43656

Повышение качества наплавляемой поверхности за счет повышения износостойкости применением электродуговых процессов

Дипломная

Производство и промышленные технологии

После этого был произведен патентный поиск для того, чтобы найти устройство реализации процесса, по которому будет разрабатываться конструкция нового оборудования для наплавки, позволяющее наиболее точно выполнить поставленную цель. Из всех найденных аналогов устройств, был выбран прототип

Русский

2013-10-28

2.35 MB

77 чел.

Содержание

Задание на дипломное проектирование     2

Аннотация          6

The Summary         8

Введение          12

Проблема и актуальность проведения разработок   14

  1.  Аналитический обзор литературы и патентное исследование 17

1.1. Способы наплавки        17

1.2. Выбор присадочного материала для наплавки   31

1.3. Выбор флюса        37

1.4. Преимущества наплавки под флюсом с подачей ДПМ  41

1.5. Устройство реализации процесса     42

      2. Технологическая часть        49

2.1. Маршрутный техпроцесс восстановления подпятника  49

2.2. Разработка технологического процесса ремонта    

подпятника          58

2.3. Расчет режимов наплавки      58

      3. Конструкторская часть        61

3.1. Общие сведения        61

3.2. Принцип работы оборудования для наплавки   62

3.3. Выбор электродвигателя       65

3.4. Выбор вариатора        66

3.5. Автоматизация процесса наплавки     67

      4. Полный факторный эксперимент       69

      5. Экономическая часть        76

5.1. Расчет и экономическое обоснование эффективности

создания проектируемого наплавочного оборудования  76

5.2. Экономическая оценка способа наплавки    81

      6. Безопасность эксплуатации наплавочной установки   89

6.1. Общие сведения        89

6.2. Анализ возможных опасных и вредных факторов при

реализации технологического процесса     90

6.3. Разработка инженерного решения по снижению

рисков поражения электрическим током на производстве.  97

6.4. Оценка эффективности принятых инженерных решений 99

      7. Экологическая экспертиза       100

7.1. Общие сведения        100

7.2. Правовые аспекты проведения экологической экспертизы 101

7.3. Принципы экологической экспертизы    101

7.4. Вредные воздействия на окружающую среду   102

Заключение         106

Список использованных источников     107

Приложение А. Техническое задание     110

Приложение Б. Таблица двигателей     115


Введение

Большое количество деталей машин и механизмов выходит из строя в процессе эксплуатации вследствие истирания, ударных нагрузок, эрозии и т.д. Современная техника располагает различными методами восстановления и упрочнения деталей для повышения срока их службы. Одним из методов восстановления и упрочнения деталей является наплавка.

Путем наплавки мы восстанавливаем изношенные детали, а также повышаем износостойкость и теплостойкость не только изношенных деталей, но и новых деталей. В качестве детали выбрана надрессорная балка колесной пары железнодорожного вагона. При восстановительной наплавке масса наносимого металла равна всего 0,5...6 % массы ремонтируемой детали, а расход металла в 20...30 раз меньше, чем при ее изготовлении. В большинстве случаев (до 90 %) детали железнодорожной техники выходят из строя из-за износа их рабочих поверхностей, поэтому разработка технологии восстановления и упрочнения изношенных деталей очень актуальна и выгодна в наше время.

Целью проектирования является повышение  качества наплавляемой поверхности за счет повышения износостойкости применением электродуговых процессов.

Для решения поставленной цели ставятся следующие задачи:

- разработка технологической схемы производства изделий;

- разработка оборудования для реализации технологии;

- исследование решений электродуговой наплавки с легирующим дисперсным материалом.

В дипломном проекте рассмотрены различные способы наплавки, такие как: газовая наплавка, наплавка в среде защитных газов, вибродуговая наплавка, лазерная наплавка, плазменная наплавка, электрошлаковая наплавка, электродуговая наплавка.  Каждый способ наплавки разобран и проанализирован, после чего был произведен выбор наиболее подходящего способа, для решения цели и задач дипломного проекта. Были рассмотрены различные способы ввода присадок и материала для наплавки, и выбран наилучший. Таким образом  составлена технология наплавки восстановления и упрочнения детали.

После этого был произведен патентный поиск для того, чтобы найти устройство реализации процесса, по которому будет разрабатываться конструкция нового оборудования для наплавки, позволяющее наиболее точно выполнить поставленную цель. Из всех найденных аналогов устройств, был выбран прототип (патент №1811456), проведена критика выбранного прототипа и с учетом всех других аналогов разрабатывалась новая конструкция оборудования по новой технологии. Разработанная технология позволит не просто сэкономить деньги при восстановлении деталей, но и повысит срок службы детали между ремонтом.


Проблема и актуальность проведения разработок

При длительной эксплуатации машин изнашивание деталей сопровождается снижением эксплуатационных показателей, что в частности вызывает ухудшение качества изготавливаемых изделий и выполняемых работ. Изнашивание рабочих поверхностей деталей нередко требует их полной замены. Это повышает себестоимость производства из-за больших амортизационных отчислений. В ряде случаев изготовление деталей целиком из износостойкой легированной стали нерационально в связи с трудностью обработки и высокой стоимостью стали. Поэтому для решения задач повышения эксплуатационных показателей и увеличения срока службы деталей машин используют различные способы поверхностного упрочнения, в частности наплавку. Многие предприятия из-за высокой стоимости и дефицита запасных частей широко применяют восстановленные детали.

В дипломном проекте будет разработано оборудование для восстановления и повышения качества деталей железнодорожного транспорта наплавкой за счет повышения износостойкости. Наплавка играет большую роль в деле увеличения производительности труда, повышения качества продукции и экономии сырья при производстве промышленного оборудования, его эксплуатации и ремонте.

Наплавка предусматривает нанесение расплавленного металла на оплавленную металлическую поверхность с последующей его кристаллизацией для создания слоя с заданными свойствами и геометрическими параметрами. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей, а также при изготовлении новых деталей с целью получения поверхностных слоев, обладающих повышенными твердостью, износостойкостью, жаропрочностью, кислотостойкостью или другими свойствами. Она позволяет значительно увеличить срок службы деталей и намного сократить расход, дефицитных материалов при их изготовлении.       Покрытия, полученные наплавкой, характеризуются отсутствием пор, высокими значениями модуля упругости и прочности на разрыв. Прочность соединения этих покрытий с основой соизмерима с прочностью материала детали.

     Если в машиностроительном производстве наплавку применяют для повышения износостойкости трущихся поверхностей, то в ремонтном производстве - в основном для проведения последующих работ по восстановлению расположения, формы и размеров изношенных элементов. Доля трудоемкости сварки и наплавки составляет ~ 70 % всех способов создания ремонтных заготовок при восстановлении деталей. Наплавка изношенных поверхностей занимает ведущее место вследствие своей универсальности.

     Способы наплавки делят на группы в зависимости от видов применяемых источников тепла, характера легирования и способа защиты формируемого покрытия от влияния кислорода и азота воздуха. Наибольшее распространение в ремонте при нанесении покрытий получили способы электродуговой наплавки: под флюсом, в среде защитных газов и вибродуговая (таблица 1).

     Задача, решаемая при наплавке покрытий, - получить покрытие без пор, необходимой толщины, прочно соединенное с поверхностью детали, нужного химического состава с заданной структурой.

Таблица 1 - Основные показатели способов наплавки

Способ

Толщина слоя, мм

Производительность кг/ч

Прочность соединения, МПа

Электродуговая самозащитная проволока

0,5..3,5

1,0..3,0

450

Электродуговая под слоем флюса

1,0..5,0

0,3..3,0

550

Электродуговая в среде диоксида углерода

0,5..3,5

1,5..4,5

550

Электродуговая в среде аргона

0,5..2,5

0,3..3,6

450

Вибродуговая

0,5..1,5

0,3..1,5

400

Газоплазменная

0,5..3,5

0,15..2,0

480

Плазменная

0,5..5,0

1..12

490

В зависимости от потребности в запасных частях и технической оснащенности предприятия работы по восстановлению деталей могут выполняться различными способами, как собственными силами, так и в ремонтных организациях. К таким способам относятся наплавки: газовая наплавка, наплавка в среде защитных газов, вибродуговая наплавка, лазерная наплавка, плазменная наплавка, электрошлаковая наплавка, электродуговая наплавка.  Разберем каждый способ по отдельности и проанализируем.


  1.  Аналитический обзор литературы

и патентное исследование

1.1. Способы наплавки

Газовая наплавка

При газовой наплавке маленькая вероятность возникновения трещин, потому что процесс наплавки включает предварительный подогрев и последующее замедленное охлаждение изделия. Также есть возможность наплавки мелких деталей сложной формы. При данном виде наплавки идет незначительное проплавление основного металла, что безусловно большой плюс. Ведь в процессе наплавки необходимо получение наплавленного слоя с минимальным проплавлением основного металла, так как в противном случае возрастает доля основного металла в формировании наплавленного слоя. Это приводит к ненужному разбавлению наплавленного металла расплавляемым основным. Не смотря на эти положительные черты газовой наплавки для решения проблемы восстановления деталей железнодорожного транспорта, данный вид наплавки не подходит, потому что при наплавке массивных деталей требуется более продолжительный предварительный подогрев, что делает данный вид наплавки малопроизводительным. Кроме того требуется высокая квалификация сварщика.

Наплавка в среде защитных газов

Наплавка плавящимся электродом в среде защитного газа протекает в условиях газового потока со стороны подачи электродной проволоки (наплавочного материала), что обеспечивает защиту зоны дуги от окружающего воздуха.  Схема данного способа показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема наплавки в среде диоксида углерода:

       1 - мундштук; 2 - электродная проволока; 3 - горелка;

       4 - наконечник; 5 - сопло горелки; 6 - электрическая дуга;

       7 - сварочная ванна; 8 - покрытие; 9 -восстанавливаемая деталь

Главное преимущество этого вида наплавки состоит в возможности повышения производительности процесса за счет его осуществления в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Но нет возможности работы на открытом воздухе из-за влияния ветра на процесс наплавки, что для данного проекта нецелесообразно.

Вибродуговая наплавка

Вибродуговая наплавка отличается тремя особенностями:

       - в цепь нагрузки источника питания включена индуктивность L;

       - напряжение источника питания недостаточно для поддержания непрерывного дугового разряда;

       - электродная проволока совершает колебания относительно детали с частотой 50...100 Гц и амплитудой 1...3 мм с периодическим касанием наплавляемой поверхности.

     Цикл наплавки состоит из дугового разряда, короткого замыкания и холостого хода. Введение индуктивности в цепь дуги обеспечивает накопление электрической энергии в индуктивности во время разомкнутого состояния цепи, сдвиг фаз тока и напряжения, поэтому переход тока через нуль происходит при наличии напряжения источника питания и возникновении электродвижущей силы самоиндукции, которая совпадает по направлению с напряжением источника питания. Это обеспечивает повторное возникновение дугового разряда после разрыва сварочной цепи и устойчивое горение дуги.

     Электрод и деталь оплавляются во время дугового разряда, при этом на конце электрода образуется капля металла. Мелкокапельный перенос металла на деталь происходит преимущественно во время короткого замыкания. Так как длительность существования дуги составляет ~ 20 % времени цикла, то провар основного металла неглубокий, с небольшой зоной термического влияния. Вибродуговую наплавку ведут под флюсом, в различных газовых средах или в водных растворах. Последний случай наиболее распространен, при этом в зону наплавки подают охлаждающую жидкость (3...5%-иый раствор кальцинированной соды или 10...20%-ный раствор глицерина в воде). Жидкость выполняет закалку наплавленного слоя, если применяется закаливающийся электродный материал, защищает расплавленный материал от проникновения кислорода и азота воздуха и охлаждает наплавляемую деталь.

Рисунок 2 - Схема вибродуговой наплавки:

       1 - кассета для проволоки; 2 - подающие ролики;

       3 - качающийся мундштук; 4 - система подачи раствора;

       5 - наплавленный слой; 6 - восстанавливаемая деталь;

       7 - емкость; 8 - индуктивное сопротивление

Этот способ обычно используется для наплавки деталей типа тел вращения диаметром от 8 - 10 мм и более. Вибродуговая наплавка эффективна, если необходимо наплавлять слои металла небольшой толщины, что не подходит для восстановления железнодорожного транспорта. Этот вид наплавки имеет низкую производительность, а также часто возникают дефекты в наплавленном металле в виде мелких газовых пор, трещин и неравномерной его твердости. Применение данного вида наплавки не подходит для решения поставленной цели данного проекта.

Лазерная наплавка

При помощи лазерной наплавки можно получить наплавленный слой толщиной до 1 мм, который обладает однородностью, плотностью, значительной твердостью, кроме того он обладает хорошей связью с подложкой. Ресурс деталей восстановленных лазерной наплавкой, равен а в отдельных случаях превышает ресурс новых. Процесс характеризуется минимальными потерями наплавочного материала и высокой культурой производства. Этот вид наплавки очень перспективен, но имеет высокую стоимость оборудования, высокую квалификацию сварщика и сложность мобильной наплавки, поэтому данный способ наплавки для данного проекта не подходит.

Плазменная наплавка

Сущность этого метода заключается в том, что нагрев присадочного металла и основного осуществляется сжатой дугой или газовой плазмой, выделенной или совпадающей со столбом дуги. Механизм образования наплавленного слоя такой же, как и при других способах дуговой наплавки. Из наплавочных материалов при плазменной наплавке используют проволоку,  прутки и порошки. Схемы плазменной наплавки показаны на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схемы плазменной наплавки:

а) плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой;

б) плазменной дугой с нейтральной присадочной проволокой;

в) комбинированный (двойной) дугой одной проволокой; г) то же, с двумя проволоками; д) горячими проволоками; е) плавящимся электродом; ж) с внутренней подачей порошка в дугу; з) с внешней подачей порошка в дугу;

1 - защитное сопло; 2 - сопло плазмотрона; 3 - защитный газ; 4 - плазмообразующий газ; 5 - электрод; 6 - присадочная проволока; 7- изделие; 8 - источник питания косвенной дуги; 9 - источник питания дуги прямого действия; 10 - трансформатор; 11 - источник питания дуги плавящегося электрода; 12 - порошок; 13 - порошок твердого сплава.

Этот вид наплавки не подходит для данного проекта из-за сложности наплавки.

Электрошлаковая наплавка

Главная особенность электрошлаковой наплавки заключается в том, что сварочная цепь электрического тока проходит по электроду, жидкому шлаку и основному металлу, обеспечивая расплавление основного и присадочных материалов. Ванна расплавленного шлака, имея меньшую, чем у расплавленного металла, плотность, постоянно находится в верхней части расплава. Этим самым исключается доступ и воздействие окружающей среды на жидкий металл. Кроме того, капли присадочного металла, проходя через шлак, очищаются от вредных примесей и легируются (в случае наличия в шлаке необходимых легирующих компонентов).

  

Рисунок 4 - Схемы электрошлаковой наплавки

1 - кристаллизатор; 2 - шлаковая каппа; 3 - электрод; 4 - мундштук; 5 -дозатор легирующих добавок; 6 - крупногабаритные диски; 7 - восстанавливаемая деталь; 8 - оправка; 9 – покрытие

Электрошлаковая наплавка дает наибольшую производительность (до 150 кг/ч) из всех способов наплавки. Количество электродного металла, расплавленного одним и тем же количеством энергии в 2...4 раза больше, чем при ручной сварке, и в 1,5 раза выше, чем при наплавке под флюсом. Наблюдаются небольшой расход флюса, незначительный угар легирующих элементов и высокая стойкость к образованию трещин. Хорошо удаляются вредные вещества. Из-за отсутствия дугового разряда практически исключено разбрызгивание шлака и присадочного материала.

