43666

Проектирование технологических процессов ремонта деталей вагонов

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Технологический процесс технологическая операция наплавка электрод флюс коэффициент наплавки фрикционный клин. Цель работы: Разработать технологию ремонта фрикционного клина провести подбор оборудования для ремонта В курсовом проекте произведен выбор действующего типового технологического процесса – способа восстановления изношенной поверхности детали составлен технологический процесс ремонта и произведена разработка технологических операций рассчитаны параметры режима ручной дуговой наплавки и автоматической наплавки под плавленым...

Русский

2013-11-06

2.85 MB

94 чел.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)

 

 

Кафедра: «Вагоны и вагонное хозяйство»

Допускается к защите

_________

(с исправлениями, без исправлений)

_________Куратов А.В.

(подпись) (фамилия)

«___»____________2011г.

«Проектирование технологических процессов ремонта деталей вагонов»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине:

«Технология производства и ремонта вагонов»

Разработчик:

студент группы 17Б ______ Никифоров Е.С.

«__»__________2011

Преподаватель:

______ Куратов А.В.

(подпись) (фамилия)

«__»__________2011

Омск 2011


УДК 629.44(075.6)

Реферат

 

Курсовой проект содержит 39 страницу, 16 рисунков, 2 таблицы, 6 источников.

технологический процесс, технологическая операция, наплавка, электрод, флюс, коэффициент наплавки, фрикционный клин.

Цель работы: Разработать технологию ремонта фрикционного клина, провести подбор оборудования для ремонта,

В курсовом проекте произведен выбор действующего типового технологического процесса – способа, восстановления изношенной поверхности детали, составлен технологический процесс ремонта и произведена разработка технологических операций, рассчитаны параметры режима ручной дуговой наплавки и автоматической наплавки под плавленым флюсом, произведен выбор оборудования наплавки.

Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2007 и представлен на диске в конверте на обороте обложки.


Содержание

Введение……………………………………………………………….............4

1. Характеристика сборочной единицы………………………………..........5

2. Характеристика детали…………………………………….......................10

3. Характеристика условий эксплуатации детали…………………............12

4. Существующая технология ремонта дели…………………....................14

5. Разработка технологии восстановления детали………………...............15

6. Предварительная механическая обработка…………..............................18

7 Расчет наплавки……………………………………....................................22

8 Механическая обработка под размер……………………….....................26

9 Расчет экономической части на объем отремонтированных деталей…….......................................................................................................29

10 Расчет технико-экономической эффективности.....................................34

Заключение.......................................................................................................36

Список использованных источников.............................................................37

Приложение А – комплект чертежей.........................................................38

В конверте на обороте обложки:

диск. ТПРВ 2011. Файл Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине ТПРВ.doc;

компас 3D-V12 Файл Тележка ЦНИИ-Х3 cdw;

компас 3D-V12 Файл Фрикционный клин cdw.

компас 3D-V12 Файл Алгоритм ремонта детали cdw.


Введение

Фрикционный клин является составной частью грузовой тележки и относится к ходовой части вагона. Тележки должны обеспечивать безопасность движения вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью хода и наименьшим сопротивлением движению.

Фрикционный клин входит в состав рессорного подвешивания и вместе с двухрядными пружинами придает тележке необходимую плавность хода и смягчает ударные нагрузки при движении. Колебательные движения фрикционный клин гасит при взаимодействии с наклонными плоскостями надрессорной балки, на подпятник которой опирается грузовой вагон.

При эксплуатации вагона в период между сроками деповского ремонта фрикционный клин изнашивается настолько, что уже не может гасить колебательные движения вагона и создает угрозу безопасности движения. Для решения этой проблемы есть два пути: массовая закупка новых фрикционных клиньев и замена ими изношенных и восстановление сверхнормативных износов при деповском ремонте вагонов. Закупка новых фрикционных клиньев способствует увеличению себестоимости ремонта грузового вагона, что экономически нецелесообразно. Поэтому было принято решение пойти по второму варианту: восстановление износов фрикционных клиньев способом наплавки и последующей механической обработки, что существенно удешевляет ремонт вагона. Для этого в составе тележечного участка стали создаваться дополнительные площади, где было установлено необходимое оборудование для восстановления фрикционных клиньев.


1 Характеристика сборочной единицы

Тележка модели ЦНИИ-Х3 (18-100) (рис.1) предназначена для подкатки под все типы 4-хосных грузовых вагонов, обеспечивает безопасность движения вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью хода (наименьшим динамическим воздействием на перевозимый груз и на элементы пути) и наименьшим сопротивлением движению.

Тележка состоит из двух колесных пар 1 с буксовыми узлами 5; двух литых боковых рам 2; двух комплектов центрального рессорного подвешивания 3; надрессорной балки 4 с подпятником 7, шкворнем и скользунами 8; навесной тормозной рычажной передачи 6. Тормоз тележки – колодочный с односторонним нажатием колодок. Связь рамы с буксами – непосредственная челюстная, опора кузова на тележку осуществляется через подпятник надрессорной балки, а при наклоне кузова – дополнительно через скользуны.

