні класи і типи, їм, згідно призначення, притаманні нормалізовані конструктивні елементи, технологічні та фізико-механічні характеристики, які визначаються конструкторами і технологами при проектуванні конструкцій. Серед таких характеристик можна зазначити наступні: шорсткість і технологічність конструкції, точність обробки, відхилення розмірів, методи термічної обробки і твердість поверхонь, методи кінцевої обробки найбільш відповідальних поверхонь, трансформований згідно конкретних умов технологічний процес і певні технічні вимоги на виготовлення деталі.
Переважна більшість машин і механізмів виходять з ладу через зношування їх рухомих сполучень. Під сполученням розуміють пару деталей, для спільної дії у вузлі рухомою чи нерухомою посадкою. Зміна експлуатаційних, геометричних або фізико-механічних параметрів робочих поверхонь деталей сполучень відбувається під впливом зовнішніх збурюючи факторів і певних умов роботи, які характерні для даних конкретних видів сполучень, тому аналіз умов їх роботи є основним з положень при конструюванні деталей і їх спряжених поверхонь.
Під час роботи машини підлягають впливу атмосфери, різноманітних механічних навантажень, ударам, вібраціям та ін.
До основних видів руйнівних процесів можна віднести механічне зношування, пластичне деформування, втомленість, тощо.
Деталям машин властиве старiння, самостiйний перехiд матерiалу з нестабiльного стану у стабiльний. Це пов’язано з перемiщенням атомiв у деталi, тобто зi змiною кристалiчні структури матерiалу. Дiючи на деталь, руйнiвнi процеси змiшоють її розмiри, форму та фiзико-механiчнi властивостi.
Згідно з завданням курсової роботи складальною одиницею є вал відбору потужності, а сполучення – „Барабан ведений 150.41.140-2, - шестерня ведена 150.41.225 - 3 ”.
Дане сполучення „ Барабан ведений 150.41.140-2, - шестерня ведена 150.41.225 - 3 ” працює в умовах вібрації, що негативно впливає на роботу вузла і щільність посадки шестерні в барабані. У даному сполученні використовується посадка з натягом, що забезпечує нерухоме з’єднання .
Наведемо принципову схему зовнішнього навантаження заданого сполучення.
Рис. 4. Схема навантаження заданого сполучення.
Fr – радіальне навантаження.
Fa  осьове навантаження.
Причинами виникнення несправностей можуть бути:
1) порушення технічних умов надійності при проектуванні та виготовленні;
2) спрацювання деталей машин;
3) важкі умови експлуатації;
4) порушення правил експлуатації.
  1.  Характеристика конструктивно-технологічних особливостей зміцнювальної (відновлювальної) деталі
Всі деталі механізмів та машин за конструкцією підрозділяються на певні класи і типи, їм, згідно призначення, притаманні нормалізовані конструктивні елементи, технологічні та фізико-механічні характеристики, які визначаються конструкторами і технологами при проектуванні конструкцій. Серед таких характеристик можна зазначити наступні: шорсткість і технологічність конструкції, точність обробки, відхилення розмірів, методи термічної обробки і твердість поверхонь, методи кінцевої обробки найбільш відповідальних поверхонь, трансформований згідно конкретних умов технологічний процес і певні технічні вимоги на виготовлення деталі.
Рис. 5 Схема відновлюваної деталі
Барабан ведений – це корпусна деталь, внутрішня поверхня якої служить посадочним місцем під вал, а зовнішня посадочним місцем під шестерню.
Оскільки барабан ведений працює у важких умовах ( вібрації різної частоти) без ударних навантажень матеріал для виготовлення цієї деталі має бути з достатньою твердістю і міцністю для даної деталі обираємо Сталь 30 за ГОСТ 1050 - 74.
Наведемо хімічний склад і температури критичних точок матеріалу Сталь 30 в таблицях 1.1 та 1.2.
Таблиця 1.1. Хімічний склад в процентах матеріала сталь 30

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

As

0.27 - 0.35

0.17 - 0.37

0.5 - 0.8

до 0.25

до 0.04

до 0.035

до 0.25

до 0.25

до 0.08

Таблиця 1.2. Температура критичних точок Сталь 30

Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 820 , Ar3(Arcm) = 796 , Ar1 = 680 , Mn = 380

Так, як поверхні даної деталі повинні мати порівняно низьку шорсткість методом кінцевої обробки поверхонь під шарикопідшипник обираємо шліфування чистове, для досягнення необхідної точності і чистоти поверхні. Проведений аналіз для даної деталі представляємо у вигляді таблиці 1.3.
Табл. 1.3. Конструктивно-технологічні особливості зміцнювальної (відновлювальної) деталі, та технічні вимоги на її виготовлення.
повер-хні
Назва поверхні
Відхилення розмірів, мм
Точ-
ність
оброб-
ки
Твердість
Поверхні,
НВ
Шорст-кість поверхні,
Ra
Метод
кінцевої
обробки
Технічні вимоги
на виготовлення
в умовних
позначеннях
1
Поверхня
під шарико-підшипник
h7
147…215
0,8
Шліфува-ння
ГОСТ 1215-85
2
Поверхня під шестерню
115±0,012
h6
163…229
2,5
ГОСТ 1215 - 85
3
Поверхня під гвинт
10±0,1
h7
112…119
1,25
Зенкуван-ня
1.4. Аналіз умов роботи деталі і основні причини її зношення

Конструкція деталі є складною, з точки зору поєднання конструктивних елементів та умов експлуатації структурою, яка містить у собі різноманітні поверхні, умови роботи яких відрізняються за дією силових факторів, форм контактуючих поверхонь, наявністю мастильних матеріалів, температурних режимів роботи, тощо, і, таким чином, має так званий "критичний переріз", тобто поверхню від працездатності, довговічності та надійності якої залежать ці ж характеристики деталі та сполучення в цілому.

У силу того що проблема відновлення деталей носить комплексний характер, для її рішення необхідний системний підхід який являє собою методологічну орієнтацію вивчення, засновану на розгляді об’єктів у виді систем, тобто сукупності елементів, зв’язаних взаємодією, і в силу цього виступаючих як єдине не ціле стосовно навколишнього середовища.

Деталь як об’єкт проектування або відновлення відповідає усім вимогам поняття системи. Вона має цілісність і складається з взаємозалежних частин, функціональні і структурні частини її можна розглядати як підсистеми, а поверхня – як елементи. Число структурних складових залежить від типу і складності конструкції деталі, її призначення, тобто деталь – система може поділятися на підсистеми або тільки на елементи.

Прикладом централізованої системи є деталь. У такій системі одна з підсистем головна, її роль для встановлення стану всієї системи більш значний, чим вплив інших підсистем. Основні елементи деталі – поверхні, що сполучаються.

Звичайно поверхні деталей, що входить у сполучення або взаємодіють з активним середовищем є дефектним, що визначає необхідність їхнього відновлення.

Деталі після збирання взаємодіють виступами нерівностей поверхні і площа їх фактичного контакту в початковий період тертя мала, тому при навантаженні пари тертя діє великий тиск результатом чого є значна пластична деформація; нерівності поверхні частково зминаються як виступах так і по впадинах.

Основними причинами спрацювання є вплив внутрішніх залишкових і монтажних напружень, пов’язаних з виготовленням об’єкта, .