Для осуществления процесса электрошлаковой наплавки различных поверхностей необходима достаточно глубокая шлаковая ванна, получение которой проще всего при вертикальном или наклонном расположении деталей. При данном виде наплавки исключено прерывание процесса до окончания наплавки, а также получается крупнозернистая структура металла шва. По сравнению с дуговой наплавкой это менее универсальный способ, но он весьма эффективен в тех случаях, когда на деталь необходимо наплавить слой металла большой толщины (более 14 - 16 мм), что для данного проекта не обязательно.

Электродуговая наплавка

Электродуговая наплавка имеет много видов. При их классификации учитывают следующие классификационные признаки:

- уровень механизации (ручная, полуавтоматическая, автоматическая);

- вид применяемого тока (постоянный, переменный, импульсный, специальной характеристики);

- вид электрода (плавящийся, неплавящийся);

- полярность электрода при постоянном токе (прямая, обратная);

- вид дуги (прямая, косвенная);

- режим (стационарный, нестационарный);

- способ защиты зоны наплавки от воздушной атмосферы (в среде защитных газов, водяных паров, жидкости, под слоем флюса, комбинированный);

- способ легирования наплавляемого металла (покрытием электрода, флюсом, электродным материалом, комбинированный).

     Электродуговая наплавка получила наибольшее распространение в ремонте машин среди способов нанесения покрытий. Этот способ по сравнению с другими способами создания ремонтных заготовок дает возможность получать слои с высокой производительностью практически любой толщины, различного химического состава и с высокими физико-механическими свойствами. Наплавочные покрытия наносят на цилиндрические поверхности диаметром > 12 мм.

Проблемой наплавки являются трещины двух видов: горячие и холодные (замедленного разрушения).

     Материал детали, прилегающей к наплавленному слою, характеризуется максимальной твердостью и склонностью к образованию трещин замедленного разрушения. Для предотвращения трещинообразования обычно применяют следующие меры:

- предварительный и сопутствующий подогрев во время наплавки для поддержания заданной температуры основного металла;

- наплавку после удаления с поверхности детали слоя, содержащего дефекты или отличающейся повышенной твердостью;

- подогрев изделия после наплавки и замедленное охлаждение наплавленного металла;

- последующую термическую обработку;

- наплавку эластичного подслоя на поверхность основного металла, обладающего удовлетворительной свариваемостью;

- уменьшение числа слоев при многослойной износостойкой наплавке;

- выбор для износостойкой наплавки способов, при использовании которых возникают меньшие термические напряжения в изделиях;

- выбор наплавочного материала для первого слоя коррозионно-стойкой наплавки с учетом влияния основного металла на состав наплавленного слоя.

Электродуговая наплавка может применяться без защитной среды (флюс или защитный газ) и с защитной средой. Рассмотрим данные способы электродуговой наплавки:

Наплавка без защитной среды, осуществляется порошковой проволокой при отсутствии подачи флюса или защитного газа в зону дуги. Благодаря отсутствию защитной среды оборудование и технология для наплавки являются очень простыми. Возможно вести наплавку в полевых условиях, потому что ветер не оказывает никакого влияния на процесс наплавки. Также очень просто вводить легирующие элементы в наплавленный металл, состав которого можно регулировать в широких пределах. Минусом этого вида наплавки  является обильное выделение газов при наплавке. Эта проблема решается применением специального дымового коллектора.

Рисунок 5 - Схемы основных способов дуговой наплавки:

а - угольным (графитовым) электродом (1) расплавлением сыпучего зернистого наплавочного сплава (2); б - ручной дуговой покрытым электродом (1) с легирующим покрытием (2); в - неплавящимся вольфрамовым электродом (1) в защитных инертных газах с подаваемым в дугу присадочным прутком (2); г - плавящимся электродом проволокой (1) в защитных (инертных, активных) газах; д - механизированная (автоматическая, полуавтоматическая) дуговая плавящейся электродной (обычно легированной) проволокой (1) под флюсом (2); е - плавящейся лентой (1) катаной, литой или прессованной из порошков в защитных газах или под флюсом; ж - расплавлением плазменной струёй плазмотрона (1) предварительно наложенного литого или спечённого из порошков кольца (2) наплавочного материала. 3 - наплавляемое изделие; 4 - наплавленный металл.

Ручная электродуговая наплавка выполняется в основном электродами с толстым покрытием и в тех случаях, когда применение механизированных способов невозможно или нецелесообразно.

     Для получения минимальной глубины проплавления основного металла электрод наклоняют в сторону, обратную направлению наплавки. Наплавку выполняют электродами диаметром 2...6 мм на постоянном токе 80...300 А обратной полярности с производительностью 0,8...3,0 кг/ч. Требуется высокая квалификация сварщиков, потому что наплавку необходимо вести на минимально возможных токе и напряжении с целью уменьшения доли основного металла в наплавленном слое, при этом необходимо обеспечить сплавление основного и наплавленного металлов.  Ручная дуговая наплавка также имеет низкую стоимость оборудования, а также возможность выполнения наплавки в ручную, что обеспечивает этому способу самое широкое применение для наплавки не только черных, но и цветных металлов, но она уступает автоматическим и полуавтоматическим способам по скорости выполнения процесса.

Процесс применяют для нанесения износостойких материалов на поверхности корпусных деталей, кронштейнов, рычагов и других деталей в единичном производстве.

Дуговая наплавка под флюсом. Название этого способа связано с тем, что дуга при наплавке электродными материалами (проволокой, лентой) скрыта под слоем гранулированного флюса, предварительно насыпаемого на поверхность основного металла.  Возможность наплавки при большой силе тока и высокой погонной энергии обеспечивает этому способу высокую производительность при хорошем качестве наплавляемого металла, и благодаря этому данный способ занимает господствующее положение в области автоматической наплавки.

Флюс при наплавке покрытий осуществляет следующие функции:

- устойчивое горение дуги;

- защиту расплавленного металла от воздействия кислорода и азота воздуха;

- очистку расплавленного металла от включений и его раскисление;

- легирование необходимыми элементами материала покрытия;

- образование в дальнейшем теплоизоляционного слоя из флюса и его корки, что замедляет процесс затвердевания металла. Для выполнения этих функций в составе флюса имеются такие вещества:

- стабилизирующие процесс горения дуги (сода, поташ, диоксид титана, мел, мрамор и др.);

- газообразующие из органических соединений (крахмал, мука пищевая или древесная, декстрин) для создания среды, защищающей расплавленный металл от вредного влияния атмосферы;

- шлакообразующие и раскисляющие (титановый концентрат, марганцевая руда, полевой и плавиковый шпаты, кварц, гранит, мрамор, каолин и др.), которые очищают расплавленный металл;

- легирующие (ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, алюминий и др.);

- связующие добавки (жидкое стекло, декстрин и др.). Следует отдельно отметить, что в результате выполнения флюсом своих функций создаются благоприятные условия для:

- выхода газов из шва;

- более полного протекания диффузионных процессов;

- формирования равновесных структур и достижения высокого термического КПД наплавки;

- получения однородного наплавленного металла с гладкой поверхностью и плавным переходом от валика к валику;

- применения токов большей плотности, чем при ручной наплавке покрытыми электродами;

- исключения разбрызгивания и уменьшения угара металла;

- снижения потерь тепла сварочной дуги на излучение и нагрев потоков окружающего воздуха;

- улучшения условий труда.

Рисунок 6 - Схема наплавки под слоем флюса

Этот вид наплавки дает возможность получения хорошего внешнего вида валика, хорошие условия труда, связанные с отсутствием разбрызгивания электродного металла (поскольку дуга скрыта под слоем флюса), простота осуществления процесса, не требующего высокой квалификации сварщика, а также высокая производительность процесса при наплавке изделий простой формы с большой площадью наплавляемой поверхности, к которым относятся детали железнодорожного транспорта, рассматриваемые в данном проекте.

Различают дуговую наплавку электродной лентой под флюсом и электродной проволокой под флюсом:

- Наплавка электродной лентой под флюсом.

Наплавку данным способом осуществляют с помощью электрода в виде широкой стальной ленты, расположенной в процессе наплавки практически под прямым углом к основному металлу. Данный вид наплавки характеризуется возможностью наплавки слоя требуемой толщины за один-два прохода, что обусловлено малой глубиной проплавления основного металла и в связи с этим незначительным влиянием его на состав наплавленного слоя (доля разбавления составляет 10-20 %), получением плоского валика наплавленного металла, достаточно большой ширины (равной ширине ленточного электрода) и высокой производительностью в связи с возможностью наплавки с высокой скоростью при большой силе тока

-Наплавка электродной проволокой под флюсом

Наплавка этим способом может быть осуществлена во многих вариантах с использованием наплавочной проволоки разнообразного состава и различных флюсов. При наплавке этим способом в полную меру используют технологические приемы повышения производительности, включая применение многоэлектродных сварочных головок, нагрев наплавочной проволоки электросопротивлением и применение присадочных материалов.

Многоэлектродную наплавку осуществляют способом, при котором дуга возникает между двумя электродами. Преимущество этого способа связано с косвенным дуговым нагревом основного металла, обеспечивающим небольшое его проплавление в сочетании с высокой скоростью плавления электродной проволоки.

Использование нагрева проволоки электросопротивлением при дуговой наплавке под флюсом характеризуется тем, что увеличение вылета электродной проволоки сопровождается повышением скорости наплавки и снижением степени влияния основного металла на состав наплавленного слоя.

Этот способ наплавки максимально подходит для восстановления деталей железнодорожного транспорта и именно он будет использоваться в данном проекте при разработке оборудования для наплавки. В проекте будет разработано оборудование для многоэлектродной наплавки карбидосодержащих покрытий, модифицированных порошковыми материалами высокой дисперсности. Оно позволит восстанавливать детали машин, а также повысить качество за счет повышения износостойкости путём добавления дополнительного присадочного материала. Восстановленные детали работают не хуже новых, но стоимость затрат значительно меньше, что в настоящее время очень актуально в связи с кризисом и низким уровнем производства в стране.

Разработанное оборудование найдёт широкое применение в железнодорожном транспорте. При восстановительной наплавке масса наносимого металла равна всего 0,5...6 % массы ремонтируемой детали, а расход металла в 20...30 раз меньше, чем при ее изготовлении. В большинстве случаев (до 90 %) детали железнодорожной техники выходят из строя из-за износа их рабочих поверхностей. В связи с этим разработка данного оборудования, которая позволит создавать на рабочих поверхностях деталей прочный и износостойкий слой металла, крайне необходима и актуальна.

  1.  
    Выбор присадочного материала для наплавки

Сопротивляемость изнашиванию наплавок зависит от многих взаимосвязанных факторов. Основными из них являются - химический состав и структура наплавленного металла. Обычно за счет этих характеристик достигается получение определенного комплекса свойств, при которых сплав по износостойкости в наибольшей мере удовлетворяет заданным условиям эксплуатации.

Производственные испытания наплавленного металла ПП-АН125, сормайт-1, ПП-АН170, с твердостью выше 6000 МПа (рисунок 7) показали, что агрегатная твердость и повышенное количество упрочняющей фазы сплава не всегда является главным условием повышения износостойкости наплавок. Так, например, в наплавке ПП-АН170 в структуре имеется около 50% карбоборидной фазы, в то время как в сплаве сормайт-1 с меньшей износостойкостью количество карбидов доходит до 80%. В наплавке ВСН-6 около 50% упрочняющей фазы, но ее износостойкость выше, чем наплавки ПП-АН125 с 60% карбидов и т. д.

Рисунок 7 – Износостойкость (штриховка) и твердость

наплавленного металла

Лучшая сопротивляемость изнашиванию металла наплавленного ПП-АН170 достигнута, по-видимому, за счет значительной твердости карбоборидной фазы и способного к структурным превращениям аустенита, которого в наплавке ПП-АН170 почти в 2 раза больше, чем в наплавках ПП-АН125 и сормайт-1. Однако, как следует из данных (см. рисунок 7), более высокую чувствительность к превращениям проявляет аустенит, легированный хромом (У25Х17Т), нежели марганцем (ПП-Г13 и УПИ-30Х10Г10).

Следовательно, при определении оптимального состава износостойкого сплава для данных условий работы деталей наиболее рациональными должны быть сплавы на железной основе, содержащие углерод, хром и бор.

Наиболее предпочтительной системой легирования металла является система Fe-C-Cr-B (см. рисунок 7). Относительная износостойкость представителя этой системы легирования металла, полученного путем переплава порошковой проволоки ПП-АН170 (см. рисунок 7), оказалась выше, чем у других наплавочных сплавов. Таким образом, благодаря данным уже проведенных производственных испытаний, в данном проекте в качестве наплавочного сплава будет использоваться ПП-АН170, так как у него самая лучшая сопротивляемость изнашиванию металла.

В связи со спецификой изнашивания надрессорной балки (изнашивается в основном подпятник) целесообразно наплавлять только подпятник.

Увеличение углерода в сплавах положительно сказывается на их работоспособности, поскольку увеличивается количество твердой фазы, растет агрегатная твердость и износостойкость. Однако, введение его в количествах больше 1% приводит к ухудшению технологии наплавки, что связано с появлением трещин в металле.

Положительное влияние хрома в наплавке состоит в том, что он связывает углерод в карбиды. Кроме того, он образует бориды хрома - более твердые, чем карбиды, а это очень важно для повышения износостойкости металла. Производственные испытания показали, что наплавки со значительными количествами углерода и хрома, но без бора (сомайт-1, ПП-У25Х17Т0 или с небольшими добавками бора ПП-АН125 (см. рисунок 7) имеют меньшую износостойкость, чем металл, наплавленный проволокой ПП-АН 170. Влияние хрома на износостойкость более эффективно в том случае, когда он связан в бориды.

В связи с этим исследована группа опытных наплавок (таблица 2), состав которых был подобран таким образом, чтобы получить сведения о необходимых количествах углерода, бора и хрома в наплавленном металле.

Анализ результатов изнашивания наплавок показывают, что сплавы № 5, 6, 8 (см. таблицу 2) при соответствующих количествах углерода 0,55 - 1,19% и хрома 8 - 12%, содержащие бор, имеют большую износостойкость (кривая I, рисунок 8) по сравнению со сплавами 1 – 4, не содержащими бора (прямая II, рисунок 8). Более высокая сопротивляемость изнашиванию наплавок с бором обусловлена тем, что добавки бора приводят к качественному изменению карбидной фазы, обладающей высокой твердостью до 24910 МПа. Повышение содержания хрома в наплавках 12 - 14 (см. таблицу 2) при практически одинаковых количествах углерода и бора, почти не влияет на изнашиваемость металла, что может быть связано со способностью хрома стимулировать образование ферритной составляющей структуры, снижающей общую твердость наплавки до 48 - 58 HRC. Наплавка 11 с меньшим количеством хрома оказалась более износостойкой ( = 1,6). Судя по составу наплавок 8, 9, 10, можно считать, что оптимальное содержание хрома в износостойком сплаве должно быть 11 - 12%.

Таблица 2 - Влияние углерода, хрома и бора на износостойкость наплавленного металла

№ п/п

Химический состав, %

Твердость, HRC

Относительная износостойкость (эталон-наплавка Г13)

С

Cr

B

1

2

3

4

5

6

7*

8

9

10

11

12

13

14

0,35

0,82

1,20

2,25

0,55

0,69

0,96

1,19

1,78

2.20

0,57

0,44

0,33

0,55

8,80

9,10

8,80

8,80

9,60

8,00

16,00

12,05

11,50

11,00

5,24

17,15

19,72

24,76

-

-

-

-

0,89

1,73

1,95

2,60

3,46

4,05

0,91

0,93

0,90

0,85

58

57

57

61 - 65

60 - 63

58

55 - 60

48 - 49

50

0,82

0,92

1,00

1,51

2.19

2,33

2,43

5,20

3,79

2,71

2,14

1,64

1,62

1,67

*) Наплавка порошковой проволокой ПП-АН170 в один слой.

Рисунок 8 - Зависимость износостойкости наплавок

от содержания в них углерода.

Углеродо-хромистые наплавки: I - с добавками бора; II - без бора.