Рисунок 1– Тележка модели ЦНИИ-Х3

Надрессорная балка (рис.2) отлита из стали 20ГЛ или 20ПФЛ в виде бруса равного сопротивления изгибу замкнутого коробчатого сечения. Она имеет подпятник 1, полку 7 для крепления кронштейна 2 мертвой точки рычажной передачи тормоза, опоры для скользунов, выемки для размещения фрикционных клиньев, бурты, ограничивающие смещение внутренних пружин рессорного комплекта, и выступы, удерживающие наружные пружины от смещения при движении тележки. На подпятник опирается пятник кузова, через центры которых проходит шкворень. Опорой для шкворня является поддон 11, который располагается под подпятником посередине надрессорной балки. Шкворень служит осью вращения тележки относительно кузова, а также передает тяговые и тормозные силы от тележки кузову и обратно. Боковые перемещения надрессорной балки амортизируются поперечной упругостью пружин, на которые она опирается. Скользун тележки – боковая опора кузова – состоит из опоры, отлитой заодно с надрессорной балкой, колпака 8, надетого на опору, прокладок 9 для регулировки зазоров между скользунами рамы вагона и тележки, болта 10, предохраняющего колпак от падения. Зазор между скользунами для основных типов четырехосных вагонов должен быть в пределах 6-16 мм.

Рисунок 2 – Надрессорная балка и скользун тележки:

а) надрессорная балка; б) скольун

Боковая рама тележки (рис.2) отлита из низколегированной стали 20ГЛ, 20ГФЛ или 20ФТЛ. Рама состоит из горизонтальных и наклонных поясов, а также колонок. В середине рамы имеется проем для центрального рессорного подвешивания, а по концам — буксовые проемы. Сечения наклонных поясов и вертикальных колонок корытообразной формы. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. По бокам рамы расположены направляющие, ограничивающие поперечные перемещения фрикционных клиньев, а внизу имеется опорная поверхность с бонками и буртами для размещения и фиксирования пружин рессорного комплекта. С внутренней стороны этой поверхности имеются полки, являющиеся опорами для наконечников и удержания триангеля в случае обрыва подвесок. В местах расположения фрикционных клиньев в каждой колонке рамы приклепано по одной планке. На верхнем поясе боковой рамы расположены кронштейны для крепления подвесок тормозных башмаков. Буксовые проемы имеют в верхней части кольцевые приливы, которыми рама опирается на буксы, а по бокам – челюсти.

Рисунок 3 – Схема боковой рамы

В тележке ЦНИИ-Х3 рессорное подвешивание (рис.4) состоит из двух комплектов, размещенных в рессорных проемах левой и правой боковых рам. В каждый комплект входит семь двухрядных цилиндрических пружин и два клиновых фрикционных гасителя колебаний.

Каждая двухрядная пружина состоит из наружной и внутренней пружин, имеющих разную навивку – правую и левую соответственно, чтобы пружины не сцеплялись между собой.

Фрикционный клиновый гаситель колебаний двухосной тележки имеет два фрикционных клина, размещенных между наклонными поверхностями надрессорной балки и фрикционными планками, укрепленными на колонках боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядные цилиндрические пружины (рис. 5).

Рисунок 4 – Общий вид рессорного комплекта

Рисунок 5 – Схема фрикционного клинового гасителя колебаний

Сущность работы тормозного оборудования (рис.6) состоит в следующем. С помощью тормозных подвесок с валиками тормозная рычажная передача навешивается на приливы боковых рам тележки, при этом тормозные башмаки с колодками располагаются с зазором у поверхностей катания колес.

Рисунок 6 – Тормозная рычажная передача


2 Характеристика детали

Фрикционный клин (рис.7) является составной частью грузовой тележки и относится к ходовой части вагона. Фрикционный клин входит в состав рессорного подвешивания и вместе с двухрядными пружинами придает тележке необходимую плавность хода и смягчает ударные нагрузки при движении. Колебательные движения фрикционный клин гасит при взаимодействии с наклонными плоскостями надрессорной балки, на подпятник которой опирается грузовой вагон. Клинья располагаются в гнездах надрессорной балки, упираясь в ее наклонные плоскости и прижимаясь вертикальной стороной к стальным фрикционным планкам, укрепленным на боковых рамах тележки. При прогибах пружин создается необходимое трение в гасителях колебаний. Боковые перемещения надрессорной балки амортизируются поперечной упругостью пружин.

Снизу клинья имеют кольцевую выступы, не допускающие смещения их относительно пружин в горизонтальной плоскости. Отливаются фрикционные клинья из стали 20Л.

Рисунок 7 Фрикционный клин

Сталь 20Л обыкновенная предназначена для отливок. Применяется для фасонных отливок деталей общего машиностроения, изготовляемых методом выплавляемых моделей, детали сварно-литых конструкций и другие детали, работающие при температуре от – 40 до 450 °С. В химический состав стали входят: углерод 1,7-2,5%; марганец 0,35-0,9%; никель до 0,3%; сера до 0,045%; фосфор до 0,4%; медь до 0,3%; хром до 0,3%; кремний 0,2 – 0,52%.

Механические свойства стали при температуре 20 °С:

- предел кратковременной прочности 420 МПа;

- предел текучести для остаточной деформации 220 МПа;

- относительное удлинение при разрыве 22%;

- относительное сужение 35%;

- ударная вязкость 500 кДж/м2;

- нормализация 880-900°С;

- отпуск 630-650°С.