Поверхні під шарикопідшипники спрацьовуються від втомленості поверхневого шару металу. Внаслідок цього виникають мікро тріщини, які в процесі роботи переростають у малі тріщини, що призводить до вилущення
частинок металу, внаслідок цього стає слабша посадка барабана і шестерні .
Будемо розглядати задану деталь, що відновлюється, як систему, яка є цілісною і складається з взаємопов’язаних частин. Функціональні і структурні її частини будемо розглядати як підсистеми, а поверхні як елементи. Наведемо ієрархічну структуру деталі.

Рис. 6. Структура конструкції деталі

Сполучення типу барабан – шестерня працює в умовах значних радіальних навантажень. Форма поверхонь, що сполучаються, циліндрична, завдяки чому збільшується площа контакту і зменшується питоме навантаження. Переміщення відсутнє завдяки наявності натягу. Мастильні матеріали наявні, завдяки нещільності облягання поверхонь. Температурний режим роботи змінюється внаслідок нагрівання шарикопідшипника.
  1.  Аналіз причин, обґрунтування, визначення та описання провідного виду зношення сполученої поверхні деталі

Зношування – процес поступової зміни конструктивних та фізико - механічних параметрів поверхонь при рухомому контактуванні спряжених поверхонь, яке проявляється у відокремленні з поверхні тертя матеріалу чи його пластичному деформуванні. Зношення є основним фактором, який взагалі визначає працездатність, довговічність та надійність деталі, вузла, механізму і машини в цілому.

  

Рис. 8. Схема руйнування поверхні

1 – шар з природною початковою структурою; 2 – наклепаний шар з викривленою кристалічною структурою; 3 – тріщина; 4 – відірвані частинки від поверхні в результаті тертя.

На основі аналізу умов роботи заданого сполучення і спряжених повехонь деталей провідним видом спрацювання сполучання „барабан - шестерня ” є фреттінг-корозія.

Зношування при фреттінг-корозії

Загальні відомості. Фреттінг-корозія (від англ. fret – підточувати) – це процес руйнування щільно контактуючих поверхонь пар метал – метал або метал – неметал при їх коливальних переміщеннях. для збудження при фреттінг-корозії достатні переміщення поверхонь з амплітудою 0,025 мкм. Руйнування полягає в утворенні на дотичних поверхнях дрібних виразок і продуктів корозії у вигляді нальоту, плям і порошків.

В результаті малої амплітуди переміщення дотичних поверхонь пошкодження зосереджуються на невеликих ділянках дійсного контакту. Продукти зношування не можуть вийти із зони контакту, в результаті виникає високий тиск і збільшується їх абразивна дія на основний метал.

При фреттінг-корозії відносна швидкість руху дотичних поверхонь невелика. Так, у разі гармонійних коливань з амплітудою 0,025 мм і частотою 50 з максимальна швидкість 7,5 мм/с, а середня 2,5 мм/с.

Якщо амплітуда коливального руху велика (близько 2,5 мм), то площа ураження фретінг-корозією збільшується, і зношування відбувається як при однонаправленому ковзанні. Можна вважати, що амплітуда переміщення поверхонь близько 2,5 мм є верхньою межею амплітуди для збудження фреттінг-корозії. Все сказане відноситься до незмащених поверхонь.

Таким чином, фреттінг-корозія є видом руйнування металів і їх сплавів в мало і неагресивних корозійних середовищах при одночасній дії механічних і хімічних чинників.

Виразки і продукти корозії на зв'язаних поверхнях барабана веденого – результат прояву фреттінг-корозії.

Продукти фреттінг-корозії накопичуються у вигляді порошків, що містять металеві частки металеві частки. В разі видалення порошків із зони тертя відбувається послаблення посадок з натягом.

Необхідні для протікання цього процесу відносні мікрозсуви зв'язаних поверхонь здійснюються внаслідок деформації деталей під навантаженням і вібраціях їх, а також коливань, що відбуваються в пружних системах.

Ураження поверхонь внаслідок фреттінг-корозії служать концентраторами напружень і знижують межу втомленості.

Контактуючі поверхні ушкоджуються внаслідок фреттінг-корозії і в той час, коли машина не працює через вібрації, що збуджуються працюючими механізмами. Подібне явище можливе і при перевезенні машин.

Механізм фреттінг–корозії. При фреттінг-корозії протікають наступні процеси. Під дією сил тертя кристалічна решітка поверхневих шарів при циклічних тангенційних зсувах розхитується і руйнується. Процес руйнування являє собою диспергування поверхні без видалення продуктів зношування. Частки металу, що відірвалися, піддаються швидкому окисленню. додатковим джерелом пошкодження поверхонь може з'явитися що виникає місцями схоплювання спряжених металів.

Спрощена схема процесу фреттінг-корозії в початковій фазі така: переміщення і деформація поверхонь під дією змінного дотичного напруження корозія – руйнування окисних і інших плівок оголення чистого металу і місцями схоплювання – руйнування осередків схоплювання і адсорбція кисню на оголених ділянках.

Утворення окисних плівок на металевій поверхні або продуктів зношування у вигляді оксидів змінює характер протікання процесу, який починає визначатися не лише фізико-хімічними властивостями матеріалів пари тертя в вихідному стані, але і природою оксидів і інших хімічних сполук, що утворилися. Окислення металу супроводжується збільшенням об’єму. За наявності в сполученні замкнутих контурів це призводить до місцевого підвищення тиску, що сприяє підвищенню інтенсивності зношування. Окисли зумовлюють абразивну дію, яка залежить від міцності зчеплення окисних плівок з основним металом, твердості оксидів і розмірів їх часток в продуктах зношування. Твердість оксидів металів, як правило, більше твердості чистих металів.

Механізм зношування при фреттінг-корозії в спрощеному вигляді показаний на мал. 9. Первинний контакт деталей відбувається в окремих точках поверхні 1. При вібрації окисні плівки в зоні фактичного контакту руйнуються, утворюються невеликі каверни, заповнені окисними плівками (II), які поступово збільшуються в розмірах і зливаються в одну велику каверну (III). У ній підвищується тиск окислених часток металу, утворюються тріщини. Деякі тріщини зливаються, і відбувається відколювання окремих об’ємів металу. Частки оксидів справляють абразивну дію. В результаті дії підвищеного тиску і сил тертя часток оксидів підвищується температура, і відбувається утворення білих твердих структур, що не травляться, в частках що відкололися, і на поверхні каверн.

При фреттінг-корозії можливе утворення і білих шарів. В результаті схоплювання і пластичної деформації можуть утворюватися напливи матеріалу.

Із збільшенням тиску а особливо амплітуди відносних зсувів, швидкість зношування при фреттінг-корозії зростає. Це зростання при підвищенні тиску обумовлене збільшенням площ контакту, що вражаються корозією. Збільшення частоти переміщень прискорює спрацювання, але починаючи з деякої частоти, знижується активність факторів, що протікають у часі (окисні процеси, наклеп і ін.), і зростання швидкості зношування зменшується.

Рис. 9. Механізм зношування металевих поверхонь при фреттінг-корозії:

1, 2 – контактуючі деталі; 3 – точки контакту поверхонь; 4 – дрібні каверни, що зароджуються; 5 – загальна велика каверна; 6 – тріщини; 7 – об’єми металу, що відкололися; 8 – частки, що відкололися, з твердою структурою.