Существенное повышение износостойкости хромистых сплавов достигается при одновременном увеличении содержания углерода и бора (левая ветвь кривой I см. рисунок 8). Наибольшая величина относительной износостойкости получена у наплавки 8, в составе которой 1,19% углерода и 2,60% бора. Однако каждый наплавленный слой имел множество поперечных трещин, минимальное расстояние между которыми доходило до 8 мм.

После испытания установлено, что на рабочих кромках имеются отколы, расположенные между трещинами. При этом, чем выше суммарное количество углерода и бора в сплаве, тем выше его склонность к трещинообразованию при наплавке.

В наплавках 9 и 10 (см. таблицу 2) с более высоким содержанием углерода и бора наблюдается еще большее число трещин, причем минимальное расстояние между многими из них составляет около 3 мм.

При производственных испытаниях на наплавленных рабочих кромках появились отколы, количество которых доходило до 12, что явилось причиной преждевременного их съема.

Исходя из этих производственных испытаний, выяснили что в данном проекте в качестве материала для наплавки нам подходит ПП-АН170, так как у него наибольшая сопротивляемость изнашиванию металла.  Но в то же время этот материал очень дорогой, поэтому было решено взять в качестве легирующей присадки карбид Бора. Он не на много уступает ПП-АН170 по износостойкости, но более дешевый.

Технические характеристики карбид Бора:

Температура разложения >2450 °C;

плотность 2,52 г/см³;

теплопроводность 121 Вт/(мК) при 300 °К;

микротвёрдость 49,1 ГПа;

модуль упругости 450 ГПа;

полупроводник p-типа.

Рисунок 9 – Карбид бора

Карбид бора — одно из самых устойчивых веществ. На воздухе не окисляется до 600 °C. Не растворяется в воде, концентрированных кислотах, разлагается в кипящих растворах щелочей. До 1250 °C не взаимодействует с азотом, фосфором и серой. Реагирует с хлором при 1000 °C с образованием треххлористого бора и углерода.

  1.  Выбор флюса

Сварочный флюс - это неметаллический материал, который при различных способах сварки осуществляет разные функции: при дуговой сварке защищает дугу и сварочную ванну от воздействия окружающей среды, предупреждает разбрызгивание металла, осуществляет физико-химическую обработку металла сварочной ванны; при электрошлаковой сварке образует электропроводный расплав с заданными технологическими свойствами, при газовой сварке очищает поверхность металла.

Сварка под флюсом используется при изготовлении и ремонте конструкций и деталей ответственного назначения, которые должны быть надежными при эксплуатации в условиях низких и высоких температур.

Для рассматриваемого вида сварки и наплавки при ремонте подвижного состава наибольшее применение находят флюсы марок АН-348А, АН-348В, ОСЦ-45, АНЦ-1 и др. (ГОСТ 9087-81  ФЛЮСЫ СВАРОЧНЫЕ ПЛАВЛЕННЫЕ).

Такие флюсы рекомендуются для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей. Для сварки и наплавки низко- и среднелегированных сталей используются флюсы АН-348А, АН-60, АН-22 и другие в сочетании с проволоками марок Св-08А, Св-08ГА и проволоками, легированными хромом, молибденом, никелем. В таблице 3 приведено назначение некоторых марок флюсов и проволок.

Таблица 3 – Назначение флюсов и проволок

Марка флюса

Назначение флюса

Рекомендуемые марки проволоки

АН-348А, АН-348В, АНЦ-1

Сварка и наплавка изделий широкой номенклатуры из углеродистых и низколегированных сталей

Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св- 10Г2

АН-60

Сварка углеродистых и низколегированных сталей

Св-08, Св-08ГА; Св-08ХМ, Св-10НМА

АН-22

Сварка низко- и среднелегированных сталей

Св-08ГА, Св-08ХМ, Св-08ХМФ, Св-08ХГНМГА

АНК-30

Сварка углеродистых и низколегированных сталей, в т.ч. хладостойких мелкозернистых повышенной прочности

Св-08, Св-08ГА, Св-08ХМ, Св-08ХМФ, Св-08ХГНМТА

Таблица 4 – Назначение определенных марок флюсов

Марка флюса

Назначение

АН-348-а, АН-348-АМ, АН-348-В, АН-348-ВМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М, ОСЦ-45П, ФЦ-9, АН-60, АН-65

Механизированная сварка и наплавка углеродистых низколегированных сталей углеродистой и низколегированной сварочной проволокой

АН-8

Электрошлаковая сварка углеродистых и низколегированных сталей и сварка низколегированных сталей углеродистой и низколегированной сварочной проволокой

АН-20С, АН-20СМ, АН-20П, АН-15М, АН-18

Дуговая автоматическая сварка и наплавка высоколегированных и среднелегированных сталей соответствующей сварочной проволокой

АН-22

Электрошлаковая сварка и дуговая автоматическая наплавка и сварка низколегированных и среднелегированных сталей соответствующей сварочной проволокой

АН-26С, АН-26СП, АН-26П

Автоматическая и полуавтоматическая сварка нержавеющих коррозионно-стойких и жаропрочных сталей соответствующей сварочной проволокой

АН-17М, АН-42, АН-43, АН-47

Дуговая сварка и наплавка углеродистых низколегированных и среднелегированных сталей повышенной и высокой прочности соответствующей сварочной проволокой

Из выше сказанного, выбираем флюс марки АН-20C.

Назначение: Для механизированной дуговой наплавки и сварки высоколегированных хромоникелевых сталей; для сварки легированных и высоколегированных сталей, меди и её сплавов.

Сварочно-технологические свойства: Устойчивость дуги удовлетворительная, разрывная длина дуги до 7 мм, формирование шва хорошее, склонность  к образованию пор и трещин низкая, отделимость шлаковой корки хорошая.

Данные для контроля качества:

Таблица 5 – Состав флюса для наплавки подпятника АН-20С, %

SiO2

MnO

MgO

CaF2

CaO

Fe2O3

S

P

19-24

<0,5

9-13

25-33

3-9

<1

<0,08

<0,05

Цвет зерен - светло-серый, светло-голубой, размер зерен 0,35-3мм; строение зерен - стекловидное; объемная масса 1,3-1,7 кг/дм3.

Металлургические свойства: Низкокремнистый безмарганцовистый солеоксидный флюс с химической активностью Аф = 0,35-0,4. При механизированной сварке хромоникелевых сталей под флюсом интенсивно протекают кремневосстановительные процессы. В результате наплавленный металл в значительной степени обогащен мелкодисперсными оксидными включениями. Поэтому флюс не рекомендуется для сварки сталей толщиной более 40 мм.

Данные для применения: Ток = до550, Vсв max до 40 м/ч; Uхх источника питания 60 В; сушка при Т= 400 0С, 2 ч.

Рекомендуемые проволоки: ПП-3Х2В8, ПП- 25Х5ФМС,Нп-30ХГСА,Св- 30Х25Н16Г17.

Технология изготовления: Плавлением в дуговых печах, грануляцией мокрым способом.

Таблица 6 – Справочные данные марок флюсов

Марка флюса

Рекомендуемый режим сушки

Температура,   °С

Время, ч, не более

АН-348А, АН-348АМ, АН-348-В, АН-348ВМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М

300-400

1

ОСЦ-45П, АН-8, АН-17М, АН-18, АН-20С, АН-20СМ, АН-20П, АН-22, АН-26С, АН-42, АН-43, АН-47, АН-60, АН-65, ФЦ-9

400-500

2

АН-26П, АН-26СП

500-600

2

АН-15М

650-800

1

При влажности, превышающей допустимую, флюсы перед употреблением подвергаются повторной термообработке согласно рекомендуемому режиму, приведенному в таблице.

  1.  Преимущества наплавки под флюсом с подачей ДПМ

Процесс наплавки под флюсом с подачей ДПМ имеет следующие преимущества:

1. При наплавке под слоем флюса с ДПМ происходит более рациональное использование тепла сварочной дуги, что позволяет повысить производительность наплавки более чем в 2 раза, снизить расход электроэнергии на единицу массы наплавленного металла в 1,5-1,7 раза, уменьшить разбавление наплавленного металла основным металлом и вероятность прожогов по сравнению с обычной наплавкой под флюсом.

2. Максимальное количество подаваемого ДПМ навылет электродной проволоки, обеспечивающее максимальную производительность и высокое качество наплавки, составляет 100.120% по отношению к массе электродной проволоки.

3. Введение ДПМ в пределах от 0 до 120% от массы электродного металла позволяет гибко регулировать высоту наплавленного слоя за один проход в пределах от 3 мм до 6.8 мм.

Также необходимо отметить, что технология наплавки под флюсом с ДПМ не меняет, в сущности, технику выполнения процесса, лишь при наплавке, помимо обычного контроля со стороны оператора за процессом наплавки, необходимо следить за подачей ДПМ навылет электродной проволоки.


1.5. Устройство реализации процесса

После выбора способа наплавки перейдём к патентному поиску и найдём устройство реализации нашего процесса. Было рассмотрено множество патентов и методов наплавки, и в качестве аналогов выбраны следующие:

  1.  Метод электродуговой наплавки неподвижным плавящимся электродом (НПЭ) под флюсом с применением дополнительного присадочного материала (ДПМ).

Сущность способа наплавки НПЭ с ДПМ заключается в следующем (рисунок 10). На наплавляемую поверхность насыпается изолирующий слой флюса, на него укладывается НПЭ в виде плоской стальной пластины Г-образной формы, один конец которой закрепляется в электрододержателе, а второй замыкается через слой порошкообразного металла с наплавляемой поверхностью. Для повышения производительности процесса на НПЭ насыпается слой ДПМ (крупка, железный порошок и т. д.). На ДПМ, для защиты сварочной ванны от воздействия атмосферы, насыпается сварочный флюс. При включении сварочного тока в месте замыкания НПЭ с изделием возбуждается дуга и происходит самопроизвольное равномерное плавление НПЭ и ДПМ. В результате, на изделии образуется наплавленный слой металла, соответствующий ширине НПЭ.

Для получения специальных свойств наплавленного металла (износостойкости, коррозионной стойкости и др.) в качестве ДПМ могут применяться порошки, пластины или прутки соответствующего химического состава.

Основные преимущества данного способа – возможность производить наплавку деталей с использованием обычных источников питания сварочной дуги и несложных приспособлений, возможность автоматизации наплавки коротких швов и поверхностей сложной конфигурации, проведение процесса в труднодоступных местах, обеспечение высокой производительности при наплавке поверхностей с большими износами за один проход.

Данная технология по сравнению с существующими способами восстановления этих деталей (автоматическая наплавка порошковой лентой под флюсом и приварка полосы или прутка) обладает значительно меньшей стоимостью и трудоемкостью, а также не требует специального дорогостоящего оборудования.

Рисунок 10 - схема наплавки венца ведущего колеса трактора

1-Электрододержатель; 2-электрод (НПЭ); 3-Дополнительный присадочный материал (ДПМ); 4-флюс; 5-впадина; 6-зуб.

Данная технология не подходит в дипломном проекте, потому что наплавка может производиться только на горизонтальной поверхности, используется неподвижный плавящийся электрод, а также дополнительный присадочный материал просто засыпается сверху электрода, что не дает ему полностью смешаться с расплавленным металлом.

  1.  метод электродуговой наплавки под слоем флюса с использованием дополнительного присадочного материала (ДПМ).

При данном способе ДПМ из специального бункера-дозатора в определенных количествах подается по каналу навылет электродной проволоки. В результате действия магнитного поля сварочного тока ДПМ налипает на поверхность электродной проволоки со стороны его подачи и транспортируется движущейся электродной проволокой в зону действия сварочной дуги.

Рисунок 11 - Схема наплавки с подачей ДПМ навылет электрода

1 – дозатор; 2 – электродная проволока; 3 – токосъемник; 4 – ДПМ; 5 – бункер с флюсом

Данный метод не эффективен, потому что при намагничивании дополнительного присадочного материала большая часть его осыпается, а также не перемешивается с расплавленным материалом.

  1.  Устройство для наплавки деталей, имеющих форму тел вращения.

Перед наплавкой съемную карусель, которая закреплена на горизонтальном валу , устанавливают в дополнительных опорах. Наплавляемые детали закатывают одна за другой на подвижную горизонтальную монтажную площадку и ось каждой из деталей соосно устанавливают в соответствующей паре соосных отверстий, выполненных в планшайбах. Эти отверстия для осей деталей выполняют роль опор (иначе говоря, роль подшипников скольжения). Это позволяет повысить удобства и упростить установку деталей значительной массы без применения грузоподъемных средств.

После установки карусель с расположенными на ней деталями поворачивают в опорах. Соосные отверстия в планшайбах, в которых закреплены оси деталей, равномерно расположены по окружности и равноудалены от оси горизонтального вала. Это позволяет поддерживать равновесие карусели при вращении.

В процессе вращения карусели детали последовательно перемещаются в соответствующую позицию. Наплавку выполняют на деталь, которая переместилась в крайнюю верхнюю позицию карусели. Перед наплавкой эту деталь соосно скрепляют с валом привода, который совершает вращение этой детали при наплавке.

При этом механизм подачи электродной проволоки сварочной головки подает наплавочную проволоку к поверхности наплавки детали. На детали выполняется наплавка валика по кольцу. После замыкания каждого кольца наплавляемого валика тележка, которая установлена на направляющих, с помощью винтового привода передвигает сварочную головку и связанный с ней флюсобункер на шаг наплавки, и по той же технологии выполняется наплавка следующих кольцевых валиков до полного заполнения одним слоем поверхности вращения наплавляемой детали. Затем горизонтальный вал и закрепленную на нем карусель поворачивают до установки следующей детали в крайнюю верхнюю позицию. Наплавленную деталь переводят в следующую позицию для остывания. Далее процесс наплавки на очередную деталь, расположенную в верхнем положении карусели, выполняют аналогично по описанной технологии и так до наплавки одного слоя на все установленные на карусели детали. Следующий этап состоит в последовательной поочередной наплавке второго слоя на остывшие к этому времени детали. Возможность последовательной наплавки на «n» деталей, установленных на карусели, позволяют регулировать нагрев и качество наплавки, а также повысить производительность наплавки деталей.

Рисунок 12 - Схема наплавки деталей, имеющих форму тел вращения.

Наплавку следующих слоев до полного восстановления изношенной поверхности деталей, установленных на карусели, выполняют аналогично.

Технико-экономический эффект этого устройства состоит в увеличении производительности наплавки деталей в 1,5-2 раза, в повышении качества наплавки, а также в упрощении установки тяжеловесных деталей и в повышении удобств эксплуатации.

Данная схема наплавки не удовлетворяет задачам дипломного проекта, потому что наплавка ведется только одним электродом и отсутствует дополнительный присадочный материал.

  1.  Способ электродуговой наплавки легированного сплава. (Патент №1811456)

Рисунок 13 - Способ электродуговой наплавки легированного сплава

На рисунке показаны: электроды 1; порошковые материалы разного хим. состава 2,3; транспортируемый порошок 4; бункер с токосъемником 5; флюс 6; дуга 7; наплавляемая деталь 8; попарно подаваемые электроды 9.

Наплавку ведут пучком соприкасающихся электродов, проходящих через бункер  с легирующим присадочным порошком  и отверстие токосъемника . В бункер электродные проволоки круглого сечения подают раздельно. Бункер располагают непосредственно над токосъемником так, что поверхность токосъемника служит дном бункера с легирующим порошком. При входе в отверстие токосъемника за счет его формы обеспечивают соприкосновение электродов. Таким образом, формирование пучка осуществляют в полости бункера в массе порошкового присадочного материала. За счет сил трения об электроды и свойства сыпучести порошок увлекается в зону формирования пучка, где сходящиеся электроды сжимают порошок, он заклинивается между электродами и транспортируется в дугу.

После выхода из токосъемника порошок или просыпается в дугу из-за небольшого расхождения электродов, или двигается в виде спрессованного шнура к дуге. При наплавке под флюсом электроды образуют в нем канал, по которому присадка движется вместе с электродами и полностью переплавляется в дуге. Для наплавки данным способом может использоваться не менее трех электродов, что позволяет получить замкнутую в поперечном сечении полость между ними для транспортировки порошка.