3 Характеристика условий эксплуатации детали

В настоящее время эксплуатация вагонного парка происходит в условиях повышенного использования грузоподъемности вагона и высоких скоростей движения. В результате даже при движении по прямолинейным участкам колебательные движения вагона достигают значений, достаточных для интенсивного износа фрикционных гасителей колебаний.

На работу фрикционных (рис.8) гасителей колебаний тележки существенное влияние оказывает износ фрикционных планок, работающих в паре с фрикционными клиньями.

Ступенчатый износ фрикционной планки приводит к ударам клина и планки при движении вагона, что вызывает рост динамических и горизонтальных сил, а также нарушение крепления планок. Особенно эти отрицательные явления проявляются при износе планок более 4 – 5 мм, в связи с чем нельзя допускать их износ больше указанного. Изнашивание наклонных плоскостей надрессорных балок до предельного состояния, как правило, наступает к 10 – 12 годам. Согласно Руководству по ремонту грузовых вагонов, наплавка этих плоскостей производится при износе более 2 мм. Наклонные плоскости фрикционных клиньев при деповском ремонте восстанавливаются при износе более 3 мм.

Рисунок 8 – Силы, действующие на фрикционный клин

Н1, Н2 – силы взаимодействия фрикционного клина с фрикционной планкой;

К1, К2- силы взаимодействия фрикционного клина с надрессорной балкой;

Q- сила взаимодействия фрикционного клина с пружинным комплектом.

При анализе случаев появления трещин, разрушении литых деталей тележек в эксплуатации было установлено, что основными их причинами явились скрытые дефекты в литье (раковины, неметаллические включения), горячие трещины литейного происхождения, несоответствия металла техническим условиям на литье по химическому составу и механическим свойствам, из-за наличия на поверхностях деталей острых забоин или ожогов от электросварки, которые явились концентраторами напряжений.


4 Существующая технология ремонта детали

Осмотр и ремонт фрикционных клиньев проводят после разборки тележки и тщательной очистки. Вертикальную и наклонную поверхности клина очищают до металлического блеска абразивным кругом или стальной проволочной щеткой. При необходимости осуществляется продувка сжатым воздухом.

При ремонте клина разрешается:

  1. заварка трещин на упорных ребрах;
  2. заварка трещин вертикальной плоскости опорной поверхности;
  3. устранение износа наклонной плоскости приваркой стальной пластины или наплавкой;
  4. восстановление износа вертикальной плоскости приваркой стальной пластины или наплавкой;
  5. наплавка изношенных упорных ребер не менее 66 мм и не более 72 мм.

Стальные фрикционные клинья (рис.9), имеющие износы вертикальной плоскости более 3 мм, предварительно перед наплавкой обрабатываются на вертикально-фрезерном станке. Восстановление клиньев допускается при условии, что толщина оставшихся стенок не менее 5 мм. Восстановление наплавкой проводить до ремонтных размеров с учетом припуска на механическую обработку.

Длина основания (полнота) фрикционного клина должна быть не менее 227 мм. Расстояние от вертикальной плоскости клина до задней плоскости упорного ребра не должно быть более 72 мм и менее 66 мм.

Трещины в ребрах жесткости ремонтировать сваркой при их суммарной длине не более 15 мм.

Рисунок 9 – Размеры фрикционного клина грузовых тележек при выпуске из деповского ремонта.


5 Разработка технологии восстановления детали.

Наплавкой называется процесс нанесения с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавку применяют для восстановления изношенных поверхностей деталей, а также повышения износостойкости поверхностей трения.

Восстановительная наплавка применяется для получения первоначальных размеров изношенных или поврежденных деталей. В этом случае наплавленный металл близок по составу и механическим свойствам основного металла. Важнейшие требования, предъявляемые к наплавке, заключаются в следующем:

  1. минимальное проплавление основного металла;
  2. минимальное значение остаточных напряжений и деформаций металла в зоне наплавки;
  3. занижение до приемлемых значений припусков на последующую обработку деталей.

В качестве места восстановления выбирается наклонная поверхность фрикционного клина, для ее восстановления предлагается использовать два вида наплавки: ручную дуговую и наплавку под плавленым флюсом.

Ручная дуговая наплавка применяется для наплавки изношенных поверхностей отверстий, валов, осей, ножей отвалов, щек дробилок, звездочек и т. д. Ручная дуговая сварка и наплавка осуществляется неплавящимися угольными, графитовыми или вольфрамовыми и плавящимися металлическими электродами. Наплавка неплавящимися электродами имеют ограниченное применение, используются только при сварке цветных металлов и наплавке изношенных поверхностей твердыми сплавами. В ремонтном производстве широко применяется дуговая наплавка плавящимися металлическими электродами (рис 10).

Несмотря на невысокие показатели приведенных характеристик, ручная дуговая наплавка штучными электродами является наиболее универсальным способом, пригодным для наплавки деталей различных сложных форм и может выполняться во всех пространственных положениях.