Методи боротьби із фреттінг-корозією. Універсальних засобів боротьби із фреттінг-корозією немає. Якщо виходити з того, що взаємний мікрозсув поверхонь не може бути виключений внаслідок пружності матеріалу, то для боротьби з фреттінг-корозією треба: а) зменшити мікрозсуви; б) знизити сили тертя; в) зосередити ковзання в проміжному середовищі.

Зменшити відносний мікрозсув можна шляхом надання деталям    

відповідної конфігурації або за допомогою підвищення сили тертя. Що

стосується конфігурації деталей, то загальновідомо, що застосування розвантажуючих виточок в маточинах підвищує межу витривалості валів і осей.

Сили тертя можна збільшити, підвищивши тиск шляхом зменшення площі контакту деталей або підвищивши коефіцієнт тертя за рахунок збільшення шорсткості поверхонь.

Підвищення тиску може бути дієвим, якщо проковзування поверхонь значно знизиться і буде скоріш субмікроскопічного, ніж мікроскопічного характеру; інакше результати будуть прямо протилежні очікуваним. Шорсткість поверхонь може тривало впливати на коефіцієнт тертя, якщо один з елементів пари є| неметалом. Інший метод збільшення сили тертя полягає в нанесенні на поверхню електролітичного шару міді, олова, кадмію, срібла або золота. Сила тертя зростає за рахунок підвищення фактичної площі контакту деталей, що сполучаються. Однак при значних мікрозсувах ці покриття самі піддаються фреттінг-корозії і швидко зношуються.

Якщо виключити вібрацію неможливо, то ослабити пошкодження поверхонь можна зниженням сили тертя або перенесенням ковзання в проміжне середовище. Для зниження питомої сили тертя достатньо знизити тиск або зменшити коефіцієнт тертя. В умовах фреттінг-корозії звичайні мастильні матеріали не впливають на коефіцієнт тертя, оскільки гранична плівка в процесі роботи не поповнюється і швидко руйнується. Дієвим засобом можуть стати гумові прокладки.

Нарешті, зменшити пошкодження від фреттінг-корозії можна, підвищуючи твердість однієї деталі. При збільшенні твердості зменшується взаємне впровадження деталей, що знижує інтенсивність зношування; крім того, продукти зношування в цьому випадку менше за розмірами і їх абразивна дія слабкіша.).

2. Визначення ресурсу сполучення

2.1 Визначення статистичних характеристик повного ресурсу сполучення за вихідною масовою інформацією.

Визначення статистичних характеристик повного ресурсу сполучення "Барабан - шестерня" по вихідній масовий інформації, теоретичний закон розподілу і побудувати гістограму, а також криві експериментального розподілу значення повного ресурсу сполучення.

Вихідна інформація

Таблиця 2.1 Межі інтервалів

Номер варіанта

Межі інтервалів, тис. мото. год

1

2

3

4

5

6

10.4

1,5–3,0

3,0-4,5

4,5-6,0

6,0-7,5

7,5-9,0

9,0-10,5

Таблиця 2.2 Повні ресурси сполучення "Барабан – шестерня "

4850

3200

3540

3210

3660

9120

2420

4700

3650

5160

2500

2800

5910

2900

8410

7610

5600

6660

4850

4250

2300

1950

3000

2150

1500

4240

2700

2700

8600

6640

3150

5600

2.1.1 Побудова статистичного ряду вихідної інформації

Складання таблиці вихідної інформації по мірі зростання її абсолютної величини – статистичний ряд.

Таблиця 2.3 Статистичний ряд

1500

2800

3660

5600

1950

2900

4240

5910

2150

3000

4250

6640

2300

3150

4700

6660

2420

3200

4850

7610

2500

3210

4850

8410

2700

3540

5160

8600

2700

3650

5600

9120

Кількість інтервалів статистичного ряду визначаємо за виразом:

де N- кількість елементів вихідної інформації.

Величина інтервалу дорівнює:

де – відповідно найбільше й найменше значення повного ресурсу сполучення в статистичному ряді вихідної інформації.

Перший інтервал статистичного ряду будують так, щоб перша точка інформації співпадала з його початком.

Статистичну таблицю інформації складають з чотирьох рядків або колонок.

Таблиця 2.4 Статистична інформація про дослідну імовірність

Межі інтервалів, тис. мото - год

1,5–3,0

3,0-4,5

4,5-6,0

6,0-7,5

7,5-9,0

9,0-10,5

Частість

10

9

7

2

3

1

Дослідна ймовірність

0,3125

0,28125

0,21875

0,0625

0,09375

0,03125

Накопичена дослідна ймовірність

0,3125

0,59375

0,8125

0,875

0,96875

1,0

2.1.2 Визначення зміщення початку розсіювання.

Величина зміщення:

де – значення початку першого інтервалу;

А – величина одного інтервалу.

2.1.3 Визначення середнього значення показника надійності та середнього квадратичного відхилення.

При наявності статистичного ряду середнє значення показника надійності:

де n – кількість інтервалів в статистичному ряді;

- значення середини і-го інтервалу та його дослідна ймовірність ;

Середнє квадратичне відхилення:

2.1.4 Перевірка інформації на точки, що випадають.

В дослідній інформації про показники надійності, одержаній в процесі спостереження за машинами, можуть бути помилкові точки, які випадають із загального закону розподілу.

Тому, перед остаточною математичною обробкою інформації її перевіряють на точки, що випадають. За правилом t ±σ , тобто одержане розрахунковим шляхом середнє значення ПН послідовно зменшують і збільшують на Зσ. Якщо крайні точки інформації не виходять за межі t ± Зσ, всі точки інформації дійсні.

    

    

2.1.5 Побудова гістограми, полігону та кривої нагромаджених дослідних показників надійності.

За даними уточненого статистичного ряду можна побудувати гістограму, полігон і криву нагромаджених дослідних ймовірностей, які дають уявлення про дослідний розподіл ПН і дозволяють в першому приближенні вирішити ряд інженерних задач, пов'язаних з оцінкою надійності машин та обладнання.

Гістограма і полігон - диференціальний, а крива нагромаджених дослідних ймовірностей - інтегральний, статистичні закони розподілу дослідних ПН.

Точки полігону утворюються перетинанням ординати, тотожної імовірності інтервалу, і абсциси, тотожної середині цього інтервалу. Точки кривої нагромаджених ймовірностей утворюються перетином ординати, тотожної сумі ймовірностей попередніх інтервалів, і абсциси кінця даного інтервалу.

Початкова і кінцева точки полігону на осі абсцис зміщені на 0,5 інтервалу відносно початку і кінця останнього інтервалу ліворуч і праворуч.

2.1.6 Визначення коефіцієнту варіації.

Коефіцієнт варіації V визначається за формулою:

З урахуванням зміщення коефіцієнт варіації

 

2.1.7 Вибір теоретичного закону розподілу для вирівнювання дослідної інформації.

В першому приближенні по коефіцієнту варіації вибираємо закон розподілу Вейбулла - Гнєденка, тому що V > 0.5

Функції закону розподілу Вейбулла – Гнєденка (ЗРВ) характеризуються такими параметрами: зміщення, параметрами а і в.

Параметри ЗРВ визначаємо таким чином: по таблиці 4 додатку [1] по відомому значенню коефіцієнта варіації знаходимо параметр "В" та допоміжні коефіцієнти "" і "".