Этот способ наплавки является самым эффективным и на его основе будет разработано новое оборудование для наплавки в дипломном проекте.  Используется несколько электродов, что увеличивает производительность наплавки, и между электродами добавляется дополнительный присадочный материал, который расплавляется внутри электрической дуги. Это позволяет улучшенному разбавлению присадки в расплавленном металле и получению повышенных свойств износостойкости, что необходимо для рассматриваемой наплавляемой детали (подпятник надрессорной балки колесной пары железнодорожного вагона).

Применим технологическую схему в качестве основы для разработки технологического процесса и оснастки для него.
2.
Технологическая часть

2.1. Маршрутный техпроцесс восстановления подпятника

Маршрутный технологический процесс для восстановления подпятника надрессорной балки колесной пары выглядит следующим образом:

1- очистка

2- шабрение

3- контроль

4- абразивная операция

5- контроль

6- назначение режимов

7- наплавка

8- фрезерование

9- контроль

10- окрашивание

11- консервация

  1.  Очистка

Надежная антикоррозионная защита металла зависит от тщательности подготовки поверхности металла, в том числе от качества очистки от продуктов коррозии. Эта операция — наиболее трудоемкая, но именно она во многом определяет конечный результат.

Наиболее используемыми способами предварительной обработки металла являются: очистка ручным инструментом, механическая очистка, абразивоструйная очистка.

В нашем случае для очистки подпятника и подготовки его к наплавке, мы будем использовать очистку механизированным инструментом. Это метод подготовки металлических поверхностей с применением механизированных ручных инструментов, но без использования абразивоструйной очистки. Механизированную очистку проводят с использованием вращающихся проволочных щеток. Участки поверхности, недоступные для данного инструмента, будут подготавливаться вручную. 

Рисунок 14 – Операция очистки от продуктов коррозии

Перед очисткой механическим инструментом необходимо удалить скалыванием все толстые слои ржавчины. Видимые масло, смазка и грязь также должны быть удалены.

  1.  Шабрение

Шабрение представляет собой метод окончательной слесарной размерной обработки незакаленных поверхностей заготовок специальным режущим инструментом — шабером.

Шаберы имеют режущую часть различной формы, зависящую от формы поверхностей обрабатываемых деталей. Для шабрения плоских поверхностей применяют плоские шаберы. Они бывают цельные односторонние и двусторонние, а также со вставными пластинками. Плоские цельные шаберы часто выполняют из старых плоских напильников, удалив с них насечку. Особенность процесса шабрения заключается в том, что мельчайшая стружка срезается только с выступающих участков над поверхностью заготовки.

Рисунок 15 – Шабрение подпятника

Шабрят по двум схемам: "от себя" и "на себя".

При шабрении "от себя" режущая кромка шабера в начальный момент воздействует на основание микровыступа на поверхности заготовки. К шаберу прикладывают силу и сообщают ему движение по дуге. Он срезает микровыступ, на месте, которого образуется микровпадина. Таким образом, на обрабатываемой поверхности вместо одного микровыступа образуются два новых, но они меньше и их вершины лежат ниже вершины срезанного выступа.

При шабрении "на себя" легкими нажимами на шабер ему сообщают движение также по дуге, но в противоположном направлении. При этом снимается стружка с микровыступов, профиля обрабатываемой поверхности.

Шабрение нашей детали будет происходить с применением двух способов – сначала «от себя», а потом «на себя».

  1.  Контроль

Контроль качества при шабрении плоских поверхностей выполняется с помощью поверочных плит и линеек "на краску" по числу пятен на единицу поверхности. Качество поверхности, обработанной шабрением, оценивается по числу пятен в квадрате 25x25 мм. Для более удобного подсчета количества пятен в контрольном квадрате применяют специальные рамки с окном 25x25 мм. Контроль производят в нескольких местах проверяемой поверхности. Результат считается по среднему значению. Для подпятника надрессорной балки число пятен К > 10.

  1.  Абразивная операция

Технология шлифования позволяет решать проблему создания автоматических линий, на которых вся обработка заготовок до требуемой геометрической точности и шероховатости поверхности производится абразивными и алмазными инструментами. Громадное значение при обработке твердых сплавов и разнообразных износостойких материалов имеют алмазные инструменты в сочетании с абразивными.

Рисунок 16 – Абразивная операция обработки подпятника

  1.  Измерение

Операция предназначена для измерения изношенного материала и определения режимов для наплавки, для того чтобы узнать высоту и ширину наплавочного шва.

Рисунок 17 – Измерение изношенного материала штангенциркулем

  1.  Назначение режимов

В зависимости от операции измерения, устанавливаются оптимальные режимы для наплавки. Это позволяет подобрать необходимую скорость наплавки, скорость подачи электродов и напряжение, при которых наплавленного материала будет достаточно для восстановления детали с минимальным припуском для последующих механических операций.

Рисунок 18 – Назначение режимов наплавки подпятников

  1.  Наплавка

Восстановление подпятника происходит с помощью многоэлектродной наплавки с добавлением дополнительного присадочного материала под слоем флюса. В качестве присадочного материала используется карбид Бора, который позволяет получать износостойкие покрытия. Электроды идут по направляющим в наплавочную головку, в которой находится присадочный материал и с помощью силы трения под собственным весом, порошок попадает в дугу между электродами, где расплавляется и смешивается с основным материалом. Это позволяет получать поверхность высокого качества. Данный способ позволяет равномерно переплавлять присадку с материалом и минимизировать потери присадки вне дуги. Кроме того процесс наплавки происходит под флюсом что также увеличивает качество наплавляемого материала. Это позволяет увеличить срок службы детали. Высота и ширина наплавочного валика определяются режимами наплавки.

Рисунок 19 – Устройство для наплавки подпятника

  1.  Фрезерование

Фрезерование (фрезерная обработка) — обработка материалов резанием с помощью фрезы. В зависимости от расположения шпинделя станка и удобства закрепления обрабатываемой заготовки — вертикальное, горизонтальное.  В зависимости от типа инструмента (фрезы) — концевое, торцовое, периферийное, фасонное и т. д.

Концевое фрезерование — пазы, канавки, подсечки; колодцы (сквозные пазы), карманы (пазы, стороны которых выходят более, чем на 1 поверхность), окна (пазы, которые выходят только на одну поверхность).

Торцовое фрезерование — фрезерование больших поверхностей.

Фасонное фрезерование — фрезерование профилей. Примеры профильных поверхностей — шестерни, червяки, багет, оконные рамы.

В зависимости от направления вращения фрезы относительно направления её движения (либо движения заготовки) — попутное «под зуб» когда фреза «подминает» заготовку, получается очень чистая поверхность, но также велика опасность вырыва заготовки при большом съеме материала; и встречное «на зуб», когда движение режущей кромки происходит навстречу заготовке. Поверхность получается похуже, зато увеличивается производительность. На практике используют оба вида фрезерования, «на зуб» при предварительной (черновой) и «под зуб» окончательной (чистовой) обработке.

Рисунок 20 – Операция фрезерования подпятника

Исходя из выше сказанного принимаем следующее фрезерование:

Вертикальное торцовое фрезерование с направлением вращения фрезы при черновой обработке «на зуб» и «под зуб» при чистовой обработке.

  1.  Контроль

Контроль операции фрезерования осуществляется с помощью штангенциркуля ШЦ-Ш-400-0,1 ГОСТ 166-89.

Рисунок 21 – Измерение подпятника штангенциркулем

  1.  Окрашивание

Окрашивание металлов может быть произведено двояким путем: химическим и механическим. Химическая окраска металлов основана на изменении поверхности металлов путем образования:

1) химических соединений (окиси сернистых, соединений и т. д.),

2) гальванических осаждений. Обоими этими способами блестящая поверхность металла покрывается тончайшим, инородным слоем; иначе говоря, меняется окраска верхнего слоя, но свойства металла не изменяются.

Химическая окраска металлов может быть также произведена при помощи электрического тока (металлохромия).

Механическое окрашивание металлов производится:

1) нанесением красок и бронзы в порошке, прилипание которых достигается соответствующими связывающими веществами, затем смазыванием лаковых красок;

2) вколачиванием красящих порошков;

3) обрызгиванием распыленных металлических частиц под сильным давлением;

4) наложением листового металла и т. д.;

5) эмалировкой, т. е. покрыванием плавящейся, цветной, стеклянной эмалью;

6) чернением, т. е. вплавлением соответствующего порошка черной эмали в гравированные или протравленные места;

7) таушировкой, т. е. вколачиванием различно окрашенных проволок или металлических пластинок в протравленные углубления.

Рисунок 22 – Операция окрашивания подпятника

11- Консервация

Консервация деталей нужна при необходимости длительного хранения. Просушенную деталь необходимо окунуть в специальную жидкость (Например ЖИДКИЙ ЧЕХОЛ «ЛЕКАР») или нанести на поверхность детали состав равномерным слоем без пропусков таким образом, чтобы не осталось даже небольших непокрытых составом участков. При необходимости после высыхания нужно повторить процедуру для получения более толстого слоя. Образовавшаяся пленка не пропускает влагу, а содержащиеся в составе ингибиторы коррозии гарантируют надежную длительную консервацию изделия.

-для защиты металлического инструмента (в том числе незащищенных рабочих поверхностей) от воздействия влаги при длительном хранении

-временной защиты поверхностей от камней, песка, абразивного износа.

-защита поверхностей от искр при работе металлорежущим инструментом защитная пленка надежно защищает близлежащие поверхности от прожигания искрами, летящими из зоны работы инструмента.

Рисунок 23 – Операция консервации подпятника

  1.  Разработка технологического процесса ремонта подпятника

Дефект детали:

- износ подпятника надрессорной балки колесной пары железнодорожного вагона.

Способ восстановления:

Многоэлектродная наплавка с добавлением присадочного материала под флюсом.

2.3. Расчет режимов наплавки

Выбор технологических параметров наплавки

Шаг наплавки, S, мм, определяем по формуле:

,   (2.3.1)

мм.

Скорость наплавки определяется по формуле:

;  (2.3.2)

Где к - коэффициент перехода электродной проволоки в наплавленный металл, k = 0,9;  h - заданная толщина наплавляемого слоя, h =15 мм;

а - коэффициент, учитывающий отклонения фактической площади сечения наплавленного слоя от площади четырехугольника с высотой h, a =1;

Vп – скорость подачи, мм/сек, Vп = 60 см/мин = 10 мм/сек.

мм/сек.

Число оборотов детали:

  (2.3.3)

Где D - диаметр поверхности детали до наплавки, D = 25 мм.

мин-1

Сила тока:

Плотность тока принимаем равной = 60 А/мм2

А

Принимаем I = 200 A.

Сварочный агрегат ПСГ – 500 и сварочный генератор А1208С.

Определение основного времени

Определение основного времени Т0, мин, производится по формуле:

,  (2.3.4)

Где m – поправочный коэффициент по положению шва в пространстве,m = 1; А – поправочный коэффициент на длину шва, А = 1,1; am – коэффициент наплавки, г/АМч, am = 8 г/аМч;

I – величина сварочного тока, А, I = 200 А. G – вес наплавленного металла, г, определяется по формуле:

,   (2.3.5)

Где F – площадь поперечного сечения шва, см2, определяется по формуле: L – длина шва, см, L = 4,8 см; г – плотность наплавляемого металла, г/см3, г = 7,8 г/см3;

 (2.3.6)

Где D2 – диаметр поверхности детали после наплавки, мм, D2 = 40 мм;

=765,4 мм2 = 7,66 см2;

= 7,66∙4,8∙7,8 = 286,8 г;

= 11,83 мин.

Определение нормы штучно-калькуляционного времени

Штучно-калькуляционное время Тшк, мин, определяется по формуле:

,   (2.3.7)

Где Тшк – штучно-калькуляционное время, мин; kп – коэффициент, учитывающий затраты вспомогательного производственного времени на обстановку рабочего места, отдыха и т.д. kп = 1,3 1,5, примем kп = 1,5.

= 17,75 мин.

Определение расхода электродной проволоки

Расход электродной проволоки определяется по формуле:

,  (2.3.8)

Где Gэл – расход электродной проволоки, г;

kэл – коэффициент расхода электродной проволоки, с учётом потерь на угар и разбрызгивание, kэл = 1,1 1,3, примем kэл = 1,3.

= 372,84 г.

Таблица 7 - Расчёт параметров наплавки.

Параметр

Sп, мм/об

Gэл, г

I, A

n, мин-1

То, мин

Тшк,

мин

Значение

3

372,84

200

0,09

11,83

17,75


  1.  Конструкторская часть

3.1. Общие сведения

Разработанное оборудование предназначено для наплавки подпятников надрессорных балок железнодорожных вагонов, которые в процессе эксплуатации подвергаются большим силам трения и ударным нагрузкам, в результате чего происходит изменение физических размеров подпятников. В следствии этого деталь является непригодной. Каждый раз ставить новую деталь нецелесообразно и затратно, чем восстановить изношенную. С целью экономии материальных ресурсов и повышения износостойкости подпятника, для более долгой работы между ремонтами, было разработано оборудование для наплавки (рисунок 24).

Рисунок 24 – Оборудование для наплавки подпятников надрессорных балок железнодорожного транспорта.

На рисунке 14 показаны:

1. Вытяжка; 2. Кассеты с проволокой; 3. Пульт управления;

4. Двигатель траверсы; 5. Трансформатор; 6. Траверса;

7. Двигатель продольного перемещения;

8. Двигатель подачи проволоки;

9. Редуктор; 10. Линейные датчики; 11. Кантователь;

12. Бункер с флюсом; 13. Бункер с ДПМ; 14. Наплавляемая деталь;

15. Наплавочная головка; 16. Контактный датчик вращения вала;

17. Кулачок; 18. Двигатель вариатора; 19. Вариатор.

3.2. Принцип работы оборудования для наплавки

На кантователь 11 устанавливается и закрепляется надрессорная балка. Головка кантователя имеет вращение на 180 градусов, для осмотра детали для наплавки. Все движущиеся механизмы работают от сети. В качестве источника питания используется трансформатор 5 (ТДМ-501М Трансформатор сварочный (3х380, 90-540А, ПН 100%)).  Технические характеристики трансформатора приведены в таблице (таблица 8). От трансформатора питаются двигатель вариатора 18, двигатель траверсы 4, двигатель продольного перемещения 7, двигатели подачи проволоки (2шт.) 8, а также токосъемник который входит в состав наплавочной головки 15.

С помощью траверсы 6, устройство для наплавки может регулироваться и устанавливаться на необходимую высоту. Траверсу 6 перемещает двигатель 4. К подвижному механизму траверсы примыкает  полка на которой установлены двигатель 18 и вариатор 19. Двигатель дает работу вариатору, который в свою очередь перемещает вал с необходимой скоростью, в зависимости от места наплавки детали. В качестве соединения вариатор-вал используется ременная передача. Она позволяет менять скорость более плавно. Также на этой полке установлен контактный датчик, который подает сигнал на вариатор при перемещении вала на 360 градусов, тем самым изменяя скорость вала на необходимую для этого величину.

На валу жестко закреплены катушки с электродной проволокой, а также подвижная полка, которая с помощью двигателя 7 перемещает наплавочную головку вместе с бункером для дополнительного присадочного материала (ДПМ) и бункером с флюсом на необходимую величину. Происходит это автоматически, путем установки контактных датчиков на полку. При достижении определенного датчика происходит замыкание и подается сигнал на двигатель. Полка перемещается на ширину наплавленного слоя валика.  Это перемещение полки позволяет производить наплавку с изменением радиуса, что позволяет наплавить подпятник полностью.