Рисунок 10 – Схема ручной дуговой наплавки покрытым электродом

Для наплавки используют электроды диаметром 3 – 6 мм. При толщине наплавленного слоя до 1,5 мм применяются электроды диаметром 3 мм, а при большей толщине – диаметром 4 – 6 мм. Для обеспечения минимального проплавления основного металла при достаточной устойчивости дуги плотность тока составляет 11–12 А/мм2.

К недостаткам ручной дуговой наплавки можно отнести относительно низкую производительность, тяжелые условия труда из-за повышенной загазованности зоны наплавки, а также сложность получения необходимого качества наплавленного слоя и большое проплавление основного металла.

По сравнению с наплавкой в защитных газах, наплавка под флюсом характеризуется высокой производительностью, минимальным (0,5-3%) коэффициентом потерь электродного металла. Кроме того, закрытая дуга позволяет избежать применения каких-либо дополнительных средств защиты от ее теплового и светового излучения, брызг и возможных выплесков металла из сварочной ванны.

Сущность наплавки под слоем флюса (рис. 11) состоит в том, что в зону горения дуги автоматически подается сыпучий флюс в гранулах размером от 1 до 4 мм и электродная проволока. Под действием высоких температур часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку из жидкого флюса, которая защищает расплавленный металл от окисления, поглощения азота и других элементов. Вследствие этого наплавленный металл приобретает высокую пластичность, так как в нем оказывается примерно в 20 раз меньше кислорода и в 3 раза меньше азота, чем при ручной наплавке. Потери металла на разбрызгивание, угар, огарки не превышают при этом 2 –4%, в то время как при ручной наплавке они в 10 раз больше.

Рисунок 11 – Схема наплавки под флюсом

Преимущества автоматической наплавки по сравнению с ручной дуговой наплавкой: высокая производительность (больше в 5 – 10 раз), меньшая стоимость (в 5 – 8 раз), высокое качество наплавленного слоя.


5 Предварительная механическая обработка

Перед проведением наплавки, для восстановления геометрии наплавляемой поверхности детали, необходимо провести черновую обработку наружной поверхности детали (рис.13).

При проведении черновой обработки необходимо учитывать следующие параметры:

1) квалитет – 12;

2) шероховатость мкм;

3)глубина дефектного слоя мкм;

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей рассчитывается по формуле [5]:

(6.1)

мкм.

Рисунок 12 – Черновая обработка наклонной поверхности фрикционного клина

Обработку наклонной поверхности фрикционного клина будем проводить торцевой насадочной фрезой со вставными ножками, оснащенной пластинами из твердого сплава (по ГОСТ 9473-80) (рис.13).

Рисунок 13 – торцевая фреза с пластинами из твердого сплава

Конфигурация обрабатываемой поверхности и вид оборудования определяют тип применяемой фрезы.

Ее размеры определяются размеры обрабатываемой поверхности и глубиной срезаемого слоя.

При торцевом фрезеровании, для достижения производительных режимов резания, диаметр фрезы D должен быть больше ширины резания B, т.е. D=(1,25÷1,5)B, а при обработке стальных заготовок обязательным является их несимметричное расположение их относительно фрезы, для заготовок из конструкционных углеродистых и легированных сталей – сдвиг их в направлении врезания зуба (рис.16) чем обеспечивается начало резания при малой толщине срезаемого слоя.

Рисунок 14 – Врезание зуба фрезы

Толщину срезаемого слоя принимаем равной 0,5 мм.

При фрезеровании различают подачу на один зуб , подачу на один оборот и подачу минутную, мм/мин которые находятся в следующем соотношении [6]:

    (6.2)

где – частота вращения фрезы, об/мин;

z– число зубьев фрезы.

Частота вращения фрезы определяется по формуле, об/мин [6]

     (6.3)

Исходной величиной подачи при черновом фрезеровании является величина ее на один зуб .

Согласно техническим требованиям по ГОСТ-24360-80 определяем параметры фрезы:

1) наружный диаметр фрезы мм;

2) толщина фрезы мм;

3) внутренний диаметр мм;

4) число зубьев фрезы .

Торцевая фреза изготовлена из стали Т15К6.

Выбираем мощность станка свыше 10 кВт и определяем, что мм / об..

Скорость фрезерования – окружная скорость фрезы, м/мин [6]:

,    (6.4)

где – диаметр фрезы;

– ширина поверхности фрезерования;

– период стойкости;

– число зубьев фрезы;

– коэффициент;

,,,,,– показатели степени;

Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания определяется [6]:

    (6.5)

где – коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала [6];

– коэффициент, учитывающий качество состояния заготовки;

– коэффициент, учитывающий материал инструмента.

 ,     (6.6)

где МПа – предел прочности;

– показатель степени.

 м/мин,

об/мин,

Станок консольно-фрезерный 6Р13 подходит для обработки стали, чугуна, цветных металлов и их сплавов, при этом детали могут быть любой. Станок подходит для выполнения как сверлильных и фрезерных, таки расточных работ. Аппарат прекрасно подходит для обработки поверхностей, расположенных под углом 45° к рабочей поверхности стола, благодаря механизму ручного осевого перемещения гильзы шпинделя. Возможно применение фрез из быстрорежущей стали и инструмента с твердыми и сверхтвердыми пластинами.