        

Параметр "a" визначаємо із рівняння:

тис. мото-год

2.1.8 Графічна побудова інтегральної та диференціальної функцій розподілу.

При ЗРВ значення інтегральної функції визнаємо по таблиці Б3 додатку[Б].Вхід в таблицю здійснюється по значенню параметра "в" , який вказаний у верхній строчці таблиці і по величині відношення.

F(t)= 

Визначаємо значення інтегральної функції по інтервалам:

- для І - го інтервалу

 

F(t1k)=F(3,0 тис. мото- год ) =0,27 при в=1,7

- для ІІ-го інтервалу

 

F(t2k)=F( 4,5 тис. мото- год ) =0,57при в=1,7

- для ІІІ- го інтервалу

 

F(t3k)=F(6,0 тис. мото- год ) = 0,79 при в=1,7

- для ІV- го інтервалу

 

F(t4k)=F( 7,5 тис. мото- год ) = 0,92 при в=1,7

- для V- го інтервалу

 

F(t5k)=F( 9,0 тис. мото- год ) = 0,97 при в=1,7

- для VI- го інтервалу

 

F(t6k)=F( 10,5 тис. мото- год ) = 0,99 при в=1,7

Користуючись рівнянням

де - значення ПН відповідно в середині, кінці і початку і-го інтервалу.

Тоді:

f1c = f (2250) =0,27 - 0,06=0.21

f2c = f( 3750) =0,57- 0,27=0.3

f3c = f(5250) =0,79-0,57=0,22

f4c = f (6750)=0,92-0,79=0,13

f5c = f(8250) =0,97-0,92=0,05

f6c = f(9750) =0,99-0,97=0,02

Результати заносимо в таблицю.

Таблиця 2.5 Дослідні і теоретичні ЗРВ розподілень

Інтервали,

тис.

мото-год

Дослідна імовірність , Рі

Диференційна функція, f(t)

Інтегральна функція, F(t)

Накопичена дослідна імовірність, 

1,5 - 3,0

0,3125

0,21

0,27

0,3125

3,0 – 4,5

0,28125

0,3

0,57

0,59375

4,5 - 6,0

0,1875

0,22

0,79

0,8125

6,0 - 7,5

0,0625

0,13

0,92

0,875

7,5 –9,0

0,09375

0,05

0,97

0,96875

9,0 -10,5

0,03125

0,02

0,99

1,0

2.2 Визначення повного та залишкового ресурсу деталей сполучення методом індивідуального прогнозування.

Визначити повний і залишковий ресурс при довірчій ймовірності , граничні та допустимі при ремонті зноси і розміри деталей сполучення прийнявши напрацювання до вимірювання і розміри в момент вимірювання:

     

Вихідні дані:

Найменування деталей сполучення

Розміри за креслення, мм

Діаметр барабана

dвим, мм

Зазор в сполученні

Напрацювання сполучення до вимірювання Нвим, мото-год

Допустимий

Sдр, мм

Граничний

Sгр, мм

Барабан ведений

114,82

+0,10

+0,30

1750

Шестерня ведена


2.2.1 Розрахункові вирази оцінки повного і залишкового ресурсу сполучення.

Визначаємо початковий максимальний зазор сполучення.

Шестерню розглядаємо як отвір , а барабан - як вал.

Визначаємо початковий максимальний зазор сполучення.

Визначаємо швидкість зношування сполучень.

- граничний зазор сполучення, мм

- допустимий зазор сполучення, мм

- міжремонтний ресурс роботи сполучення,

мм/мото - год.

Середній повний ресурс сполучення.

Межі розсіювання середнього повного ресурсу при довірчій імовірності а = 0,80 знаходять аналогічно межам розсіювання залишкового ресурсу деталі:

- нижня межа розсіювання:

- верхня межа розсіювання: 

, - відповідно нижня і верхня межі розсіювання середнього повного ресурсу сполучення.

Якщо відомо напрацювання сполучення на певний момент роботи Нс, то середній залишковий ресурс сполучення та його межі визначають за виразами:

, , - відповідно середній залишковий ресурс сполучення та його нижня й верхня межі. Для даного прикладу при Нс = 1750 мото-год. , маємо:

В розрахунках значення середнього залишкового ресурсу може дорівнювати нулю або бути меншим від нуля. Це доказ того, що середня швидкість зношування сполучення вище, ніж розрахована за даними технічних умов.

Робити висновок про фактичну швидкість зношування можна лише за даними мікрометражу. Проте, в окремих практичних випадках для безпосередніх вимірів є доступною лише одна з деталей, які утворюють сполучення.

Припустимо, що в сполученні, яке розглядається, можна виміряти лише діаметр барабана . Тоді, використовуючи наведені раніше вирази, маємо:

  1.  Початковий розмір барабана:

 

  1.  Виміряний знос барабана:

 

  1.  Середня швидкість зношування барабана:

мм/мото-год

  1.  Граничний знос однієї деталі сполучення, згідно розрахункової схеми сполучення :

Враховуючи значення остаточно, одержимо:

Для даного прикладу:

- Граничний розмір барабана:

- Припустимий при ремонті знос барабана:

- Припустимий при ремонті розмір барабана:

За даними вимірів однієї, з деталей сполучення можна орієнтовно визначити граничний і допустимий при ремонті знос та розміри спряженої деталі, вважаючи, що швидкість зношування будь-якого сполучення дорівнює сумі швидкостей зношування обох деталей, тобто:

звідси

Для даного прикладу:

  1.  Граничний знос отвору:

  1.  Граничний розмір отвору:

  1.  Допустимий при ремонті знос отвору, дорівнює:

  1.  Допустимий при ремонті розмір отвору:

3 Конструкторсько-технологічна частина

3.1 Обґрунтування та вибір раціонального способу зміцнення
(відновлення) деталі

Зміцнення (відновлення) деталей – технічно обґрунтований та економічно виправданий захід, який забезпечує тривалий строк їх використання, знижує витрати запасних частин, матеріальних витрат, трудових, енергетичних ресурсів, впливає на підвищення економічних показників використання автомобільної та сільськогосподарської техніки позитивно впливає на поліпшення показників їх надійності.

Техніко – економічна ефективність доцільності вибору способу зміцнення деталей базується на наступних критеріях:

1. Технологічний критерій – враховує розміри та геометричну форму деталі, що відновлюється, матеріал деталі, фізико – хімічні властивості Ії поверхневих шарів, програма відновлення.

2. Критерій довговічності оцінюється співставленням тривалості роботи відновлених і нових до їх граничного стану.

3. Економічний критерій – це ціна відновленої деталі.

Вибір способу відновлення починається з обґрунтування типу виробництва деталей, виходячи з цього ми можемо вибрати обладнання, що відповідає економічним, технічним показникам і визначити його раціональність та доцільність.

На основі врахування всіх цих критеріїв приходять до остаточного вибору способу відновлення деталі.

Точно врахувати всі ці фактори дуже важко, однак можна рекомендувати наступний порядок вибору раціонального способу відновлення деталі:

1. Визначити можливі способи відновлення зношеної поверхні в даній деталі.

2. Докладно розробити технологію відновлення придатними способами і визначити втрати на відновлення по кожному технологічному процесу.

Існує велика кількість сучасних способів зміцнення (відновлення) деталей машин, недоліки, одних, з яких є продовженням і перевагами других, таким чином запроваджується причинно – спадковий зв’язок безкінечного виникнення все нових і нових прогресивних способів.

