Обоснование метода восстановления

3.5.2.1. Определяем величину износа заданной детали (одной поверхности), вид износа. Определяем величину предварительной механической обработки в целях выравнивания формы поверхности и снятия деформированных слоев поверхности.

Рассчитываем окончательный размер изношенной поверхности. Производим расчет на возможность восстановления по прочностным характеристикам.

Допускаемые износы деталей.

Установить точно величины предельных износов для всех многочисленных видов деталей в станках и машинах самых разнообразных типов и назначений, исходя из предъявляемых к ним специфических требований, задача трудная.

Однако по опыту передовых предприятий сложились определенные усредненные данные [4].

Износ направляющих считают предельным:

- для станков повышенной точности (прецизионных) 0,02-0,03 мм на длине 1000 мм;

- для станков нормальной точности 0,1-0,2 мм на длине 1000 мм.

Допустимый износ шеек шпинделей (0,01-0,05 мм) зависит от точностных требований, предъявляемых к станку.

Износ шеек валов под подшипники качения не должен превышать 0, 01-0,02 мм, а износ шлицов по ширине 0,1-0,15 мм.

Износ шеек валов, работающих в подшипниках скольжения (втулках) без компрессионных устройств, в коробках подач, в фартуках и других подобных механизмах, допускается в пределах 0,001-0,01 диаметра вала в зависимости от его точности, таблица 3.5.1.

Таблица 3.5.1

Диаметр вала	Механизмы неответ-ственные	Механизмы ответственные, работающие при частоте вращения вала, об/мин
Менее 1000	Более 1000
При удельной нагрузке, Па
До 30	Св. 30	До30	Св 30
50-80	0,5	2,0	1,0	3,0	1,5
80-120	0,8	2,5	1,5	3,5	2,0
120-180	1,2	3,0	2,0	4,0	2,5
180-260	1,6	4,0	2,5	6,0	3,5
260-360	2,0	5,0	3,0	7,0	4,5

 

Допуски износа зубьев по толщине в зубчатых передачах приведены в таблице 3.5.2.

 

 

Таблица 3.5.2

Режим работы	Окружная скорость, м/с	Максимальный предельный износ в % к номинальной толщине зуба на начальной окружности
малом	среднем	капитальном
Передача мощности в одном направлении без ударной нагрузки	До 2
2-5
Св. 5
Передача реверсивная при ударной нагрузке	До 2
2-5
Примечание. Для чугунных зубчатых колес указанные здесь данные уменьшаются на 30 %

 

При ремонте допускаются следующие предельные размеры уменьшения:

-диаметр резьбы ходовых винтов – 8% номинального диаметра;

-диаметры шеек валов, шпинделей и осей -5 -10 % номинального диаметра;

-толщина стенок полых шпинделей и осей -3 -5 %;номинальной толщины.

3.5.2.2. Производим сравнительный анализ технологических возможностей вариантов восстановления:

- механический способ;

- сварка и наплавка;

- электролитический;

- электромеханический;

- восстановление полимерными материалами и т.д.

Выбираем два наиболее целесообразных способа восстановления заданной поверхности детали.

3.5.2.3. Производим сравнительный расчет относительной себестоимости выбранных вариантов по формуле:

 

С_z = С_bz × (1 + £_z)/ P_z, где: 3.10

 

С_bz – стоимость восстановления;

£_z – коэффициент, учитывающий возможные потери при неожиданном отказе;

P_z – показатель относительной долговечности.

 

С_bz = С₁ + С₂ + С₃ + С₄, где: 3.11

 

С₁ – заработная плата (в рублях);

С₂ – стоимость материалов;

С₃ – стоимость затрачиваемой электроэнергии;

С₄ – накладные расходы.

 

P_z = Σ f_zn × K_zn = f_z1× K_z1 + f_z2 × K_z2 + f_z3 × K_z3 + f_z4 × K_z4 , где: 3.12

 

f_zn – коэффициент вероятности отказа (f_z1 =0,72, f_z2 = 0,18, f_z3 = 0,06, f_z4 = 0,04);

K_z1 – коэффициент долговечности по износостойкости;

K_z2 – коэффициент долговечности по прочности;

K_z3 – коэффициент долговечности по усталостной прочности;

K_z4 – коэффициент долговечности по сцепляемости с основным металлом.

Коэффициенты K_z для различных способов восстановления приведены в таблице 3.5.3.