Станок предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ цилиндрическими, торцевыми, концевыми, фасонными и другими фрезами. Применяется для обработки горизонтальных и вертикальных плоскостей, пазов, рамок, углов, зубчатых колес, спиралей, моделей штампов, пресс-форм и других деталей из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и других материалов.

Фрезерные станки моделей 6Р13 оснащен столом, поворачивающимся вокруг вертикальной оси на угол ±45°, что обеспечивает возможность нарезания косозубых зубчатых колес, червяков и других деталей, имеющих обрабатываемую поверхность в виде спирали.

Конструктивные преимущества станка 6Р13:

  1. механизированное крепление инструмента в шпинделе;
  2. механизм пропорционального замедления подачи;
  3. устройство периодического регулирования величины зазора винтовой паре продольной подачи;

Таблица 1 – Технические характеристики станка 6Р13

Размеры рабочей поверхности стола (ширина×длина), мм

400×1600

Наибольшее перемещение стола:

продольное

поперечное

вертикальное

1000

300

420

Перемещение гильзы со шпинделем, мм

80

Наибольший угол поворота шпиндельной головки,°

±45

Внутренний конус шпинделя (конусность 7:24)

50

Число скоростей шпинделя

18

Частота вращения шпинделя, об/мин

31,5-1600

Число подач стола

18

Подача стола, мм/мин:

продольная и поперечная

вертикальная

25-1250

8,3-416,6

Скорость быстрого перемещения стола мм/мин:

продольного и поперечного

вертикального

3000

1000

Мощность электродвигателя главного движения, кВт

11

Габаритные размеры:

Длина

Ширина

Высота

2560

2260

2120

Масса (без выносного оборудования), кг

4200


6 Расчет наплавки

6.1 Ручная

Выбираем электрод Э55 марки УОНИИ 13-55 с коэффициентом наплавки 9; с умеренным разбрызгиванием и расходом электродов на 1 кг наплавленного металла равным 1,7.

Толщина наплавленного слоя [4]:

,     (7.1)

где – величина износа, мм.

– величина припуска на последующую механическую обработку, мм.

– величина предварительной механической обработки, мм.

мм.

Ручная наплавка производится широким валиком с амплитудой поперечного перемещения от 2 до 4 диаметров электрода. Такой прием увеличивает ширину валика, замедляет охлаждение сварочной ванны, что уменьшает возможность появления непроваров, шлаковых включений. Валики накладываются после удаления шлака, так, чтобы каждый последующий перекрывал предыдущий на 1/2 - 1/3 его ширины.

При ручной дуговой наплавке изношенных поверхностей для большинства деталей подвижного состава используются электроды диаметром 3 – 5 мм, для крупногабаритных деталей - до 6 мм. Выбираем электрод диаметром 5 мм.

Длина одного валика [4]:

,      (7.2)

мм.

Определим величину сварочного тока для электрода диаметром 5 мм по формуле [4].

,                             (7.3)

 

где – плотность тока, А/мм2;

– диаметр электрода, мм.

А.

Напряжение дуги [4]:

,     (7.4)

В.

Площадь наплавленной поверхности, см2 [4]:

,      (7.5)

см2.

Скорость наплавки [4]:

,      (7.6)

где – коэффициент наплавки, г/А∙ ч;

ρ – плотность металла шва, ρ = 7,8 г/см3;

м/ч.

Из таблицы справочника сварщика по значениям диаметра электрода, номинального сварочного тока и скорости подачи электрода выбираем сварочный полуавтомат ПДГ-508, технические характеристики которого приведены в таблице 3. В качестве источника питания из таблицы справочника сварщика по значениям номинального напряжения дуги и номинального сварочного тока выберем сварочный выпрямитель ВДУ-505.

Режим автоматической наплавки под плавленым флюсом.

Толщина наплавленного слоя [4]:

, (7.7)

где – величина износа, мм;

– величина припуска на последующую механическую обработку, мм;

– величина механической обработки, мм;

мм,

Диаметр электрода мм.

Определим величину сварочного тока для электрода диаметром 2 мм по формуле [4]:

,                                            (7.8)

где – плотность тока, А/мм2;

– диаметр электрода, мм;

А.

Напряжение дуги [4]:

,                                         (7.9)

В.

Скорость подачи электрода [4]

,                                      (7.10)

где – коэффициент расплавления;

– плотность металла проволоки, г/см3;

,                                      (7.11)

.

Скорость подачи электрода для тока обратной полярности [4]:

мм/с.

Шаг наплавки определяется из условия перекрытия валиков на 1/2 - 1/3 их ширины [4]

,                                          (7.12)

мм

Скорость наплавки [4];

,                                    (7.13)

Коэффициент наплавки [4]:

,                                 (7.14)

где φ – коэффициент потерь металла сварочной проволоки на угар и разбрызгивание, φ = (1 – 3) %.

где а – коэффициент, учитывающий отклонения площади наплавленного валика от площади прямоугольника, а = (0,6 – 0,7),

мм/с.


7 Механическая обработка под размер

После проведения наплавки, под плавленым флюсом учитываямм, для достижения альбомных размеров детали, необходимо провести чистовую обработку наружной поверхности детали (рис.18).