Для дефектів розрізняють наступні способів відновлення та зміцнення:

1. Розміри та фізико механічні властивості деталей відновлюють нанесення покриття, пластичною деформацією і термічною обробкою.

2. Геометричну форму відновлюють механічною обробкою або наплавленням.

3. Структура матеріалу – частіше всього термічною або хімічною обробкою.

З приведених вище способів відновлення, найбільш продуктивним та економічно доцільним є спосіб вібродугового наплавлення.
Відрізняється від інших способів механізованого наплавлення тим, що кінець електроду здійснює коливальні рухи у площині, перпендикулярній площині наплавлення, а наплавлений шар охолоджується струменем рідини.
Установка для вібродугового наплавлення наведена на рис. 10 складається із головки,закріпленого на супорті токарного верстата, яка має вібратор і механізм подачі електродного дроту, джерела струму, додаткового індуктивного опору (дроселя), системи подачі охолоджувальної рідини.
У процесі наплавлення вібруючий електрод періодично замикає зварювальне коло, змінюючи в ньому напругу і струм. У кожному циклі вібрації можна виділити три періоди: короткого замикання, дугового розряду і холостого ходу. У момент короткого замикання напруга на дузі падає майже до нуля, а сила струму підвищується до максимального значення. При відході електроду від деталі напруга у колі миттєво підвищується до 18 – 24 В, внаслідок дії електрорушійної сили самоіндукції і виникає короткочасний дуговий розряд. Електродний дріт розплавлюється і краплі розплавленого металу переносяться на деталь. При подальшому відході електроду від деталі горіння дуги переривається і настає період холостого ходу, який продовжується до наступного короткого замикання, після цього цикл повторюється.
Рис. 10. Схема вібродугового наплавлення:
1 – електродвигун; 2 – насос; 3 – деталь; 4 – вібруючий мундштук; 5 – механізм подачі дроту; 6 – касета електродного дроту; 7 – вібратор; 8 – індуктивний опір; 9 – місткість із охолоджувальною рідиною
У період дугового розряду виділяється 80 – 85 % тепла, яке витрачається на розплавлення електроду і утворювання зварювальної ванни.
Збільшити кількість виділеного тепла, а значить, і продуктивність наплавлення,можна за рахунок скорочення або виключення періоду холостого ходу, що досягається певним поєднанням величини напруги індуктивності та амплітуди вібрації електроду.
Під час наплавлення мундштук разом із дротом вібрує з частотою 50 – 110 Гц і амплітудою 1,5 – 3,2 мм, що сприяє перенесенню розплавленого матеріалу електродного дроту невеликими порціями, забезпечуючи якісне формування валиків.
Наплавляти можна на постійному і змінному струмі. Постійний струм забезпечує кращу стабільність процесу. Полярність струму впливає на якість наплавленого шару і його зчеплення з основним металом. Ці показники кращі при наплавленні вібродуговим способом на струмі оберненої полярності.
Джерелом живлення електричної дуги при вібродуговому наплавленні є генератори типу АНД – 500/250, випрямлячі ВС – 300 і ВС – 600, перетворювачі ПД – 305 і ПСГ – 500. Індуктивним опором є дросель РСТЕ – 34, включений у зварювальне коло послідовно.
Зараз установки для вібродугового наплавлення комплектують головками типу ОКС – 6569 з механічними і УАНЖ – 6 з електромагнітними вібраторами.
Рекомендовані режими вібродугового наплавлення стальних деталей на струмі зворотної полярності при напрузі дуги 12 – 15 В наведені у таблиці 3.1.
Таблиця 3.1. Режими вібродугового наплавлення
Діаметр деталі,
мм
Товщина наплав-
люваного шару, мм
Діаметр електро-ду, мм
Сила
струму,
А
Швидкість
наплав-
лення,
м/год
Крок
наплав-
лення,
мм
Амплітуда
вібрації
електроду,
мм
Швидкість
подачі
електроду,
м/год
Витрати охолоджу
вальної
рідини,
хв.
60
1,1
1,6
150
60
1,6
2,0
48
0,5
80
1,5
2,0
180
36
1,8
2,0
60
0,6
100
1,9
2,2
210
16
2,1
2,0
72
0,7
120
2,3
2,5
240
10
2,4
2,0
84
0,8
Структура і твердість наплавленого шару залежить від хімічного складу електродного дроту і охолоджувальної рідини. Остання у процесі наплавлення виконує ряд функцій: зменшує теплову дію дуги на деталь, збільшує швидкість охолодження наплавленого шару, захищає розплавлений метал від повітря, сприяє стійкому горінню дуги за рахунок випарювання рідини та іонізації електродного проміжку.
Охолоджувальною рідинною є 3 – 6 %-ний водяний розчин кальцинованої соди або 12 – 20 %-ний водяний розчин технічного гліцерину. Рідину подають на відстані 10 – 40 мм від електроду. При зменшенні вказаної відстані підвищується швидкість охолодження наплавленого шару, збільшується середня твердість наплавленого металу, виникає велика кількість мікротріщин.
Захист розплавленого металу при вібродуговому наплавленні може здійснюватися за допомогою вуглекислого газу, флюсу, водяної пари.
Для вібродугового наплавлення застосовують вуглецевий або легований дріт діаметром 1 – 3 мм. Вибір дроту залежить від потрібної твердості та стійкості проти зношування наплавленого шару. Металопокриття має твердість 14 – 19 НRC при використанні мало вуглецевого дроту Св – 08 і Св – 08ГА, а при наплавленні дротом Нп – 30ХГСА, Нп – 65 і Нп – 80 валик в охолоджувальній рідині загартовується до твердості 26 – 55 НRC. Наступний валик наплавленого металу частково розплавлює попередній і створює зону відпалення. Це призводить до неоднорідності структури і твердості наплавленого шару, що ускладнює механічну обробку деталі.
Переваги вібродугового наплавлення: незначне нагрівання і деформація деталей, одержання високої твердості і стійкості наплавленого шару без термічної обробки, можливість нанесення тонких шарів металу (до 0,1 мм), висока продуктивність при відносній простоті обладнання і технологічного процесу. Але наплавлений із застосуванням охолоджувальної рідини шар схильний до утворення тріщин і виникнення високих розтягувальних напруг. Втомлювана міцність деталей, відновлених вібродуговим наплавленням, суттєво знижується.

Технічні характеристики наплавочного дроту *

Група сталі дроту

Марка дроту

Твердість наплавленого металу

Зразкова номенклатура відновлюваних деталей

Вуглецева

Нп-30

HB 160-220

Осі, вали

Нп-45

НВ 170-230

Осі, вали

Нп-50

НВ 180-240

Опорні ролики

Нп-85

НВ 280-350

Колінчасті вали, хрестовини карданових

Легована

Нп-40Г

НВ 180-240

Осі, вали, ролики

Нп-50Г

НВ 200-270

Опорні ролики

Нп-65Г

НВ 230-310

Осі, вали, ролики

Нп-40Х3Г2МФ

HRC 10-44

Деталі, що випробовують удари і що працюють в умовах абразивного зношування

Нп-40Х2Г2М

HRC 56-57

Деталі, що працюють з динамічним навантаженням, колінчасті вали, поворотні кулаки, осі

Високолегована

Нп-50ХФА

HRC 46-52

Колінчасті вали двигунів внутрішнього згорання, шліцьові вали

Нп-30Х13

HRC 40-47

Шийки колінчастих валів, плунжери гідропресів.