С помощью двигателей 8, подсоединенных к редукторам 9, производится вращение валика. Через этот валик проходит электродная проволока, которая зажимается с помощью кулачка 17, у которого смещен центр оси с осью валика кулачка. После этого электродные проволоки проходят в наплавочную головку 15,  где захватывают дополнительный присадочный материал между собой. С помощью токосъемника образуется дуга, и дополнительный присадочный материал расплавляется внутри дуги, что позволяет минимизировать потерю присадочного порошка, а также увеличить качество смешивания присадочного порошка с основным материалом, тем самым увеличив качество наплавленного слоя. В качестве присадочного порошка используется карбид бора.

Для питания установки используется трансформатор сварочный ТДМ-501М (3х380, 90-540А, ПН 100%):

Он предназначен для использования в качестве источника питания одного сварочного поста при дуговой сварке, резке и наплавке металлов переменным током.

Трансформатор выполнен с плавным регулированием сварочного тока путём механического перемещения катушек при вращении рукоятки ходового винта. Для расширения пределов регулирования имеется переключатель позволяющий выбрать один из двух диапазонов. Обмотки трансформаторов выполнены из алюминиевого провода и заключены в надёжные изоляционные обоймы.

Применение импульсного стабилизатора горения (ТДМ -504С, ТДМ-501С) дуги дает возможность использовать электроды с любым типом покрытия, в том числе с основным, такие как УОНИ-13/45 для сварки качественных сталей, а также электродов для сварки нержавеющих сталей. Стабилизатор расширяет технологические возможности трансформатора, который в этом случае может заменить сварочный выпрямитель при меньшей стоимости источника.

Таблица 8 - Технические характеристики трансформатора:

Номинальный сварочный ток

500

ПН при номинальном сварочном токе, %

35

Пределы регулирования, А

диапазон малых токов (ДМТ)

90-260

диапазон больших токов (ДБТ)

260-540

Напряжение холостого хода

60-78

Номинальное напряжение питания (линейное), В

380

Число подключаемых фаз сети питания

1

Номинальная частота, Гц

50

Потребляемая мощность при номинальной нагрузке, кВА

не более 32

Ток, потребляемый из сети при номинальной нагрузке, А

не более 85

Коэффициент полезного действия, %

0,89

Коэффициент мощности

0.77

Степень защиты IP

22

Класс изоляции

F

Габаритные размеры

555х585х850 мм

Масса

140к

3.3. Выбор электродвигателя

В данном случае необходим тщательный подбор двигателя, это связано с тем, что привод устройства имеет тяжелые условия пуска и работы, а также требует изменение частоты вращения.

Учитывая максимальный радиус r подпятника и максимальную скорость наплавки V, рассчитываем угловую скорость вращения полки:

 (3.3.1)

Момент инерции электродвигателя находится по формуле:

Ми эл.дв. = Ми элем. * Кзап,  где Кзап = 1,5  (3.3.2)

Ми элем. = Ми полки + Ми вал    (3.3.3)

Ми полки = 15*1/2*30=225

Ми вал=

Ми эл.дв. = (225+11)*1,5=354

Зная угловую скорость вращения вала и момент инерции , определяем требуемую мощность на выходе Р:

Рассчитав мощность на выходе вала, выбираем электродвигатель, учитывая мощность затрачиваемую на вариатор и ременную передачу[  ]:

Двигатель 4AM112M2У3

3.4. Выбор вариатора

При выборе вариатора необходимо основываться на интервале рабочих частот вращения.

Зная максимальную и минимальную угловую скорость вращения , находим требуемый интервал частот вращения планшайбы:

Основываясь на полученных частотах вращения, принимаем вариатор от EMU 200 рисунке 15.

Рисунок 25 - Вариатор EMU 200


3.5. Автоматизация процесса наплавки

В нашей наплавочной установке предусмотрена автоматизация процесса наплавки. Для этого используются контактные датчики. Один контактный датчик находится на валу. Автоматизация предусматривает автоматическое перемещение наплавочной головки по радиусу наплавляемого подпятника и продольном перемещении наплавочной головки вдоль подпятника, при этом вариатор меняет скорость вращения полки на необходимую величину.

Автоматизированная установка работает следующим образом: вал вращается вокруг своей оси. При достижении контакта, датчик подает электрический сигнал на электродвигатель вала и двигатель продольного перемещения полки. Электродвигатель вала отключается, а двигатель продольного перемещения полки включается. На полке установлены ещё 12 датчиков на расстоянии ширины наплавочного валика. При перемещении контакта от одного датчика к другому, тот датчик подает электрический сигнал на электродвигатель продольного перемещения, который отключается. После этого включается двигатель вала и продолжается наплавка подпятника. Таким образом происходит наплавка всего подпятника.

Электрическая схема, циклограмма и структурная схема находятся в приложениях.

Используется следующий вид датчика:

Тахометрический датчик

Преобразователи этого типа представляют собой электромашинные генераторы. Синхронный преобразователь с вращающимся постоянным магнитом (рисунок 16а): он состоит из статора 1, на котором помещена обмотка, и ротора 2 с закрепленным на нем постоянным магнитом. При вращении магнита изменяется поток, проходящий через обмотку, и в ней индуцируется переменная ЭДС. Амплитуда и частота ЭДС пропорциональны частоте вращения ротора. Частота ЭДС определяется соотношением , где n — частота вращения, об/мин; р - число пар полюсов.

На рисунке 16б приведена схема тахометрического преобразователя постоянного тока с возбуждением от постоянного магнита, расположенного на статоре 1. Измерительная обмотка расположена на роторе 2, и при его вращении в ней образуется переменная ЭДС, которая снимается с вращающегося ротора и подается на статор с помощью коллектора 3 и скользящих по нему щеток. При этом переменная ЭДС выпрямляется.

Рисунок 26 - Схемы тахометрических датчиков

а – синхронный генератор; б – генератор постоянного тока


4. Полный факторный эксперимент 2^3

Благодаря полному факторному эксперименту мы решим какой самый оптимальный режим для наплавки подпятника, исходя из трех факторов (скорости наплавки, скорости подачи электрода и напряжения) и выберем оптимальный.

Суть факторного эксперимента состоит в одновременном варьировании всех факторов во время его проведения по определенному плану, представлении математической модели (функции отклика) как линейного полинома и исследовании последнего методами математической статистики.

Уровнем фактора называется определенное значение фактора, которое будет фиксироваться во время проведения эксперимента. К уровню фактора относится также и его среднее значение. Средние значения факторов называются нулевыми уровнями, которые определяют некоторую точку факторного пространства, которое характеризуется наилучшей сменной стана. Нулевой уровень фактора в натуральных единицах обозначается через xi0. Дополнительным понятием является интервал варьирования Dxi, добавление или отнимание которого из нулевого уровня задает верхний xmax или нижний xmin уровень. Различие xmax — xmin задает область определения факторов.

Кодирование факторов приводит к обозначению верхних и нижних уровней факторов значениями +1 и -1 за формулами:

,   (4.1)

Кодирование факторов означает переход от системы координат в натуральных единицах к системы координат в кодированной форме. Каждая точка факторного пространства является опытом в исследованиях.

Эксперимент, в котором реализуются все возможные объединения уровней факторов, называется Полным факторным экспериментом.

Составим таблицу 9, в которой укажем минимальные и максимальные значения  режимов наплавки, после чего составим матрицу планирования для высоты и ширины наплавленного слоя (таблица 10 и таблица 11 соответственно).  В столбец «Параметр» впишим полученные результаты опытов при данных режимах.

Таблица 9 – Уровни варьирования режимов наплавки

Факторы

Уровни варьирования

min

max

Скорость наплавки  (Vн,м/ч)

20

30

Скорость подачи электродов (Vэ, м/ч)

80

170

Напряжение (U)

25

35

;     ;     ;

;     ;     ;     

Таблица  10 – Полный факторный эксперимент для высоты наплавляемого слоя

№ опыта

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Параметр

1

+

-

-

-

+

+

+

-

1,1

2

+

-

-

+

+

-

-

+

1,2

3

+

-

+

-

-

+

-

+

3,6

4

+

-

+

+

-

-

+

-

5

5

+

+

-

-

-

-

+

+

1

6

+

+

-

+

-

+

-

-

2,8

7

+

+

+

-

+

-

-

-

4,1

8

+

+

+

+

+

+

+

+

4,8

Расчитаем линейные коэффициенты регрессии для высоты наплавляемого слоя:

;

;

;

;

;

;

;

.

Полученное уравнение регрессии:

Таблица  11 – Полный факторный эксперимент для ширины наплавляемого слоя

№ опыта

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

Параметр

1

+

-

-

-

+

+

+

-

12

2

+

-

-

+

+

-

-

+

11

3

+

-

+

-

-

+

-

+

14

4

+

-

+

+

-

-

+

-

20

5

+

+

-

-

-

-

+

+

10

6

+

+

-

+

-

+

-

-

12

7

+

+

+

-

+

-

-

-

16

8

+

+

+

+

+

+

+

+

18

Расчитаем линейные коэффициенты регрессии для высоты наплавляемого слоя:

;

;

;

;

;

;

;

.

Полученное уравнение регрессии:

Фиктивная переменная x0 = 1 (второй столбец) введена для единообразия записи расчетных формул коэффициентов полинома

Из анализа матрицы планирования легко видеть, что полный факторный эксперимент обладает свойствами:

- ортогональности. Сумма парных произведений элементов любых двух различных столбцов равна нулю. В частности, для простых переменных

 (4.2)

- симметричности. Сумма всех элементов любого столбца, за исключением первого, равна нулю, например

  (4.3.)

- нормированности. Сумма квадратов элементов любого столбца равна числу опытов, так для i-й переменной

  (4.4)

- Ротатабельность, т.е. точки в матрице планирования подбираются

так, что точность предсказаний значений параметра оптимизации одинакова на равных расстояниях от центра эксперимента и не зависит от направления.

Первые два свойства обеспечивают независимость оценок коэффициентов модели и допустимость их физической интерпретации. Нарушение этих свойств приводит к взаимной зависимости оценок и невозможности придания смысла коэффициентам.

С помощью матрицы планирования, описанной в таблице 3 и таблице 4, можно вычислить оценки коэффициентов неполного полинома третьей степени

y' = b0 + b1x1 + b2x2 +bх3 +b12x1x2 +b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2х3

или линейной функции

y' = b0 + b1x1 + b2x2 +b3х3.

Первый вид полинома позволяет оценить не только влияние отдельных факторов, но и один из часто встречающихся видов нелинейности, когда эффект одного фактора зависит от уровня других факторов, т.е. присутствует эффект взаимодействия факторов. Эффект взаимодействия вида xi xj называют парным, xi xj xk – тройным и т. д. С ростом количества факторов число возможных взаимодействий быстро увеличивается. Суммарно количество всех коэффициентов функции отклика такого типа равно числу опытов полного факторного эксперимента.

Оценки коэффициентов полинома определяются на основе метода наименьших квадратов и для рассматриваемого типа ПФЭ вычисляются по простым соотношениям [8, стр. 29]

;

. (4.5)

Здесь величина y  соответствует значению отклика  в указанной точке факторного пространства при отсутствии повторных опытов или является оценкой математического ожидания

  (4.6)

значений функции отклика по всем ru повторным опытам в данной точке. Повторные опыты проводятся в тех случаях, когда на функционирование системы оказывают влияние случайные воздействия. Количество повторных опытов в разных точках плана может различаться. Допустима следующая интерпретация оценок коэффициентов:

b0 соответствует значению функции отклика в центре проводимого эксперимента;

bi равен приращению функции при переходе значения фактора i с нулевого уровня на верхний (это вклад соответствующего фактора в значение функции);

bij равен нелинейной части приращения функции при одновременном переходе факторов i и j с нулевого уровня на верхний и т.п.

Ошибки в определении коэффициентов полинома можно охарактеризовать соответствующей дисперсией. С учетом того, что кодированные значения факторов принимают значения +1 и – 1, оценка дисперсии коэффициента определяется соотношением

.  (4.7)

Следовательно, оценка дисперсии всех коэффициентов одинакова и определяется только дисперсией средних значений функции отклика и числом опытов. Эту формулу можно применять, если количество опытов во всех точках плана одинаково. При факторном эксперименте, в отличие от классического, одновременно варьируются все факторы, поэтому каждый коэффициент полинома определяется по результатам всех экспериментов, тем самым оценка дисперсии коэффициентов получается в N раз меньше средней дисперсии всех опытов. Оценка дисперсии среднего значения в конкретной точке плана

,   (4.8)

где su2 – оценка дисперсии функции отклика в точке u, ru – число повторных опытов в этой точке плана. Дисперсия оценок всех коэффициентов одинакова, поэтому ПФЭ рассмотренного типа являются ротатабельным.

При использовании неполных полиномов k-го порядка количество точек плана равно количеству оцениваемых параметров (насыщенное планирование). Поэтому не остается степеней свободы для проверки гипотезы об адекватности представления результатов эксперимента заданной математической моделью. Если применять полиномы первой степени, то тогда остаются степени свободы для проверки гипотезы об адекватности модели.


  1.  Экономическая часть

  1.  Расчет и экономическое обоснование эффективности создания проектируемого наплавочного оборудования

Целью данного расчета является выявление актуальности и целесообразности изготовления нового вида продукции, а также расчет выгоды от внедрения его в производство.

5.1.1. Расчет затрат на разработку проектируемого устройства

Затраты на разработку и изготовление наплавочного оборудования, и внедрения ее в производство () определяются по следующей формуле:

Квн = Зпк + Зтех + Зин ,  (5.1)

где Зпк – расходы на проектирование и конструирование нового изделия,

Зтех – расходы на разработку технологических процессов,

Зин – затраты на изготовление.

Эти затраты будем определять методом прямого счета. Метод прямого счета предполагает подробный расчет всех составляющих затрат на разработку и изготовление нового образца изделия.

5.1.1.1.  Расчет затрат на конструкторскую подготовку

Затраты на проектирование могут быть определены в соответствии с нормами времени и расценками на все виды проектно-конструкторских работ по формуле:

,    (5.2)

где Тк –  трудоемкость проектно-конструкторских работ, челчас,

– стоимость одного челчас/руб.

Трудоемкость конструкторских работ можно определить по формуле:

,  (5.3)

где – трудоемкость конструкторских работ на определенный формат чертежа, чел/ч,  

A – число чертежей (листов) соответствующего формата,

и – коэффициенты сложности и новизны.

Таблица 12  Затраты на проектирование

Стоимость одного челчас/руб определяется по формуле:

,    (5.4)

    где – среднемесячная заработная плата инженера,

      – среднегодовое количество часов в месяц.

4

36

8

24

7000

Чс

.

чел/руб.

Т.о. затраты на проектно – конструкторские работы составляют:

ЗПК=282,9424•36,4=10230 руб./изд.

  1.  Расчет затрат на разработку технологических процессов

Затраты на разработку технологических процессов определяются  аналогичным способом:

Таблица  13  Затраты на разработку технологического процесса

Название чертежа

k

К-нт новизны, Ki

К-нт cложности, Kk

К-нт

cложности, Kr

Трудоемкость, н/ч

Электрическая схема

33,6

1,6

1,5

1,3

104,83

Сборочный чертеж

33,6

1,6

1,5

1,3

104,83

Итого

209,66

  

 Затраты на проектирование техпроцесса составляют:

ЗТЕХ=209,66 ∙36.4=7631.62 руб./изд.

  1.  Расчет затрат на изготовление новой конструкции

    Затраты на изготовление новой конструкции изделия рассчитываются по формуле:

 ,                      (5.5)

где – затраты на основные и вспомогательные материалы,

– заработная плата всех работников, занятых изготовлением нового изделия,

и – соответственно цеховые и общезаводские расходы,

– внепроизводственные расходы,

– прибыль,

– коэффициент новизны, = 1,6.

  1.  Расчет затрат на материалы и комплектующие изделия

Для расчета затрат на материалы и комплектующие изделия необходимо прежде всего составить на основе разработанных чертежей спецификацию. Общая сумма затрат на основные материалы и покупные комплектующие изделия рассчитывается по формуле:

  ,  (5.6)

где – норма расхода соответствующего материала,

     – цена 1 кг данного вида материала, руб.,

     – стоимость покупных изделий, руб.