При проведении чистовой обработки необходимо учитывать следующие параметры:

1) квалитет – 11;

2) шероховатость мкм;

3)глубина дефектного слоя мкм;

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей рассчитывается по формуле [5]:

                                        (8.1)

мкм.

Рисунок 15 – Чистовая обработка.

Чистовую обработку наклонной поверхности фрикционного клина будем проводить торцевой насадочной фрезой со вставными ножками, оснащенной пластинами из твердого сплава (по ГОСТ 9473-80) (рис.16).

Рисунок 16 – торцевая фреза с пластинами из твердого сплава

Конфигурация обрабатываемой поверхности и вид оборудования определяют тип применяемой фрезы.

Ее размеры определяются размеры обрабатываемой поверхности и глубиной срезаемого слоя.

Толщину срезаемого слоя при чистовой обработке принимаем равной 0,5 мм.

При фрезеровании различают подачу на один зуб , подачу на один оборот и подачу минутную , мм/мин которые находятся в следующем соотношении [6]:

   (8.2)

где – частота вращения фрезы, об/мин;

 z– число зубьев фрезы.

Частота вращения фрезы определяется по формуле, об/мин [6]:

     (8.3)

При проведении чистовой обработки, требований к шероховатости обрабатываемой поверхности детали не предъявляется, следовательно, чистовая обработка будет проводиться на том же оборудовании, что и при черновой обработке.

Исходной и не величиной подачи при чистовом фрезеровании является величина ее на один зуб .

Согласно техническим требованиям по ГОСТ-24360-80 определяем параметры фрезы:

1) наружный диаметр фрезы мм;

2) толщина фрезы мм;

3) внутренний диаметр мм;

4) число зубьев фрезы .

Торцевая фреза изготовлена из стали Т15К6.

Выбираем мощность станка свыше 10 кВт и определяем, что мм.

Скорость фрезерования – окружная скорость фрезы, м/мин [6]:

,     (8.4)

где – диаметр фрезы;

– ширина поверхности фрезерования;

– период стойкости;

– число зубьев фрезы;

– коэффициент;

,,,,,– показатели степени;

Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания определяется [6].

    (8.5)

где – коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала [6];

– коэффициент, учитывающий качество состояния заготовки;

– коэффициент, учитывающий материал инструмента.

 ,      (8.6)

где МПа – предел прочности;

– показатель степени.

 м/мин,

об/мин,

Чистовую обработку наклонной поверхности фрикционного клина будем проводить на консольно-фрезерном станке 6Р13.


8. Расчет экономической части на объем отремонтированных деталей

На этом этапе устанавливают исходные данные, необходимые для расчетов норм времени и расхода материалов. Производят расчет и нормирование затрат труда на выполнения процесса, норм расхода материалов, необходимых для реализации процесса

Более точным является поэлементный метод расчета всех составляющих себестоимости. При этом затраты, которые остаются неизменными в сравниваемых вариантах, можно не учитывать. Такая себестоимость называется технологической и имеет следующий состав[1]:

  (9.1)

где – затраты на основные и сварочные материалы, (сталь и другие сплавы, идущие на изготовление деталей, электроды, защитный газ и др.)

– фонд оплаты труда, (основная и дополнительная заработная плата и отчисление на социальные нужды)

– расходы на электроэнергию, затраченную на технологические нужды;

– отчисления на амортизацию оборудования;

– расходы на содержания и текущий ремонт оборудования.

Стоимость материалов на восстановление изношенных деталей [1]:

,     (9.2)

где – стоимость электродных материалов, руб;

– стоимость защитных материалов (флюс, газ), руб.

Стоимость электродных материалов [1]:

 ,      (9.3)

где  – оптовая цена электродов,  руб/г;

– масса электродных материалов, г.

Расход электродных материалов при ручной дуговой наплавке [1]:

  ,      (9.4)

где – масса наплавленного металла, г;

– коэффициент расхода, =1,7.

Масса наплавленного металла при ручной дуговой наплавке плоских деталей, г [1]:

 ,      (9.5)

г,

где  – ширина и длина наплавленной поверхности, мм;

  – толщина наплавленного слоя (с учетом припуска на механическую обработку), мм;

  – плотность металла, г/мм3;

г,

р.

Затраты на основные и сварочные материалы [1]:

р.

,т.к флюс и защитный газ при данном виде сварки отсутствуют.

Заработная плата производственных рабочих [1]:

 ,     (9.6)

где – часовая тарифная ставка рабочего,= 75 р/час.

– норма штучного времени.

Норму штучного времени определяют по формуле, ч [1]:

 ,      (9.7) 

где – основное время наплавки:

  – поправочный коэффициент, учитывающий использование сварочного стола, = 0,55.

Основное время наплавки [1]:

 ,     (9.8)

ч

ч.

р.

Фонд оплаты труда [1]:

      (9.9)

где – коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату и отчисления в социальные фонды,

р.

Стоимость электроэнергии [1]:

      (9.10)

где – цена электроэнергии, р. за 1кВт;

  – расходы электроэнергии, кВт ∙ ч.

Расход электроэнергии [1]:

 ,    (9.11)

где η – КПД источника тока, η = 0,7

ω – мощность, расходуемая при холостом ходе, ω = 2,5 кВт.

кВт∙ч.

р.