Нп-Х20Н80Т

НВ 180-220

Вихлопні клапани двигунів внутрішнього згорання

* ГОСТ 10543-82 Дріт сталевий наплавлювальний

Табл. 3.2. Технічні характеристики наплавочного дроту
Таким чином, використовувати вібродугове наплавлення доцільно для відновлення деталей, які мають малий знос і не підлягають знакозмінним навантаженням.
3.2 Обґрунтування та розробка технологічного процесу зміцнення (відновлення) деталі

Розробка технологічного процесу передбачає по суті обґрунтування і оформлення плану виконання операцій під якими слід розуміти складання доцільної послідовності виконання механічних, термічних, хіміко-термічних операцій та операцій по нанесенню покриттів, контрольних та інших операцій при відновленні поверхонь деталей машин.

План передбачає розбиття технологічного процесу на складові частини – операції, переходи, опис кожної операції із зазначенням необхідних розмірів оброблюваних та базових поверхонь, операційних ескізів та інших вимог.

При цьому, якісне виконання робіт і дотримання технічних вимог на зміцнення деталі залежить від правильності вибору поверхонь базування. Під вибором баз необхідно розуміти вибір установлюваних технологічних баз, які орієнтують оброблювані поверхні по відношенню до інструменту і вузлів верстату при виконанні операцій технологічного процесу.

Для заданої поверхні деталі встановлюємо і призначаємо такий технологічний процес обробки :

  1.  Миття деталі.
  2.  Дефектування деталі.
  3.  Токарна обробка.
  4.  Знежирювання.
  5.   Вібродугове наплавлення
  6.  Шліфування відновленої поверхні.
  7.  Контроль.

Миття деталі застосовуємо для усунення забруднення відновлюваної деталі і проведення якісного дефектування. Дефектування проводимо для з’ясування придатності деталі до подальшого відновлення. Токарну обробку застосовуємо для знімання верхнього дефектного шару, вирівнювання задирів та нерівностей. Знежирювання деталі застосовуємо з метою підвищення міцності зчеплення покриття з основним металом. Після проведення підготовчих операцій здійснюємо вібродугове наплавлення підготовленої поверхні з наступним шліфуванням відновленої поверхні під заданий розмір. Останньою операцією технічного процесу призначаємо контроль всіх розмірів, фізико-механічних властивостей відновленої деталі.

За базову поверхню для обробки деталі приймаємо вісь симетрії деталі. Дана база забезпечить необхідні точність і форму оброблюваної поверхні, а також максимально збільшить швидкість обробки деталі.
Призначений технологічний процес відновлення деталі подаємо у вигляді таблиці 3.3.
Табл. 3.3. Технологічний процес відновлення поверхні під підшипник
операції
Переходу
Назва операції,
преходу
Зміст
операції,
переходу
Базова
поверхня
Технічні вимоги в умовних позначеннях
005
1
Мийна
Струйна мийка. Видаляє масляно – брудні відкладення.
----
----
010
1
Дефектувальна
Визначення розміру дефекту поверхні барабана
Вісь симетрії
015
1
Токарна
Поверхню шліфують під розмір 115h6
Вісь симетрії

020
1
Знежирювальна
Деталь занурюють у спеціальний розчин або
Обробляють в ультразвуковій
установці
----
----
025
1
Вібродугове наплавлення
Поверхню деталі відновлюють до розміру діаметра
115+0,02
Вісь симетрії
030
1
Шліфувальна
Поверхню шліфують на довжину l =24до розміру діаметра 115+0,012 мм
Вісь симетрії
035
1
Контроль
Контроль розміру нутроміром
----
----

3.3 Обґрунтування та вибір технологічного обладнання

Вибір обладнання є одним з найбільш відповідальних моментів у загальній структурі розроблення технологічного процесу зміцнення (відновлення) деталі. Від правильності його вирішення у великий мірі залежить як технічні, так і економічні показники запроектованих технологічних процесів в умовах реального виробництва.
При виборі технологічного обладнання необхідно орієнтуватися на основні принципи його вибору та особливості використання за умов дрібносерійного експериментального виробництва, а також на паспортні дані сучасних верстатів та установок.
Взаємопов’язана сукупність тих чи інших технологічних способів, обладнання, оснащення, застосованих для ремонту виробу, являє собою різні рівні варіант и технологічних процесів усунення окремих дефектів чи ремонту виробу, машини, агрегату, деталі у цілому. При розробці технологічних процесів, а також пов’язаних з ними методів керування й організації виробництва виникає необхідність комплексного обладнання можливих варіантів і вибору оптимальних, для даних конкретних виробничих умов. Комплексний аналіз порівнювальних варіантів технологічних процесів передбачає розгляд технічної, організаційної, соціальної, екологічної та економічної доцільності їх застосування.
Так, наприклад, при виборі ми повинні враховувати вид забруднення відновлюваних деталей і способи їх усунення. Для очищення від забруднення барабану використаємо механічний спосіб очистки поверхні, а точніше струйний. Тиск для машинної мийки до 5 МПа. Цим способом ми зможемо видалити залишки паливно – мастильних матеріалів і бруд. Миття деталі виконують в установці МС-8, ТУ426-806-72, МПИСП. Температура рідини 70-80 °С.
Для дефектації деталі ми використовуємо стіл дефектувальний ОРГ-1787.
Для токарної операції обираємо токарно – гвинторізний верстат підвищеної точності 16К20П.
Для операції знежирювання використовують ультразвукові установки УЗВ-15С або УЗА-16.
Для шліфувальної операції виходячи з найбільшого діаметра відновлюваної деталі обираємо шліфувальний верстат 3К228В.
Основними принципами вибору технологічного обладнання в умовах автотранспортних і ремонтних підприємств є :
  1.  Універсальність обладнання.
  2.  Продуктивність.
  3.  Низька вартість в експлуатації та обслуговуванні.
Основні технічні характеристики даних верстатів подаємо у вигляді таблиці 3.4.
Табл. 3.4. Технологічне обладнання для виконання технологічного процесу зміцнення (відновлення) деталі
операції
переходу
Назва операції, переходу
Назва,тип, модель
обладнання
Коротка технічна
характеристика обладнання
005
1
Мийна
Мийна машина МС-8, МИИСП, ТУ426-806-72
Струйна, тиск рідини до 5МПа. Температура рідини 70-80 °С
010
1
Дефектувальна
Стіл дефектувальний ОРГ-1785
----
015
1
Токарна
Токарно-гвинторізний верстат 16К20П
Розміри обр. деталі: 400х1000.Частота обертання шпінделя: 10,5-1600 об/хв. Потужність електродвигуна: Р=11кВт
Габарити: 1180х2420х1560 мм
020
1
Знежирювальна
Ультразвукова установка УЗВ-15С або УЗА-16
----
025
1
Вібродугове наплавлення
Установка для
Вібродугового наплавлення
----
030
1
Шліфувальна
Верстат шліфувальний 3К228В
Розміри обр. деталі: 560х200.Частота обертання шпинделя:4500, 6000, 9000, 12000.Потужність електро-
двигуна: Р=5,5кВт
Габарити: 4005х2305х1870 мм
3.4 Обґрунтування та вибір ріжучого, вимірювального, контрольного інструментів та матеріалів для зміцнення (відновлення) деталі

В умовах автотранспортних і ремонтних підприємств для виконання ремонту і технічного обслуговування машин має істотне значення оптимальний вибір ріжучого, вимірювального та контрольного інструментів для виконання операцій технологічного процесу відновлення деталей.