    Цены на материалы и комплектующие изделия находят из прейскурантов цен. К ним необходимо также добавить транспортно-заготовительные расходы в размере 5-6% стоимости черных и 2-4% цветных металлов и покупных изделий.

Таблица 14  Затраты на материалы

    

Таким образом видно, что затраты на материал:

5 руб/изд.

,

52

_

изг

М

З

Таблица 15  Затраты на комплектующие

Аналогичным образом, затраты на покупные изделия составят:

руб/изд.

     Тогда

руб.

 

 Таблица 16  Общая схема затрат.

Величина себестоимости, таким образом, составляет:

С=73686,62 руб./изд.

Внепроизводственные расходы определяются в размере 4-6% от заводской себестоимости нового изделия, а плановая прибыль - в размере 10-15% от полной себестоимости нового изделия:

ЗВН=73686,62.0.05=3684,33 руб./изд.

Тогда полная себестоимость равна:

73686,62 + 3684,33 = 77370,95 руб./изд.

ЗП= 77370,95.0,12 = 9284,5 руб./изд.

    Отсюда получаем величину ориентировочную цену разрабатываемого изделия:

ЗИН=77370,95 + 9284,5 = 86656 руб./изд.

Т.о. получаем, что К2=86656 руб./изд.

  1.  Экономическая оценка способа наплавки

Экономическая эффективность, предлагаемых решений, будет сводится к экономической оценке инвестиций. В соответствии с основами стандарта экономической оценки инвестиций, оценка инвестиций осуществляется путем расчета четырех показателей:

- NPV – чисто текущая стоимость;

- PP – срок окупаемости;

- IRR – внутренняя ставка доходности;

- PI – индекс доходности.

Данный показатель характеризует эффективность инвестиции в абсолютном выражении. Он показывает насколько прирастут доходы предприятия в результате замены существующего процесса на предлагаемый. Оценку инвестиций в новый процесс следует признать оправданной, если > 0.

Расчет чистой текущей стоимости (NPV) может быть установлен по формуле:

,  (5.7)

где        – продолжительность расчетного периода, в течение которого предприятие может воспользоваться результатами функционирования предлагаемого (нового) процесса (в курсовой работе величину можно принять 5 годам);

- изменение чистой прибыли, получаемой в году, руб/год;

- изменение амортизационных отчислений в году, руб/год;

- инвестиции, осуществляемые в начальный момент ();

- ставка дисконтирования, учитывающая плату за привлечение финансовых ресурсов.

Для того, чтобы воспользоваться формулой 17, необходимо отдельно рассчитать ее составляющие.

Изменение чистой прибыли, получаемой в году, определяется по формуле:

,  (5.8)

где      – изменение текущих расходов в году, руб/год;

- годовой объем производства продукции, в году;

- изменение амортизационных отчислений в году, руб/год;

- ставка налога на прибыль ().

Изменение амортизационных отчислений в году представляет собой разность затрат на амортизацию основных средств, занятых по существующему и предлагаемому варианту в соответствующем году и выражается формулой:

,  (5.9)

где    и – затраты на амортизацию соответственно по существующему и предлагаемому процессами, руб/год.

Поскольку для сварочного оборудования срок полезного использования устанавливается в интервале 5-7 лет, то можно предположить, что по существующему процессу основные средства себя полностью самортизировали, т.е. .

Исходные данные:

Расчетный период      

Годовой фонд времени работы оборудования,  

Норма времени, мин/изд.     tшт.=10 мин.

Удельная экономия на текущих

расходах в году, руб./изд.    ∆Ct=200 руб.

Инвестиции, руб.       I0=86656 руб.

Период полезного использования, годы   

Ставка налога на прибыль, %     НПР=20%  

Ставка дисконтирования, %     i=9%

Для расчета чистой текущей стоимости вводимого метода построим

таблицу 17.

Таблица 17  - Расчет чистой текущей стоимости

Наименование показателей

Расчетный период, годы

0

1

2

3

4

5

1

Коэффициент загрузки,

0

0,5

0,75

1,0

1,0

1,0

2

Годовой объем производства, ед/год

0

6000

9000

12000

12000

12000

3

Удельная экономия на текущих издержках , руб/ед

0

200

200

200

200

200

4

Годовая экономия на текущих издержках, руб/год, ()

0

1200000

1800000

2400000

2400000

2400000

5

Амортизационные отчисления по новому (предлагаемому) процессу

0

14443

14443

14443

14443

14443

6

Изменение годовой прибыли, руб/год, ()

0

1185557

1785557

2385557

2385557

2385557

7

Налог на прибыль, руб/год, (20% от )

0

237112

357112

477112

477112

477112

8

Изменение чистой прибыли, руб/год ()

0

948445

1428445

1908445

1908445

1908445

9

Чистый денежный поток от операционной деятельности руб/год

()

0

962888

1442888

1922888

1922888

1922888

10

Инвестиции, руб.

86656

-

-

-

-

-

11

Коэффициент дисконтирования,

при i=12%

1

0,9

0,8

0,714

0,65

0,58

12

Дисконтированный денежный поток

-86656

866599

1154310

1372942

1249877

1115275

13

Накопленный дисконтированный денежный поток

-86656

779943

1934253

3307195

4557072

5672347

Затраты на амортизацию оборудования выражаются формулой:

86656/6=14443

где      - цена оборудования соответствующего вида;

- срок полезного использования оборудования (для сварочного оборудования ).

Рассчитав составляющие формулы 17, и подставив их в выражение, получим:

NPV= ((1185557/(1+0,12)^1)+(1785557/(1+0,12)^2)+(2385557/(1+0,12)^3+ +(2385557/(1+0,12)^4+(2385557/(1+0,12)^5)- 86656=6962998 руб.

Расчет срока окупаемости (PP) осуществляем по формуле:

=n + (Дn/Дn+1)=0+(86656/779943)=0,111 года,

где: n - год расчетного периода, в котором накопленный дисконтированный поток последний раз принимает отрицательное значение;

Дn-непокрытая часть накопленного денежного потока в момент года n;

Дn+1-денежный поток в году n+1, направленный на возмещение непокрытой части данного потока.

Расчет индекса доходности (PI) проведем по формуле:

РI=1+(NPV/I0)=1+(6962998/86656)= 81,4 лет ,

где     I0 = 86656 руб., размер инвестиций.

Формально проект признается эффективным, если PI>1.0

81,4 >> 1, следовательно, проект эффективен.

Расчёт внутренней нормы доходности (IRR)

Данный показатель имеет богатое экономическое содержание. Во-первых, потому насколько IRR превышает ставку дисконтирования можно судить о степени эффективности инвестиции. Во-вторых, по разности данных показателей (IRR - i) можно судить о запасе финансовой прочности и риска проекта. Чем больше эта разность, тем устойчивее проект к неблагоприятным изменениям различных важнейших параметров проекта. В-третьих, внутренняя норма доходности показывает предельную плату за привлечение финансовых ресурсов, при превышении которой инвестиционный проект становится не эффективным.

Количественно данный показатель может быть установлен графическим путём. Для этого необходимо построить график зависимости NPV = f(i). Для построения графика необходимо получить NPV для нескольких (как минимум для трёх) значений ставок дисконтирования, чтобы построить кривую. Точка пересечения кривой с осью абсцисс позволит установить внутреннюю норму доходности IRR.

Для построения графика необходимо определить NPV для нескольких значений ставок дисконтирования табличным путём. Причём для одного значения ставки (i=1,0) показатель NPV мы уже установили. Он равен 4242346 рубля. Тогда необходимо рассчитать NPV как минимум ещё для двух значений. Например для 15 % и 20 %, или же для 0 и 15%. Расчётные значения NPV приведены в таблице расчета чистой текущей стоимости.

Таблица 18  - Расчёт чистой текущей стоимости NPV.

№ п/п

Наименование показателей

Расчетный период, годы

0

1

2

3

4

5

1

Чистый денежный поток (при )

0

962888

1442888

1922888

1922888

1922888

2

Накопленный денежный поток (при )

-86656

876232

2319120

4242008

6164896

8087784

3

Коэффициент дисконтирования

 

при 15%

1,0

0,869

0,756

0,657

0,572

0,497

4

Дисконтированный денежный поток

-86656

836750

1075703

1263338

1099892

955676

5

Накопленный денежный поток (при )

-86656

750094

1825797

3089135

4189027

5144703

6

Коэффициент дисконтирования

при

1,0

0,5

0,25

0,125

0,062

0,031

7

Дисконтированный денежный поток

-86656

481444

360722

240361

119219

59610

8

Накопленный денежный поток (при )

-86656

394788

755510

995871

1115090

1174700

Таблица 19 – Зависимость чистой текущей стоимости NPV в зависимости от ставки дисконтирования i.

Ставка дисконтирования,

%, i

0

12

15

100

Чистая текущая стоимость ,руб, NPV

8087784

6962998

5144703

1174700

Вывод: Учитывая условия ситуации внедрять в производство многоэлектродную наплавку очень выгодно. Так как срок окупаемости при ставке дисконтирования i = 12 % , РР = 0,111 года. Чисто текущая стоимость NPV > 0, что говорит о том, что доходности при внедрении этого проекта в рассматриваемый период (6 лет) очень высокая. С точки зрения внутренней ставки доходности IRR проект оправдан. Индекс доходности при ставке дисконтирования i = 12 % , PI = 81,4 , а проект считается эффективным, если

PI > 1.

Из показателей экономической оценки инвестиций можно сделать вывод, что внедрение многоэлектродной наплавки очень выгодно.

  1.  
    Безопасность эксплуатации наплавочной установки

  1.  Общие сведения

При проектировании, а также при эксплуатации промышленного оборудования необходимо соблюдать правила и нормы по технике безопасности и производственной санитарии. Правила по технике безопасности ГОСТ 12.0.002-80 (1999) содержат требования технического характера, направленные на защиту рабочего персонала от воздействия предметов и средств труда, безопасную работу оборудования и инструментов.

Безопасность жизнедеятельности - это система организационных мероприятий и технических средств предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Рассматриваемым объектом является кузница Саратовского государственного технического университета, где установлено наплавочное оборудование. Наплавка служит для восстановления и упрочнения деталей. Деталью для восстановления является надрессорная балка колесной пары железнодорожного вагона.

Надрессорная балка – крупная деталь большой массы и большого размера, поэтому следует соблюдать все требования техники безопасности.

Все рабочие производства должны проходить курс по технике безопасности. Начальник кузницы несет ответственность за своевременное и качественное проведение инструктажа. Существует несколько видов инструктажа: вводный, первичный, повторный, внеплановый, целевой.

  1.  Анализ возможных опасных и вредных факторов при реализации технологического процесса

Применяемая установка с точки зрения безопасности, удобства обслуживания и управления, а также соблюдения норм промышленной санитарии имеет следующие явные и потенциальные опасности:

  1.  возможность поражения электрическим током, напряжением 380/220В, частотой 50Гц;

Наибольшую опасность представляет опасность поражения оператора электрическим током напряжением равным 380/220В, частотой равной 50Гц. Для предотвращения поражения оператора электрическим током применены скрытые подводки напряжения по ГОСТ 12.2.003-91г «Оборудование производственное. Общие требования безопасности», ГОСТ 12.4.009-83 «Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание».

Настоящий стандарт устанавливает основные виды пожарной техники, предназначенной для защиты от пожаров предприятий, зданий и сооружений (далее – объекты), а также требования к ее размещению и обслуживанию.

Все токоведущие провода размещены внутри корпуса установки и закрыты обшивками или дверями.

Для защиты от токов короткого замыкания, которые могут вызвать порчу оборудования, пожар в электрических цепях установки и поражение оператора предусмотрены плавкие предохранители.

Для предотвращения поражения оператора электрическим током, кроме заземления, предусмотрены диэлектрические ковры, проверенные на электрическую прочность. Ковры размещаются на полу перед установкой, перед пультом управления установки.

Наплавочная установка имеет орган аварийного отключения, кнопка красного цвета, легко доступную с рабочего места и обеспечивает отключение электрооборудования независимо от режима работы.

2. Освещение на рабочем месте обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности, сохранность зрения человека, состояние его центральной нервной системы. От освещения зависит производительность труда и качество выпускаемой продукции.

     На рабочем месте в качестве источников общего освещения применяются дуговые ртутные лампы с люминофором – ДРЛ (ГОСТ 16354-86).

  Наплавочный станок оборудован стационарными устройствами местного освещения. Проводится чистка стекол, оконных  проемов и световых фонарей не реже двух раз в год .

  Рабочие места в любое время суток хорошо освещены, в пожароопасных помещениях осветительные устройство имеют взрывопожароопасное исполнения, и находится на определенном расстоянии от горючих веществ. Все освещение выполнено согласно СНиП 23-05-95.

3. Повышенный уровень вибрации станков, машин и оборудования вызывает виброболезнь. Вибрация, возникающая при неправильной эксплуатации и отладке станка, а также при неточной установке детали на станке может вызвать неприятные ощущения у находящегося в контакте со станком человека (рабочего, наладчика).

Для снижения вибрации за счет потери энергии в колебательной системе применяются специальные резиновые коврики, при монтаже станка, а также делают двойные полы, гасящие вибрацию, также устанавливается силовое оборудование в пролетах мощных балок, лежащих на изолированных от полов опорах. Полы в кузнице устанавливают на опорах основного фундамента здания. При таком расположении полов виброударные нагрузки силового оборудования гасятся упругостью пролета несущих балок.

4. Шум является одним из наиболее распространенных неблагоприятных факторов условий труда на производстве.

Работа в условиях интенсивного шума приводит к снижению производительности труда, росту брака, увеличению вероятности получения производственных травм. Источником шума являются двигатели, приводы станков, компрессорные и генераторные установки. Для снижения шума станки размещают в изолированных помещениях с потолками, облицованными звукоизолирующим материалом, а также  заключение коробок передач скоростей, редукторов в звукоизолирующие кожухи, а также помещением зубчатых колес в масляные ванны. Уменьшение шума электродвигателей наплавочных станков достигается хорошей динамической балансировкой ротора двигателя, повышением жесткости корпуса двигателя, вала ротора, подшипников и т.д., заключением электродвигателя в звукоизолирующий кожух.

Указанные средства обеспечивают значительное ослабление шума.

В соответствии с  ГОСТ 12.1.003-83 (СТ СЭВ 1930-88) ССБТ. Шум.

СН №3223-Н5. Санитарные нормы допустимого уровня шума на рабочих местах.

5. Основными причинами возникновения пожаров и связанных с ними несчастных случаев на производстве являются неосторожное обращение с огнем, неисправность электрических сетей, нарушение требований при эксплуатации электроустановок, машин и оборудования на производстве. Особенно опасны пожары, связанные с применением электроэнергии, чаще всего они происходят вследствие короткого замыкания, при перегрузке электросетей, а также в тех случаях, когда остаются без надзора включенные в электросеть электронагревательные приборы. Короткое замыкание в большинстве случаев возникает по причине неисправности изоляции проводов, вызванной их длительной эксплуатацией или механическим повреждением. Перегрузка электросети происходит при включении в сеть электроустановок большей мощности, чем рассчитанная. Пожар может также произойти от неисправности силового или осветительного оборудования, повреждения проводов, повреждения трубопроводов с жидким и газообразным топливом. Пожарная безопасность на нашем наплавочном участке достигается путем:

1. применения негорючих и трудно горючих веществ и материалов вместо пожароопасных

2. ограничения применения горючих веществ

3. предотвращения распространения пожара за пределы очага, т.е. применения противопожарных преград, к ним относятся стены, перегородки, двери, ворота, тамбур-шлюзы и окна между помещениями, цехами

4. использования средств пожаротушения, в данном случае применяются углекислотные огнетушители, и т.д.

огнетушители: ОУ, ОХП, ОВП.

Ящик с песком и лопатой

Асбестовое полотно (кашма)

Пожарные гидранты.

Пожарные щиты.