Ежегодные отчисления на амортизацию оборудования [1]:

,      (9.12)

где – норма амортизационных отчислений, ;

  – стоимость оборудования, для ручной наплавки выберем сварочный аппарат ПДГ-508, его ориентировочная стоимость р.

 

р.

Разделим на партию фрикционных клиньев, наплавляемых за год. Из поступивших в депо в ремонт клиньев только около 20% наплавляются 4608 штук.

р.

Расходы на содержание и текущий ремонт оборудования [1]:

,      (9.13)

р,

р.

Себестоимость технологическая:

р.

Рассчитаем технологическую себестоимость при автоматических способах наплавки [1].

,     (9.14)

где – стоимость электродных материалов, руб;

– стоимость защитных материалов (флюс, газ), руб.

Стоимость электродных материалов [1]:

 ,      (9.15)

где  – оптовая цена электродов,  руб/г;

– масса электродных материалов, г.

Расход электродных материалов при автоматических способах наплавки [1]

  ,      (9.16)

где – масса наплавленного металла, г;

– коэффициент расхода, =1,7.

Масса наплавленного металла при ручной дуговой наплавке плоских деталей, г [1]:

,     (9.17)

где t0 – основное время наплавки ч [1]:

 ,      (9.18)

мм,                                           (9.19)

где - длина детали

 N – количество проходов.

м,

ч,

г.

Масса электродной проволоки, расходуемой для автоматической наплавки [1]:

  ,     (9.20)

г.

Стоимость электродных материалов по формуле [1]:

Сэл = 0,04 ∙ 217,26 = 8,69 р.

Стоимость флюса, необходимого для автоматическую наплавку под флюсом [1]:

Сф = Цф Gф ,     (9.21)

 

где Цф – цена флюса, Цф=0,0265 руб/г;

 Gф – масса флюса, г.

Масса флюса [1]:

 Gф=(1,05 ÷ 1,10) ∙ Gн     (9.21)

Gф = 1,05 ∙ 217,16 = 228,123 г.

Стоимость флюса [1]:

Сф = 0,0265 ∙ 228,123 = 6,045 р.

Стоимость электродных материалов рассчитывается по формуле [1]:

Смат = 8,69 + 0,0265 = 8,717 р.

Норму штучного времени по формуле (9.7) [1]:

Тшт = = 0,131 ч.

Заработная плата производственных рабочих рассчитывается по формуле [1]:

ФОТ 0 = 75∙ 0,131 = 9,825 р.

Фонд оплаты труда по формуле (9.9) [1]:

ФОТ = 9,825 ∙ 1,5 = 14,738 р.

Расходы электроэнергии по формуле (9.11) [1]:

А = = 0,635 кВт∙ч.

Стоимость электроэнергии по формуле (6.10) [1]:

Сэ = 2 ∙ 0,635= 1,27 р.

Ориентировочная стоимость оборудования для автоматической наплавки изношенных поверхностей под слоем флюса ПДШР-500 64000 руб.

Ежегодные отчисления на амортизацию оборудования по формуле (9.12) [1]:

Сам = (6400 ∙11) /100 = 7040 р.

р.

Расходы на содержания и текущий ремонт оборудования [1]:

Стр = 64000 ∙ 0,15 = 9600 р.

р.

Себестоимость технологическая [1]:

Ст = 8,717 + 14,738 + 1,27 + 1,52 + 2,08 = 28,325 р.


10 Расчет технико-экономической эффективности

Технико-экономическая эффективность применение автоматической наплавки изношенных деталей определяется с учетом имеющихся рекомендаций.

Снижение трудоемкости наплавки [1]:

ΔТ = Тб – Тс     (10.1)

где Тб, Тс – штучное время наплавки по базовому (ручная дуговая) и сопоставимому (автоматическая) вариантам, ч.

Δ Т = 0,569 – 0,158 = 0,411 ч.

Повышения производительности труда [1]:

ΔПтр=((Тб – Тс)/ Тс) ∙100%    (10.2)

Δ Птр =((0,409 – 0,131)/0,409) ∙100 = 67,97 %

Снижение себестоимости наплавки [1]:

ΔС=Сб – Сс     (10.3)

где Сб, Сс – себестоимость наплавки одной детали соответственно по базовому и сопоставимому варианту, руб

Δ С = ((76,224 – 28,325)/76,224) ∙100 = 62,84 %

Годовая экономия наплавки [1]:

Эс = (Сб – Сс) ∙ П      (10.4)

где П – годовая программа ремонта, П = 4608 деталей.

Эс = (76,224 – 28,325) ∙ 4608=229934,952 р.

Срок окупаемости дополнительных вложений [1]:

Тр=(Кб–Кс)/Эс      (10.5)

где Кб, Кс – капитальные затраты, необходимые для проведения мероприятия соответственно по базовому и сопоставимому варианту, руб

Тр = (64000 –35450)/229934,952 =0,12 года.

Полученное при расчетах значение Тр сравниваем с нормативным [1]:

Тр≤Тн ,      (10.6)

где нормативное значение срока окупаемости Тн = 6,7 года.

0,12 < 6,7.

Предприятию внедрять технологию автоматической наплавки для ремонта не целесообразно.