Правильність вибору технологічних інструментів і матеріалів для нанесення покриттів, механічної обробки і контролю поверхонь суттєво впливає на якісні та економічні показники технологічних процесів, що розробляються. Вибраний інструмент повинен бути конструктивно пов’язаний з геометричними розмірами і конструкцією деталі, що обробляється, змістом операції, базовими кріпильними поверхнями відповідного технологічного обладнання. При виборі вимірювального і кріпильного інструментів керуються їх призначенням (можливістю використання), точністю замірів і типом виробництва при обробці даної деталі. При виборі матеріалів для зміцнення (відновлення) поверхні деталі перш за все потрібно орієнтуватися на використання сучасних матеріалів і методів нанесення покриттів, забезпечення необхідних фізико – механічних властивостей поверхонь, що відновлюються, показники продуктивності та економічності, ресурсозбережуваність і екологічні фактори.

Керуючись якісними та економічними показниками підбираємо інструмент та матеріали для відновлення деталі. Результати прийнятих рішень зводимо у таблицю 3.5.
Табл. 3.5. Ріжучій, вимірювальний, контрольний інструменти та матеріали для зміцнення (відновлення) деталі
операції
переходу
Назва операції, переходу
Назва, тип, модель, марка, ГОСТ
обраних технологічних інструментів та матеріалів
005
1
Мийна
Миючі засоби МС-5, МС-8,
вода технічна
010
1
Дефектувальна
Мікрометр МК120-1 ГОСТ 6507-78,
індикаторний нутромір
015
1
Токарна
Різець токарний розточний сталь Р18
ГОСТ 18883-73
020
1
Знежирювальна
10%-вий розчин каустичної соди
025
1
Наплавлення
Дріт Св -08ГА , 15% розчин технічного гліцерину
030
1
Шліфувальна
Круг шліфувальний 1А1-1 60х15х20 КЛ20-СМ-М ГОСТ 24747-81
035
1
Контроль
Індикаторний нутромір

4 Заходи з охорони праці і техніки безпеки

Основними джерелами виникнення небезпек і шкідливих факторів, зокрема в процесі виконання робіт по зміцненню (відновленню) деталей, є застосоване виробниче обладнання, технологічні процеси та використання електричного струму, яке пов’язане з їх використанням. Небезпеки та шкідливі фактори для здоров’я робітників виникають від взаємодії – людина обладнання, людина – технологічний процес.

  1.  Безпечність технологічного обладнання

Технологічне обладнання повинно відповідати вимогам ГОСТ 12.2.003-91 – Обладнання виробниче. Загальні вимоги безпеки. ГОСТ 12.2.007-85 – Прилади електролітичного нанесення покриттів.

З метою забезпечення безпеки при експлуатації верстатів 16К20П і
3К228В мийної машини МС-8У, установки для вібродугового наплавлення та ультразвукових установок УЗВ-15С або УЗА-16 необхідно врахувати наступні фактори.
  1. Верстати і установки призначенні для вмикання в електричну мережу з напругою 220/380 В.
  2. При частих повторюваних коливаннях напруги рекомендують вмикати верстати до електричної мережі через стабілізатор або автотрансформатор напруги з потужністю не нижче 600 В.
  3.  Перед вмиканням пристрою в електричну мережу необхідно перевірити чи не ввімкнута кнопка “Вкл” на верстаті.
  4. Кнопки “Вкл” та “Выкл” повинні бути утоплені на 1-2 мм від поверхні корпусу для запобігання раптового включення верстату.
  5. Забороняється ремонт установки або верстату, якщо вони підключені в електромережу.
  6. Забороняється торкатися вологими руками за усі металеві частини верстату чи пристрою.
  7. Шліфувальний круг повинен бути в захисному кожусі або екрані з оргскла чи дротяної сітки, а проведення робіт на цьому верстаті повинно проводитися у захисних окулярах.

8. На видному мiсцi корпусiв установок, верстату і випрямлячiв класiв захисту 01 i 1 по ГОСТ 12.2.007 - 75, повинен бути напис ,,без заземлення не вмикати”.

Основними вимогами безпеки, що ставляться до конструкцій машин та механізмів, є безпека для здоров'я та життя людей, надійність та зручність експлуатації.

Безпека виробничого обладнання забезпечується:

вибором безпечних принципів дії, конструктивних схем, елементів конструкції;

– використанням засобів механізації, автоматизації та дистанційного керування;

застосуванням в конструкції засобів захисту;

дотриманням ергономічних вимог;

включенням вимог безпеки в технічну документацію з монтажу, експлуатації, ремонту та транспортування і зберігання обладнання;

  1.  застосуванням в конструкції відповідних матеріалів.

Дотримання цих вимог в повному обсязі можливе лише на стадії проектування. Тому у всіх видах проектної документації передбачаються вимоги безпеки. Вони містяться в спеціальному розділі технічного завдання, технічних умов та стандартів на обладнання, що випускається. При виборі принципу дії машини необхідно враховувати всі потенційно можливі небезпечні та шкідливі виробничі чинники. Вибираючи конструктивну схему обладнання, необхідно всі рухомі частини обладнання розташовувати в корпусах, станинах, котрі повинні бути компактними, мати якомога менше гострих країв, граней, частин, котрі виступають. Необхідно досягати того, щоб захисні пристрої конструктивно суміщались з машиною і були її складовою частиною. При виборі елементів, що працюють під навантаженням, важливо враховувати їх надійність та жорсткість. На етапі проектування всі такі пристрої та вузли розраховують на міцність з врахуванням їх жорсткості та виду навантажень (статичні, динамічні).

Застосування в конструкціях машин засобів механізації та автоматизації дозволяє суттєво знизити травматизм. Застосування в конструкціях машин засобів захисту один з основних і напрямків забезпечення безпеки обладнання. Використовуються і огороджувальні, запобіжні та гальмівні засоби захисту, засоби автоматичного контролю та сигналізації, знаки безпеки та дистанційне керування.

Дистанційне керування дозволяє здійснювати контроль і регулювання його роботи з ділянок, досить віддалених від небезпечної зони. Завдяки цьому забезпечується безпека праці. Дотримання ергономічних вимог сприяє забезпеченню зручності експлуатації, зниженню втомлюваності та травматизму. Основними ергономічними" вимогами до виробничого обладнання є врахування фізичних можливостей людини та її антропометричних характеристик, забезпечення максимальної зручності при роботі з органами керування. Вимоги безпеки містяться в технічній документації з монтажу, експлуатації, ремонту, транспортування та зберігання виробничого обладнання.