Таблица 3.5.3 Относительная долговечность деталей при восстановлении различными способами

Способы восстановления	Коэффициент относительной долговечности восстановления деталей Кzn
По износостойкости Кz1	По прочности Кz2	По усталостной прочности Кz3	По сцеплению с основным металлом Кz4
Ручная сварка и наплавка: - электродуговая; - газовая; - аргонодуговая.	0,7 0,7 0,7	0,95 0,9 0,95	0,6 0,7 0,7	1,00 1,00 1,00
Механизированная сварка и наплавка: - в среде углекислого газа; - под слоем флюса; - в среде пара; - вибродуговая	0,72 0,91 0,9 1,00	0,95 0,95 0,95 0,9	0,9 0,87 0,75 0,52	1,00 1,00 1,00 0,98
Другие способы: - хромирование; - осталивание; - никелирование; - металлизация напылением; - пластическая деформация; - постановка дополнительной детали; - механическая обработка.	1,67 0,91 0,87 0,55 1,00 0,9   0,95	0,95 0,95 0,95 0,85 0,9 0,75   0,8	0,97 0,82 0,74 0,6 1,00 0,9   0,9	0,82 0,65 0,7 0,1 1,00 1,00   1,00

 

 

£_z = а₁ × f_z1 × Ќ_z1 + a₂(f_z2 × Ќ_z2 + f_z3 × Ќ_z3 + f_z4 × Ќ_z4), где 3.13

 

а₁ = 1, a₂ = 10,

Ќ_z1 = (1 - K_z1), Ќ_z2 = (1 - K_z2), Ќ_z3 = (1 - K_z3), Ќ_z4 = (1 - K_z4). 3.14

3.5.2.3.1 Производим расчет механических показателей относительной долговечности (P_z) и коэффициенты, учитывающие возможные потери при неожиданном отказе (£_z) для обоих вариантов.

3.5.2.3.2 Производим расчет площади восстанавливаемой поверхности.

В виде примера для тел вращения:

 

S = П × D² × L /4, где: 3.15

 

D – диаметр восстанавливаемой поверхности;

L – длина восстанавливаемой поверхности.

3.5.2.3.3 Производим расчет объема расходуемого материала.

 

V = S × h_k (дм³), где: 3.16

 

h_k – толщина наносимого слоя (толщина втулки), с учетом последующей механической обработки (для каждого варианта в отдельности).

3.5.2.3.4 Производим расчет массы наносимого материала.

 

G = V × ρ, где: 3.17

 

ρ – коэффициент удельной плотности материала, таблица 3.5.4.

 

Таблица 3.5.4- Плотность материалов

Наименование материала	Плотность, кг/мм3
Сталь	7,8·10-6
Чугун	7,1·10-6
Бронза	8,8·10-6

 

3.5.2.3.5 Определяем трудоемкость операций нанесения слоя металла (изготовления втулки).

 

T_k = T_ko × S × h_k / H_k, где: 3.18

 

T_ko – приведенная трудоемкость, чел час;

H_k – рациональная толщина покрытия (после окончательной обработки);

3.5.2.3.6 Определяем трудоемкость операций последующей обработки (по необходимости). Формула аналогичная.

3.5.2.3.7 Расход силовой электроэнергии на восстановление определяем по формуле:

 

Э = Э_ко × S × h_k / H_k, где: 3.19

 

Э_ко – приведенный расход электроэнергии на восстановление и последующую обработку

3.5.2.3.8 Расход силовой электроэнергии на последующую обработку определяем по формуле:

 

Э = Э_ко × S × h_k / H_k, где: 3.20

 

Э_ко – приведенный расход электроэнергии на последующую обработку.

3.5.2.3.9 Затраты связанные с заработной платой рабочих, занятых на восстановлении определяем по формуле:

 

С₁ = Σ (T_k × R_n), где: 3.21

 

R_n – часовая тарифная ставка рабочих, руб.(по всем выполняемым операциям.

3.5.2.3.10 Определяем затраты, связанные с расходом материалов

 

С₂ = Σ (G_n × А_n), где: 3.22

 

G_n – вес каждого из использованных материлов;

А_n – средняя стоимость 1 кг. материала.

3.5.2.3.11 Стоимость затраченной силовой электроэнергии

 

С₃ = Σ (Э_n × А_э), где: 3.23

 

Э_n – затраченная электроэнергия на восстановление и каждую дополнительную операцию;

А_э – стоимость 1 кВт.ч. электроэнергии.

3.5.2.3.12 Накладные расходы

 

С₄ = J × С₁, где: 3.24

 

J – коэффициент, равный 2….2,5.

3.5.2.3.13 Определяем относительную стоимость каждого из рассматриваемых способов восстановления и сравниваем. Расчет по каждому варианту проводим отдельно.