Применение автоматических средств обнаружения пожаров является одним из основных условий обеспечения пожарной безопасности в машиностроении, так как позволяет оповестить дежурный персонал о пожаре и месте его возникновения. Автоматические и ручные средства оповещения в ПЧ, сигнализации.

Средства пожаротушения регулярно осматриваются и проверяются, находится в исправном состоянии. Согласно СНиП 2.01.02-05 Противопожарные нормы. СНиП 2.04.09-97 Пожарная автоматика зданий и сооружений.

6. Опасность получения механических травм:

Движущие части машин и аппаратов, которые по своей конструкции имеют открытые механизмы при эксплуатации представляют опасность, заключающуюся в попадании в них различных случайных предметов. Все это может привести к выводу из строя данного механизма или травмированию работающего.

При обслуживании движущихся механизмов выполняются следующие правила:

- Работник в кузнице работает только на том оборудовании, к обслуживанию которого он допущен.

- Категорически запрещается касаться движущихся частей механизмов.

- Осмотр состояния движущихся механизмов производится ежесменно.

Все подвижные части наружные наплавочного оборудования имеют ограждения (сплошные, с жалюзи, с отверстиями), обладающие соответствующей прочностью и имеющие устройства для безопасного их открытия и снятия.

Защитные устройства, ограждающие зону наплавки, должны защищать работающего и людей, находящиеся вблизи станка, от отлетающих горячих капель, присадочного порошка и флюса. Внутренние поверхности дверей или съемных защитных ограждений, способные при движении травмировать работающего, окрашены в желтый сигнальный цвет. С наружной стороны ограждений наносится предупреждающий знак  опасности (желтого цвета равносторонний треугольник с вершиной к верху с черным окаймлением и черным восклицательным знаком в середине). При повышенной опасности травмирования защитные ограждения должны имеет блокировку, автоматически отключающую станок при их открытии, если это предусмотрено инструкцией завода-изготовителя. Защитные устройства, выполнены из листовой стали толщиной не менее 0,8 мм, листового алюминия толщиной не менее 2 мм. При необходимости, защитные устройства имеют смотровые окна достаточных размеров, стекло толщиной не менее  4 мм безопасное.

Данные нормы указаны согласно:

ГОСТ 12.2.003-91 Система стандарта безопасности производственного оборудования.

ГОСТ 12.2.009-99 Станки металлообрабатывающие. Общие требования к безопасности.

ГОСТ 12.2.007.0-95 Система стандартов безопасности труда изделий электротехнических. Требования к безопасности.

ГОСТ 12.2.061-91 Система стандартов безопасности оборудования производственного. Общие требования к безопасности труда.

7. При работе на наплавочном оборудовании из-за несоблюдения правил безопасности могут произойти несчастные случаи вследствие ожогов от брызг расплавленного металла, при прикосновении к вращающимся частям установки, а также к зажимным приспособлениям.

Наличие на рабочих местах, в проходах и проездах рассыпанного флюса и дополнительного присадочного материала  может привести к тяжелым ранениям рук и ног. Для ограждения людей от движущихся частей станка применяются заграждения. Заграждения имеют также защитные патроны. Ограждения подвижны и легко отводятся при установке и снятии деталей, не ограничивая технологических возможностей наплавочного станка.

8. Вредные вещества, находящиеся в кузнице в воздухе, через дыхательные пути и пищевой тракт могут попасть в организм человека и при определенных условиях вызвать острые хронические отравления (заболевания).

При помощи вентиляции в помещениях создаются нормальные санитарно-гигиенические условия воздушной среды. Воздухообмен в помещениях осуществляется приточно-вытяжной вентиляцией. При возможных поступлениях больших количеств токсичных и взрывоопасных веществ предусматривается  аварийная вытяжная вентиляция.

Конструкция наплавочного оборудования предусматривает место для подсоединения вытяжной насадки, таким образом пыль и туман, образовавшиеся в зоне наплавки удаляются непосредственно из неё, не распространяясь по всему производственному помещению. Количество вентсистем в кузнице обеспечивает нормальные санитарно - гигиенических и метрологических условия и нормы.    

Для поддержания в помещениях оптимальной температуры воздуха применяют в летний период – кондиционеры, а в зимний период – система отопления. В данном случае система водяного отопления, наиболее эффективная в санитарно-гигиеническом отношении.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

6.3. Разработка инженерных решений по снижению рисков поражения электрическим током на производстве

1 - Наиболее опасным фактором при реализации разработанного технологического процесса является поражение электрическим током. В связи с этим проведён расчёт защитного заземления оборудования и рабочих мест.

  Для электробезопасности в цехе предусмотрены: защитное заземление, заземление оборудования и рабочих мест. Рабочие места организованы в соответствии с ГОСТ 12.2.091-01. На применяемом оборудовании  (наплавочное оборудование) используется защитное заземление с целью повышения безопасности.

Если сопротивление фазового провода Rф принять равным сопротивлению нулевого провода Rн, то при замыкании фазы на корпус напряжение на корпусе Uк будет равным половине фазового напряжения Uф:

где Ікз – сила тока короткого замыкания.

Uф = 380 В; Rф = Rн = 4 Ом.

Для аварийного отключения участка при замыкании на корпус ток замыкания Ікз должен превышать не менее чем в 3 раза номинальный ток сгорания плавкой вставки предохранителя Іп:

             , где             

Іпуск  – пусковой ток электродвигателя.

Принимаем Іпуск = 5 Іроб, где Іроб – рабочий ток.

Отсюда,

На основании расчетов заключаем  следующее: отключение электроустановки при коротком замыкании произойдет при применении плавких вставок с током плавления 15 А.

2 - Основные меры, обеспечивающие электробезопасность при прикосновении к конструктивным частям электрооборудования – это контроль сопротивления изоляции.

Защитное заземление – намеренное соединение нетоковедущих частей, которые могут оказаться под током, с заземляющим устройством.

Различают выносные и контурные виды заземления. Принимаем контурное заземление для группы оборудования. В качестве заземлителей используем стальные стержни d 35-50 мм. Почва суглинок, g=1·102 Ом/м.

Схема размещения заземлителей – в ряд. Число заземлителей – 10, расстояние между ними – 3 м., длина стержня – 3 м., зв=0,67-0,72, Sn=0,72, t=1м.

Расчетное сопротивление одиночного вертикального заземлителя.

Ом

Сопротивление соединительной полосы без учета коэффициента использования

Ширина полосы 40 мм.

сопротивление контура:

Сопротивление контура R должно быть не более допустимого

[R]=4 Ом при напряжении 1000В.

Условие выполняется 3,28<4

6.4. Оценка эффективности принятых инженерных решений

В качестве защитных мер в области электробезопасности наплавочной установки было проведено заземление, использование диэлектрических ковров и установка устройства защитного отключения. Это полностью обеспечит защиту от поражения электрическим током.

Инженерные решения, принятые по предотвращению влияния шума на персонал, также эффективны, так как значительно снижают риск утомления рабочих.

Благодаря использованию специальной обуви, решается проблема с вибрацией, отрицательно действующей на работника.

Приточно-вытяжная вентиляция полностью исключает острые хронические заболевания работника, которые могут быть вызваны вредными веществами, выброшенными в воздух при наплавке.

Таким образом, эффективность принятых мер, можно считать достаточно высокой, так как предложенные решения полностью ликвидируют негативное влияние выявленных вредных факторов на человека.

  1.  
    Экологическая экспертиза

  1.  Общие сведения

Цели и задачи экологической экспертизы

Целью экологической экспертизы является оценка экологических последствий принятия технических, технологических и управленческих решений (реализации Проекта), выработка на основе экспертного анализа социально и экономически приемлемых предложений, направленных на снижение ущерба окружающей среде и улучшение экологической обстановки в регионе.

Задачами экологической экспертизы являются:

- проведение экспертизы в отношении экологической       целесообразности реализации проектов и программ, вида или объекта хозяйственной деятельности  с  привлечением  ведущих   специалистов   региона;

- предварительное выявление возможных неприемлемых экологических и связанных с ними социальных, экономических и  других последствий реализации Проекта;

- формирование Перечня экологических условий для выработки оптимальных решений по Проекту на стадии его разработки или технико-экономического обоснования (определение значимых экологических воздействий);

- подготовка предложений к программам изысканий и научных исследований, осуществляемым для обеспечения соблюдения экологических стандартов и нормативов на стадии обоснования Проекта (разработки ТЭО);

- всесторонний учет мнения научной общественности и получение  наиболее полной экологической информации в отношении предлагаемого Проекта (объекта хозяйственной деятельности).

7.2. Правовые аспекты проведения экологической экспертизы

Законодательной основой проведения экологической экспертизы хозяйственной и иной деятельности является Закон РФ ''Об экологической экспертизе'', определяющий права граждан и общественных организаций (объединений) в области экологической экспертизы, устанавливающий правила ее проведения.

7.3. Принципы экологической экспертизы

Экологическая экспертиза основывается на принципах:

1- презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности;

2- обязательности проведения государственной экологической экспертизы;

3-   комплексности оценки воздействия на окружающую природную среду хозяйственной и иной деятельности и его последствий;

4-  обязанности учета требований экологической безопасности при проведении экологической экспертизы;

5- достоверности и полноты информации, представляемой на экологическую экспертизу;

6- независимости экспертов экологической экспертизы при осуществлении ими своих полномочий в области экологической экспертизы;

7-   научной обоснованности, объективности и законности заключений экологической экспертизы;

8-  гласности, участия общественных организаций (объединений), учета общественного мнения;

- ответственности участников экологической экспертизы и заинтересованных лиц за организацию, проведение, качество экологической экспертизы.

Рассматриваемым объектом является кузница Саратовского государственного технического университета, где установлено наплавочное оборудование. Наплавка служит для восстановления и упрочнения деталей. Деталью для восстановления является надрессорная балка колесной пары железнодорожного вагона.

7.4. Вредные воздействия на окружающую среду

- Воздействием на окружающую среду и здоровье человека, подлежащим экспертной оценке, является шум, создаваемый работающей установкой для нанесения покрытий.

Нижний порог слышимости для человека 1дБ, при 115-129 дБ появляется боль в ушах, а при 150 дБ возможна потеря слуха. Шум порядка 90-100дБ вызывает постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс, заболевание щитовидной железы и сердечно-сосудистые заболевания.

Согласно санитарным нормам ГОСТ 12.1.003-83 ''Шум, общие требования безопасности'' критическая зона уровня шума соответствует 85 дБ.

В соответствии с ГОСТом 121003-83 защита от шума, создаваемого на рабочих местах осуществляется следующим образом.

уменьшение шума в самом источнике

применение средств коллективной защиты

- размещение источника шума на возможно более удаленном расстоянии

- использование средств звукопоглощения при выполнении акустической обработки шумных помещений

применение средств индивидуальной защиты (ГОСТ 12.4-051-87)

рациональная планировка помещений

В качестве звукопоглащающих конструкций можно предложить маты из стекловаты или перфорированные плиты, укрепленные на стене.

Для оценки звукопоглащающей способности ограждения введено понятие звукопоглащаемости численно равное отношению звуковой энергии, прошедшей через ограждение, и падающей на него.

Согласно технической характеристике уровни звукового давления представлены в таблице 16.

Таблица 20 – Уровни звукового давления

СРЕДНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЧАСТОТЫ ОКТАВНЫХ ПОЛОС, Гц

УРОВЕНЬ ШУМА, дБа

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

ОСНОВНЫЕ УРОВНИ ОКТАВНОГО ДАВЛЕНИЯ, дБ

75

94

87

82

78

75

73

71

70

Из таблицы следует, что на высоких частотах 8000 Гц уровень давления ниже 70 дБ, чем на низких 63 Гц – соответственно 94 дБ.

Кроме того, установка по уровню шума 75 дБа не превышает критического уровня 85дБ. Однако, согласно ГОСТ 12.1.029-80 ''ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация'' правила безопасного пользования установкой предусмотрена работа оператора в наушниках плотно облегающих ушную раковину.

Снижение шума может быть достигнуто только повышением точности изготовления сборочных единиц установки и их сборки.

- На территории в кузнице образуются сточные воды трех видов: бытовые, поверхностные и производственные.

Вода используется для приготовления смазочноохлаждающих жидкостей, промывки, обработки помещений.

Основными примесями сточных вод являются пыль, металлические и абразивные частицы, масла, растворители, мыла, краски.

Для очистки сточных вод используются различные отстойники и очистные сооружения. “Санитарные нормы и правила охраны поверхностных вод от загрязнения” регламентируют преимущественное использование оборотных систем водоснабжения, в которых сточные воды после очистки вновь используются в тех. процессах.

- Вредные вещества, находящиеся в кузнице в воздухе, через дыхательные пути и пищевой тракт могут попасть в организм человека и при определенных условиях вызвать острые хронические отравления (заболевания).

При помощи вентиляции в помещениях создаются нормальные санитарно-гигиенические условия воздушной среды. Воздухообмен в помещениях осуществляется приточно-вытяжной вентиляцией. При возможных поступлениях больших количеств токсичных и взрывоопасных веществ предусматривается  аварийная вытяжная вентиляция.

Конструкция наплавочного оборудования предусматривает место для подсоединения вытяжной насадки, таким образом пыль и туман, образовавшиеся в зоне наплавки удаляются непосредственно из неё, не распространяясь по всему производственному помещению. Количество вентсистем в кузнице обеспечивает нормальные санитарно - гигиенических и метрологических условия и нормы.    

Для поддержания в помещениях оптимальной температуры воздуха применяют в летний период – кондиционеры, а в зимний период – система отопления. В данном случае система водяного отопления, наиболее эффективная в санитарно-гигиеническом отношении.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

Для удаления вредных веществ из помещения, где происходит процесс напыления применяют следующие меры безопасности:

Очистка воздуха от примесей производится как при подаче наружного воздуха в помещение, так и при удалении из него загрязненного воздуха. В первом случае обеспечивается защита работающих в производственных помещениях, а во втором - защита окружающей атмосферы.

Для очистки воздуха применяют пылеуловители, системы вытяжки загазованного и запыленного воздуха из производственного помещения (ГОСТ12.1.005-88). Для перемещения смесей газов с мелкими твердыми частицами применяют вентиляторы специальных конструкций, называемые пылевыми. В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 скорость движения воздуха по трубопроводам при удалении газопылевой смеси должна составлять 30 м/с.

Производительность L=24000м3/с,

КПД=85%

Что соответствуют ГОСТ 10616-90 (СТСЭВ4483-84). Вентиляторы радиальные и осевые. Размеры и параметры.


Заключение

В дипломном проекте были рассмотрены различные способы наплавки, такие как: газовая наплавка, наплавка в среде защитных газов, вибродуговая наплавка, лазерная наплавка, плазменная наплавка, электрошлаковая наплавка, электродуговая наплавка.  Каждый способ наплавки разобран и проанализирован, после чего был произведен выбор наиболее подходящего способа, для решения цели и задач курсового проекта. Были рассмотрены различные способы ввода присадок и материала для наплавки, и выбран наилучший. Таким образом  составлена технология наплавки восстановления и упрочнения детали.

После этого был произведен «патентный» поиск для того, чтобы найти устройство реализации процесса, по которому будет разрабатываться конструкция нового оборудования для наплавки, позволяющее наиболее точно выполнить поставленную цель. Из всех найденных аналогов устройств, был выбран прототип (патент №1811456), проведена критика выбранного прототипа и с учетом всех других аналогов разрабатывалась конструкция оборудования по разработанной технологии. Разработанная технология позволит не просто сэкономить деньги при восстановлении деталей, но и повысит срок службы детали между ремонтом.

Целью проектирования является повышение  качества наплавляемой поверхности за счет повышения износостойкости применением электродуговых процессов.

Поставленные задачи, которые были приведены в введении дипломного проекта, были полностью рассмотрены и выполнены в соответствии с целью.