4.2. Безпечність технологічного процесу

Загальні вимоги до виробничих процесів регламентуються   ГОСТ 12.3.002-75. Вони передбачають:

усунення безпосереднього контакту працівників з вихідними матеріалами, заготовками, напівфабрикатами, готовою продукцією та відходами виробництва, котрі справляють небезпечну дію;

заміну технологічних процесів та операцій, пов'язаних з виникненням небезпечних та шкідливих виробничих факторів, процесами та операціями, при виконанні котрих ці фактори відсутні або мають меншу інтенсивність;

комплексну механізацію та автоматизацію виробництва;

застосування дистанційного керування технологічними процесами та операціями за наявності небезпечних і шкідливих виробничих факторів;

  1.  герметизацію обладнання;
  2.  застосування засобів колективного захисту працівників;
  3.  раціональну організацію праці та відпочинку з метою профілактики

монотонності та гіподинамії, а також зниження важкості праці;

  1.  своєчасне отримання інформації про виникнення небезпечних та

шкідливих виробничих факторів на окремих технологічних операціях;

запровадження систем керування технологічними процесами, котрі забезпечують захист працівників та аварійне вимкнення виробничого обладнання;

своєчасне видалення та знешкодження відходів виробництва, котрі є джерелами небезпечних і шкідливих виробничих факторів;

  1.  забезпечення пожежо- та вибухобезпеки.

Загальні вимоги безпеки при обробці металів різанням визначені ГОСТ 12.3.025-80.

Гранично допустимі діаметри спрацьованих шліфувальних кругів повинні відповідати значенням, приведеним в ГОСТ 12.3.028-82.

Форма захисних кожухів для шліфувальних кругів, а також допустима товщина їх стінок повинна відповідати ГОСТ 12.3.028-82.

При організації робочих місць керуються принципами викладеними в ГОСТ 12.2.061-81, санітарно – гігієнічним вимогам по ГОСТ 12.1.005 - 76 i вимогам пожежної безпеки за ГОСТ 12.1.004 - 77.

Для захисту робочого від небезпечних і шкідливих виробничих факторів його необхідно забезпечити засобами індивідуального захисту: ГОСТ 12.4.103-83 – Одяг спеціальний, захисний, засоби індивідуального захисту рук і ніг; ГОСТ 12.4.034-85 – Засоби індивідуального захисту органів дихання; ГОСТ 12.4.023-84 – Щитки захисні, лицеві.

При забезпеченнi умов працi потрiбно враховувати шум, вiн не повинен перевищувати гранично допустимого рівня регламентованого по ГОСТ 12.1003-76 або iншими нормативно – технічними документами, установленими згідно цього ГОСТу. Для зниження шуму в зварювальному цеху повинні використовуватися методи звукоізоляції звукопоглинання по ГОСТ 12.1.019-80.

Для освітлення цеху слід використовувати газорозрядні ліхтарі ДРЛ, ДРИ. Параметри мікроклімату слід приймати по ГОСТ 12.1005-80.

Навчання й інструктаж робочих з техніки безпеки проводять у відповідності з ГОСТ 12.0.004-79.

Значною мірою безпека виробничих процесів залежить від організації та раціональності планування цехів, дільниць, від рівня облаштованості робочих місць, виконання вимог безпеки до виробничих приміщень, зберігання, транспортування, складання вихідних матеріалів, заготовок та готової продукції, а також від видалення відходів, їхньої утилізації, від дотримання вимог безпеки, що ставляться до виробничого персоналу.

4.3 Безпечність розташування виробничого обладнання

Розташування виробничого обладнання, вихідних матеріалів, заготовок, напівфабрикатів, готової продукції та відходів виробництва у виробничих приміщеннях та на робочих місцях не повинно бути небезпечним для персоналу. Розташування виробничого обладнання та комунікацій, котрі є джерелами небезпечних та шкідливих виробничих факторів, відстань між одиницями обладнання, а також між обладнанням і стінами виробничих будівель, споруд повинні відповідати діючим нормам технологічного проектування, будівельним нормам і правилам.

Список використаної літератури

1. Надійність машин та обладнання: Методичні рекомендації до виконання курсової роботи для студентів спеціальностей 8.090215; 8.091902*; 8.092303. /Укладачі: М.І.Черновол, Є.К.Солових, В.В.Аулін, Ф.М.Капелюшний, С.Є.Катеринич, В.А.Павлюк-Мороз. – Кіровоград: КНТУ, 2005. – 48 с.

2. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники: Учеб. пособие /М.И. Черновол. – К.: УМК ВО, 1989. – 256 с.

3. Виконання та оформлення курсових і дипломних проектів. За редакцією Ф.І.Василенка. Навчальний посібник для студентів технічних спеціальностей вищих навчальних закладів. – Кіровоград: КНТУ, 2002. -200 с.

4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. – 3-е изд., перераб. и доп. – М .: Машиностроение, 1990. – 528 с.: ил.

5. Тракторы. Справочная книга. Б.Ф. Ксенко, Б.П. Тюркин.; под ред. М.С. Горбунова, Н.И. Кочурова. – Лениздат, 1968. – 372 с.

6. Ремонт машин. За редакцією О.І.Сідашенка, А.Я.Поліського. Київ.

«Урожай», 1994. – 400 с.

 7. Надійність сільськогосподарської техніки /С.Г.Гранкін, В.С.Малахов, М.І.Черновол, В.Ю.Черкун; за ред. В.Ю.Черкуна. – К.: Урожай, 1998. – 208 с.: іл.. – Бібліогр.: с. 202-203.

8. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С 74 Т. 2/Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. 496 с., ил.

 9. Основи охорони праці. В.Ц.Жидецький, В.С.Джигирей, О.В.Мельников. Навчальний посібник. – 4-те вид. – Львів: Афіша, 2000. -350 с


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61612. Знакомство с витражом как одним из видов декоративно прикладного искусства 15.28 KB
  Развивающие: развитие творческой фантазии сформировать навыки работы над имитацией техники витража. Вы знаете что это такое Мы познакомимся с витражом как с одним из видов ДПИ с его особенностями техникой изготовления и выполним эскиз витража.
61613. Зимний пейзаж в ночи 16.17 KB
  Задачи урока: образовательные: формирования представления о графике как способа создания художественного произведения линией пятном; формирование навыков рисования кистью белилами на темном фоне; развивающие: развивать воображение фантазию; расширять художественный кругозор учащихся...
61615. Музеи архитектуры 16.55 KB
  Цели задачи: систематизировать знания об архитектуре музеях и рассказать о музеях архитектуры под открытым небом заповедных зонах культуры; дать понятия гармония и агрессивность архитектуры; формировать умения рисовать по представлению анализировать и преображать форму...
61616. Опора тела и движение 36.37 KB
  Образовательные: формировать представление о скелете человека как опоре организма о правильной осанке и умении сохранять ее в покое и движении. а беседа – организм человека 9:339:37 С какой темой вы знакомились на прошлом уроке Какие полезные советы вы можете дать по уходу за кожей...
61617. Упражнения в написании слов с безударной гласной в корне слова 104.26 KB
  Цели: образовательные: повторить правило о написании слов с безударной гласной в корне слова отрабатывать умение применять правило продолжать учить находить морфемы анализировать материал...
61618. Собака. Кошка 396.41 KB
  Задачи: Образовательные: Уточнить знания о внешнем виде кошки и собаки. Изучить правила содержания кошки и собаки. Продолжить формировать понятие млекопитающие или звери на примере изучения кошки и собаки. Уход за шерстью ушами зубами и когтями; Еда и вода для собаки; Выгул собаки.
61620. Произведение: Дубровский 18.94 KB
  Цели урока: 1 Познакомить учащихся с жанром романа. 2 Познакомить учащихся с историей создания романа Дубровский. Пушкина Сегодня Вова как раз подготовил нам небольшое сообщение о происхождении жанра романа.