Годовой экономический эффект, получаемый в результате разработки и внедрения технологии автоматической наплавки [1]:

Э= (Сб + Ен∙Кб) – (Сс + Ен∙Кс)     (10.7)

где Ен – нормативный коэффициент капитальных вложений, Ен= (0,1 – 0,15).

Э = (76,224 + 0,15 ∙ 35450) – (28,325 + 0,15 ∙ 64000) = - 4234,601 р.

Таблица 2 - Основные показатели технико-экономической эффективности

 

Показатели

Базовый вариант

Автоматическая наплавка

Снижение трудоемкости, ч

0,409

0,131

Повышения производительности труда, %

100

67,97

Снижение себестоимости наплавки, %

-

62,84

Срок окупаемости дополнительных вложений, год

-

0,12

Годовой экономический эффект, руб.

-

-4234,601


Заключение

В курсовом проекте разработан процесс ремонта изношенной поверхности фрикционного клина тележки ЦНИИ-Х3 методом ручной дуговой наплавки и автоматической наплавки под плавленым флюсом. Произведен расчет параметров механической обработки, проведен выбор оборудования. Рассчитаны режимы ручной дуговой наплавки и автоматической под плавленым флюсом их себестоимость, годовой экономический эффект, срок окупаемости, проведен выбор оборудования наплавок. Кроме того, ранее были разработаны технологические карты ремонта наклонной поверхности фрикционного клина.


Список используемой литературы

  1. Проектирование технологических процессов ремонта деталей вагонов, часть 1, 2; Г. Ф. Гусев, В. А. Ковалёв, Л. Н. Пасечникова, Омск 1998 г.
  2. Оформление технологических документов на ремонт изделий; Г. Ф. Гусев, Н. Г. Васильев, Омск 1998 г.
  3. Комплектация и оформление технологических документов при ремонте вагонов; Г. Ф. Гусев, В.В.Зубенко, Омск 2006 г.
  4. Шляпин В. Б., Павленко А. Ф., Емельянов В. Ю. «Ремонт вагонов сваркой»: Справочник. – М.: Транспорт, 1983.
  5. Справочник технолога–машиностроителя./ Косилова А. Г., Мещеряков Р. К. 4–е издание, Том 1, М.: Транспорт, 1986, 496 с.
  6. Справочник технолога–машиностроителя./ Косилова А. Г., Мещеряков Р. К. 4–е издание, Том 2, М.: Транспорт, 1986, 496 с.


Приложение А

Комплект чертежей


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11323. Микропроцессор К1810ВМ86 110 KB
  Занятие 2 Микропроцессор К1810ВМ86 Учебные методические и воспитательные цели: 1. Изучить особенности построения универсального 16разрядного микропроцессора К1810ВМ86 и принципы адресации его памяти.. 2. Формировать творческое мышление. 3. Прививать любовь к професси
11324. Применение универсальных микропроцессоров 102 KB
  Занятие 3 Применение универсальных микропроцессоров Учебные методические и воспитательные цели: 1. Изучить принципы построения и работы персонального компьютера и применение его для моделирования различных процессов. 2. Формировать творческое мышление. 3. Прив...
11325. Сигнальный процессор 144 KB
  Занятие 5 Сигнальный процессор Учебные и воспитательные цели: Изучить устройство и принципы функционирования сигнального процессора. Прививать умение выделять главное для качественного конспектирования учебного материала. Прививать интерес к дисцип
11326. Маркетингове дослідження ринку дезінфектантів та антисептиків 776 KB
  Антисептичні засоби для профілактики і лікування місцевих інфекційних захворювань (гнійних ран, опіків, пролежнів, виразок, фурункулів і т. п.) використовувалися з давніх часів. Гіппократ і Ібн Сіна, Парацельс і Гален застосовували в цих цілях бальзамічні мазі, винний і яблучний оцет, вапно, мурашину кислоту і різні спирти.
11327. Локальные вычислительные сети. Сети с шиной и кольцевой структурой 91 KB
  Локальные вычислительные сети. Учебные и воспитательные цели. Изучить и систематизировать знания по основным понятиям локальных вычислительных сетей.. Прививать умение выделять главное для качественного конспектирования учебного материала...
11328. Глобальная сеть Internet 209 KB
  Занятие 2. Глобальная сеть Internet. Учебные и воспитательные цели: 1. Изучить и систематизировать знания по глобальной сети Internet. 2. Прививать навыки активного и целенаправленного изучения учебного материала. 3. Воспитывать высокую воинскую дисциплину исполнительност
11329. Защита информации 151.5 KB
  Лекция 12 Защита информации Проблема защиты информации от несанкционированного неразрешенного доступа НСД заметно обострилась в связи с широким распространением локальных и особенно глобальных компьютерных сетей. Защита информации необходима для уменьшения в
11330. Глобальные сети 73.5 KB
  Глобальные сети Глобальные сети объединяют территориально рассредоточенные компьютеры которые могут находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого в глоб
11331. Операционные системы. Понятие операционной системы 152 KB
  Операционные системы 1. Понятие операционной системы Назначением ЭВМ является выполнение программ. Каждая программа представляет собой набор команд которые определяют порядок действий ЭВМ. Совокупность программ образует программное обеспечение ПО ПК. По функциона...