Список использованных источников

  1.  Анурьев А.В. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т.1. –5-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1978. –728с.
  2.  Анурьев А.В. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т.2. –  5-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1979. –559с
  3.  Анурьев А.В. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т.3. –  5-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1980. –557с.
  4.  Богданов Г.М. Проектирование изделий: организация и методика постановки задачи. – М.: Изд-во стандартов, 1995. – 144с.
  5.  Гуляев А.П. Материаловедение. Учебник для высших техн-х  уч-х  заведений. –3-е изд.,–М.: Машиностроение, 1990. –528с.
  6.  Долин П.А. Справочник по технике безопасности. –М.: Машиностроение, 1984. – 824 с.
  7.  Духанин Ю.А., Акулин Д.Ф. Техника безопасности и противопожарная техника в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1973.- 304с.
  8.  Ицкович  Г.М.  и  др.  Курсовое  проектирование   деталей   машин.   М.: Машиностроение, 1965. –438 с.
  9.  Казинский А.А., Протасова Н.В. Основы методики проектирования специального технологического оборудования: Учеб. Пособие. Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2001. – 112с.
  10.   Казинский А.А. Управление формообразованием и свойствами при электродуговой наплавке рабочих элементов деталей машин и инструментов: дисс. Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 1995. -397с.
  11.   Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие: В 2 кн. 3-е изд., исправленное/Под ред. П.Н. Усачева. – М.:Машиностроение, 1988. – 560с.
  12.   Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие: В 2 кн. 3-е изд., исправленное/Под ред. П.Н. Усачева. – М.:Машиностроение, 1988. – 544с.
  13.   Подосенова Е.В. Технические средства защиты окружающей среды.– М.: Машиностроение, 1980 – 144с.
  14.   Ткачук К.Н. и пр. Безопасность труда  в  промышленности.  –К.:  Техника, 1982. –231 с.
  15.   Юдин Е.Я. и др. Охрана  труда  в  машиностроении.  –М.:  Машиностроение, 1983. –432 с.
  16.   В помощь конструктору-машиностроителю/ В.И. Калинин и др.- М.: Машиностроение, 1986. – 286с.
  17.   Методическое  указание  к  выполнению  курсовой  работы   по   предмету экономика, планирование и организация производства, 1995.
  18.   Руководство к дипломному проектированию по технологии машиностроения, металлорежущим станкам и инструментам: Учебное пособие для вузов/Л.В. Худобин и др.; Под общ. Ред. Л.В. Худобина. – М.: Машиностроение, 1986. – 288с.
  19.   Справочник  технолога  машиностроителя.  В  2-х  Т.  Т1(Под  ред.  А.Г. Косиловой  и  Р.К.  Мещерякова.  –  4-е  изд.,  перераб.  и   доп.–   М.: Машиностроение, 1985. 656с., ил.
  20.   Справочник  технолога  машиностроителя.  В  2-х  Т.  Т2(Под  ред.  А.Г. Косиловой  и  Р.К.  Мещерякова.  –  4-е  изд.,  перераб.  и   доп.–   М.: Машиностроение, 1986. 496с., ил.
  21.   Экономическая эффективность новой техники и технологии в машиностроении/ К.М. Великанов и др.; Под общ. Ред. К.М. Великанова.-Л.: Машиностроение, 1981. – 256с.
  22.   www.drevniymir.ru/flus.html
  23.   www.electrosvarka.su
  24.   www.gumboils.ru/keram.php
  25.   www.masters.donntu.edu.ua/2007/mech/skrynnik/diss/index.htm
  26.   www.masterweld.ru/naplavka.html
  27.   www.motor-remont.ru/books/4/14_67.html
  28.   www.omtc.ru/rus/katalog/1101.html
  29.   www.opds.sut.ru/electronic_manuals/pe/index.htm
  30.   www.shtorm-its.ru/rus/info/deposition/n4.php
  31.   www.stroj-mash.ru/naplavka-detaley.html
  32.   www.stroyka-ip.ru/xsv_sv_odtog_o/cv-201-98/cv-201-98.html
  33.   www.svarkainfo.ru
  34.   www.svarkametall.ru
  35.   www.techno-sv.ru/naplavka.html
  36.   www.tehnap.ru/index.php?newsid=46
  37.   www.weldwire.narod.ru/gosts/9087-81/9087-81_pr1-2.htm
  38.   www.ufcg.ru/nano/results4.shtm


Приложение А.

Техническое задание на дипломное проектирование.

1. Заказчиком является кафедра МВПО.

2. Вид разработки – модернизация прототипа.

3.  Сроки проектирования – 6 месяцев.

4.  Исполнитель – студент машиностроительного факультета группы ВМТ-51 Носов И.Н.

5.  Цель:

-повышение  качества за счет повышения износостойкости применением электродуговых процессов.

6. Задачи:

-разработка технологической схемы производства изделий;

-разработка оборудования для реализации технологии;

-исследование решений электродуговой наплавки с легирующим дисперсным материалом.

Обоснование целесообразности проведения разработки:

В процессе эксплуатации подпятник колесной пары железнодорожного вагона подвергается сильному трению, в результате чего происходит истирание и износ его рабочей поверхности. Замена изношенного подпятника новым не целесообразно и затратно. 90% всех деталей железнодорожного транспорта подлежат восстановлению. Для экономии денежных средств, а также для повышения теплостойкости и износостойкости рабочей поверхности подпятника, мы разработали оборудование для наплавки, опираясь на аналоги и прототип. Износостойкость – это способность материала сопротивляться изнашиванию. Теплостойкость – это способность материала сохранять неизменную структуру при высоких температурах.

При наплавлении в качестве наплавляемого материала используется гранулированный порошок. Под собственным весом, а также за счет сил трения, порошок проходит между электродами-проволоками и расплавляется в электрической дуге. Благодаря этому дополнительный присадочный материал полностью растворяется с наплавленным металлом и равномерно распределяется в нем. Это способствует получению высокого качества наплавки.

Выбор прототипа:

Из всех найденных аналогов прототипом выбирается изобретение, которое наиболее удовлетворяет поставленной цели (Патент № 1811456). У этого аналога наплавляемый порошок подаётся под собственным весом вместе с электродом-проволокой. Таким образом наплавленное покрытие получается равномерным, в связи с тем что карбиды переплавляются.

Критика выбранного прототипа:

- Дозирование порошка. Очень важный элемент при наплавлении, потому что в работе при наплавке используется порошок - карбид бора. Бор плох, потому что при передозировке он резко охрупчивается.

Недостающие функции:

- Отсутствует дозирование порошка.

Технические требования:

1. Состав оборудования:

Оборудование состоит из электрода-проволоки, направляющих, бункера с порошком и бункера с флюсом.

2. Требования к конструктивным элементам:

Конструкция детали должна быть простой по конфигурации и состоять из стандартных или унифицированных конструктивных элементов, или быть стандартной в целом.

3. Требования к технологичности:

Конструкция детали должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к изготовлению, эксплуатации и ремонту с помощью наиболее производительных и экономичных методов. Конструкция детали должна быть простой по конфигурации и состоять из стандартных или унифицированных конструктивных элементов, или быть стандартной в целом.

4. Требования к метрологическому обеспечению:

Все измерения проводятся в системе СИ согласно ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП.

5. Требования к стандартизации и унификации:

Все конструктивные элементы оборудования должны удовлетворять требованиям стандартизации и унификации в соответствии с ГОСТом.

6. Требования к составным частям оборудования:

Число деталей, входящие в сборочную единицу должно быть рациональным, а по возможности и минимальным. При этом необходимо предусмотреть возможность параллельной и независимой сборки различных сборочных единиц, входящих в одно изделие. При разработке изделия важно предусмотреть компоновку изделия из стандартных и унифицированных частей.

7. Требования к эксплуатации, тех. обслуживанию и ремонту:

-Проектируемое оборудование должно удовлетворять требованиям:

-Эксплуатация должна быть аккуратной и бережливой, не нарушая правил технической эксплуатации оборудования.

-Тех. обслуживание должно производиться вовремя.

-должны быть учтены минимальные затраты времени на все виды ремонта и минимальные затраты ресурсов.

8. Технические данные представлены в таблице .

Таблица  21 – Технические данные разработанного наплавочного оборудования

Наплавочный трансформатор

напряжение питающей трансформаторной сети, В

380

торичное напряжение холочтого хода, В

первая ступень

94

вторая ступень

113

номинальное вторичное напряжение, В

первая ступень

40

вторая ступень

70

пределы регулирования наплавочного тока, А

первая ступень

500-1350

вторая ступень

650-1850

КПД, %

94

Наплавочный аппарат:

диаметр электродной проволоки, мм

2-3

число подаваемых электродов

4

скорость подачи электродной проволоки, м/час

75-350

максимальный сварочный ток, А

до 1400

Размеры наплавочных изделий (мм) и их вес (кг)

длина надрессорной балки

2590

ширина надрессорной балки

430

вес

до 800

Грузоподъемность кантователя, кг

До 5000


Приложение Б.

Таблица 22 - Таблица двигателей

Номинальная мощность, КВт

Частота вращения, об/мин

3000

1500

1000

750

Тип двигателя

Номинальная частота об/мин

Тип двигателя

Номинальная частота об/мин

Тип двигателя

Номинальная частота об/мин

Тип двигателя

Номинальная частота об/мин

0,25

4ААМ56В2У3

2760

4ААМ63А4У3

1370

4ААМ63В6У3

890

4АМ71В8У3

680

0,37

4ААМ63А2У3

2740

4ААМ64В4У3

1365

4АМ71А6У3

910

4АМ80А8У3

675

0,55

4ААМ63В2У3

2710

4АМ71А4У3

1390

4АМ71В6У3

900

4АМ80В8У3

700

0,75

4АМ71А2У3

2840

4АМ71В4У3

1390

4АМ80А6У3

915

4АМ90LA8У3

700

1,1

4АМ71В2У3

2810

4АМ80А4У3

1420

4АМ80В6У3

920

4АМ90LВ8У3

700

1,5

4АМ80А2У3

2850

4АМ80В4У3

1415

4АМ90L6У3

935

4АМ100L8У3

700

2,2

4АМ80В2У3

2850

4АМ90L4У3

1425

4АМ100L6У3

950

4АМ112МА8У3

700

3,0

4АМ90L2У3

2840

4АМ100S4У3

1435

4АМ112МА6У3

955

4АМ112МВ8У3

700

4,0

4АМ100S2У3

2880

4АМ100L4У3

1430

4АМ112МВ6У3

950

4АМ132S8У3

720

5,5

4АМ100L2У3

2880

4АМ112М4У3

1445

4АМ132S6У3

965

4АМ132М8У3

720

7,5

4АМ112М2У3

2900

4АМ132S4У3

1455

4АМ132М6У3

870

4АМ160S8У3

730


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29797. Цепь дистанционного управления радиостанцией в ТА-57 по структурной схеме 230.5 KB
  При нажатии разговорного клапана S1 его контактами 34 создается цепь срабатывания реле К радиостанции: Плюс батареи GB радиостанции обмотка реле К провод а линии клемма Л1 вывод индуктора GJ а контакты 21 переключателя S2 обмотка дросселя L2 контакты 12 переключателя S3 контакты 34 переключателя S1 клемма Л2 провод в линии минус батареи GB радиостанции. В зависимости от назначения канал ТЧ может быть установлен в один из следующих режимов: двухпроводный оконечный с уровнями 0 дБ О Нп на входе и минус 70 дБ минус...
29798. Структурная схема системы передачи дискретных сообщений (СПДС) 1.14 MB
  Структурная схема системы передачи дискретных сообщений СПДС. Структурная схема системы передачи дискретных сообщений. Системой передачи дискретных сообщений СПДС называют совокупность оконечной аппаратуры передачи дискретных сообщений и каналов связи предназначенной для передачи сообщений от отправителя сообщений к получателю сообщений с заданной достоверностью надежностью и временем доставки. Рассмотрим основные особенности процесса передачи сообщений при телеграфной связи и передаче Данных а также их преобразования.
29799. Назначение и ТТХ телеграфного аппарата СТА-2М. Принцип работы СТА-2М. Состав и назначение элементов СТА-2М по принципиальной схеме 106 KB
  Назначение и ТТХ телеграфного аппарата СТА2М. Дальность действия аппарата определяется качеством используемых телеграфных каналов. Наращивание дальности связи допустимо до тех пор пока искажения телеграфных сигналов не превышают исправляющей способности аппарата. Эксплуатационная пропускная способность аппарата слов час: при ручной работе.
29800. Подключение СТА-2М к аппаратному щитку по принципиальной схеме 250.5 KB
  К вызывным устройствам относятся приемник индукторного вызова ПИВ генератор тонального вызова ГТВ приемник тонального вызова ПТВ и генератор индукторного вызова ГИВ. Вызывной сигнал от коммутатора пройдя схему низкочастотной коммутации поступает на приемник индукторного вызова ПИВ. Приемник индукторного вызова обеспечивает преобразование переменного тока индукторного вызова 15 50 Гц в постоянный ток необходимый для срабатывания реле Р1. Реле Р1 подключает в тракт передачи генератор тонального вызова ГТВ.
29801. Сеть телефонной связи (структурная схема). Основные определения 151 KB
  Сеть телефонной связи структурная схема. Общая характеристика и боевое применение сигнальных средств связи. Основы построения коммутационных систем Общие положения Сеть телефонной связи телефонная сеть представляет собой комплекс технических средств обеспечивающих обмен информацией между источниками информации и ее потребителями. В общем случае сеть телефонной связи содержит оконечные устройства коммутационные центры КЦ и линии каналы связи соединяющие оконечные устройства с коммутационными центрами и коммутационные центры между...
29802. Обобщенная схема коммутационной системы. Классификация телефонных станций. Структурная схема ручной (РТС) и автоматической (АТС) телефонных станций 1.29 MB
  Обобщенная схема коммутационной системы. Классификация телефонных станций и обобщенная схема коммутационной системы – 20 минут. В свою очередь РТС делятся на РТС системы МБ РТС МБ и системы ЦБ РТС ЦБ или комбинированной системы. Обобщенная структурная схема коммутационной системы телефонной станции.
29803. Назначение, состав комплекта и ТТХ телефонного коммутатора П-193М 20.01 KB
  Назначение состав комплекта и ТТХ телефонного коммутатора П193М. Тактикотехнические характеристики и боевое применение телефонного коммутатора П193М – 20 минут. Эксплуатационное хранение и транспортировка в свернутом виде комплекта коммутатора допускаются при температурах от 50 до 50С. Разговорные приборы рабочего места коммутатора обеспечивают в условиях шума сплошного спектра с уровнем 60дБ устойчивую связь абонентов с коммутатором при затухании линии не менее 55нп на частоте 800Гц.
29804. Цепи вызова абонентом и опроса вызывающего абонента П-193М по принципиальной схеме 65.5 KB
  Цепь №1 телефонный аппарат абонента №1 линия линейный щиток соединительный кабель ТСКВ 10×2 зажим Л1 контакты 4 2 гнезда абонентского комплекта 1Г диод резистор 18кОм обмотка отбойновызывного клапана 1КлТ контакты 3 4 опросновызывной кнопки 1Кн зажим Л2 соединительный кабель ТСКВ 10×2 линейный щиток линия аппарат абонента №1. В этой цепи срабатывает клапан 1КлТ открывается его дверца и замыкаются контакты сигнальных пружин. Цепь №2 плюс батареи сигнального звонка зажим Земля контакты 4 3 сигнальных пружин клапана...
29805. Цепь прохождения разговора между двумя абонентами П-193М по принципиальной схеме 876.5 KB
  Измерение уровня шумов и частотной характеристики остаточного затухания канала ТЧ аппаратуры П303ОБ. Остаточное затухание Остаточным затуханием ОЗ канала ТЧ r называется его рабочее затухание на частоте 800 1020 Гц при номинальных нагрузках входа и выхода 600 Ом. r = p1 – p2 дБ Нп Иными словами остаточное затухание это разность между уровнями сигнала частотой 800 Гц на входе и выходе канала при согласованном включении генератора и указателя уровня. Схема измерения ЧХ канала ТЧ.