Восстановление изношенной поверхности двухрядной звёздочки
Работа из раздела: «
Производство и технологии»
/
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Эксрлуатации Горных Машин
Курсовой проект по дисциплине
'Организация и технология ремонта горных машин'
На тему: 'Восстановление изношенной поверхности двухрядной звёздочки'
Преподаватель: Горшков Э.В.
Студент: Толмачев К.А.
Группа: ГМР-09
Екатеринбург 2014г
Оглавление
1. Анализ технического состояния детали
2. Оценка пригодности детали
3. Выбор способа восстановления
4. Разработка технологического маршрута восстановления детали
5. Выбор оборудования, приспособлений и инструмента для механических операций
6. Расчет припусков при восстановлении размеров
7. Расчет режимов восстановления, механической обработки и нормирование операций
7.1 Заваривание шпоночного паза
7.2 Автоматическая наплавка поверхности 1 под слоем флюса
7.3 Токарно-винторезные операции
7.4 Протяжка
Список литературы
зубчатый колесо токарный винторезный
1. Анализ технического состояния детали
1.1. Дана деталь - Зубчатое колесо.
1.2. Рабочие поверхности шестерни выполнены по 8-му и 9-му квалитетам точности.
1.3. Материал детали - сталь 45, без термообработки.
1.4. 'Дефекты':
- поверхность 1 O 48H7 изношена до O 50 мм.
Рисунок 1 - Исходная деталь
2. Оценка пригодности детали
Для поверхности 1 O 48H8 (+0,039) наименьшее значение фактического диаметра по заданию равно dф= 50 мм. Согласно [1, с.9, табл.3], за предельную величину износа вала при посадке H8 следует принять размер, соответствующий 3H8 (+1,17.).
Средний предельный размер Dсрпр=(48+49,17)/2= 48,585 мм. Сопоставляя фактический размер (O 50 мм) с предельным (O 48,585 мм) видим, что фактический размер вышел за рамки предельного и, следовательно, подлежит восстановлению. При этом абсолютный линейный износ отверстия составляет:
Д= dф - dср = 50 - (48+ 48,039)/2 = 1,981 мм.
В целом деталь можно отнести ко 2-й группе (подлежащая ремонту), т.к. поверхность можно восстановить до требуемых размеров с последующей механической обработкой.
3. Выбор способа восстановления
Учитывая габаритные размеры шестерни, материал детали, а также износ поверхностей выберем 3 способа восстановления:
- наплавка электродуговая под слоем флюса;
- наплавка в среде СО2;
- ручная дуговая наплавка;
Выбрав способы восстановления, произведем расчет экономической эффективности по формуле:
где Кд - коэффициент долговечности
Ст - себестоимость восстановления детали
Для сравнения подсчитаем Кт.э. для:
1. Наплавка электродуговая под слоем флюса
Кт.э. = 67 / 0,8 = 83,75 руб/м2
2. Наплавка в среде СО2
Кт.э. = 66 / 0,63 = 104,7 руб/м2
3. Ручная дуговая наплавка
Кт.э. = 100 / 0,4 = 250 руб/ м2
Чем меньше Кт.э., тем лучше, поэтому принимаем восстановление автоматической наплавкой под слоем флюса. Этим способом можно нанести на поверхность детали покрытие из железа толщиной более 2 мм на сторону. По своим свойствам покрытие достаточно близко к среднеуглеродистым сталям.
4. Разработка технологического маршрута восстановления детали
Принимаем следующий технологический маршрут восстановления детали:
- Заваривание шпоночного паза
- Токарно - винторезное (предварительное) растачивание
- Автоматическая наплавка под слоем флюса;
- Токарно - винторезное (черновое, чистовое) растачивание
- Протягивание (отверстия, шпоночного паза)
5. Выбор оборудования, приспособлений и инструмента для механических операций
Выбор оборудования и использование инструмента произведем, в первую очередь, из соображения использования данного оборудования на предприятии. Восстановление и ремонт деталей и узлов является в своем роде единичной продукцией, а в единичном производстве используется универсальное оборудование, режущий инструмент, оснастка при взаимодействии и выполнении работ высококвалифицированными рабочими. При этом заданная точность достигается методом пробных проходов и промеров.
Для автоматической наплавки под слоем флюса выберем источником питания ВДУ-300, автомат АДС-1000-2. Марка электродной проволоки Нп-45.
Марка флюса - АН 8.
Предварительную, черновую и чистовую токарную обработку внутренней цилиндрической поверхности 1 проведем на горизонтально - расточном станке HBM-4 .
Используем резец: Токарный расточной резец
2140 - 0057, ГОСТ 18882 -73
материал Т5К10
угол 600
Область применения: для внутреннего растачивания детали с продольной подачей.
Для придания нужной шероховатости поверхности Ra = 0,8 мкм под посадку на вал, производим протягивание на горизонтально - протяжном станке 7А510. Протяжка 2400-1125 , ГОСТ 20365-74 , 48 мм
Протяжки круглые переменного резания диаметром от 14 до 90 мм. Действующий настоящий стандарт распространяется на протяжки универсального назначения переменного резания, равной стойкости черновой и чистовой частей, предназначенных для обработки цилиндрических отверстий диаметром от 14 до 90 мм
6. Расчет припусков при восстановлении размеров
Определим толщину наращиваемого слоя при восстановлении поверхности 1 (O48H8) на сторону.
t = U + + tпредв. + tчерн. + tчист. + tпрот.
где U - износ поверхности на сторону
U = 1,981/2 ? 0,991 мм
- искажение геометрической формы изношенной поверхности ( = 0)
tчист = 0,2 мм(на диаметр) = 0,1(на сторону) - припуск на чистовую обработку,
tчерн - припуск на черновую обработку.
tчерн = tср + Rz = 0,55 + 0,56 = 1,1 мм
tср = 1,1 мм(на диаметр) = 0,55(на сторону)
tпредв. = 0,15
tпрот. = 0,25...1 мм, принимаю 0,3 мм. (на сторону)
Тогда t = 0,991 + 0,1 + 1,1 + 0,15 + 0,3 = 2,641 мм
Принимаю проволоку диаметром 1,4 мм, и наплавляю её на дефектную поверхность в 2 подхода, припуск оставшейся проволоки (2,8 - 2,641 = 0,16) включаю в черновую механическую обработку !
tчерн = tср + Rz + tпров. = 0,55 + 0,56 +0,16 = 1,26 мм
7. Расчет режимов восстановления, механической обработки и нормирование операций
7.1 Заваривание шпоночного паза
Завариваем шпоночный паз ручной дуговой сваркой электродом типа Э-60 марки УОНИ 13/45 диаметром dэ = 1 мм.
Количество наплавленного металла, г
G = 1,15 L b h г
где 1,15 - коэффициент, учитывающий расход металла на образование
сварного валика и потери;
L - длина шпоночного паза, см. L = 4,8 см;
b - ширина шпоночного паза, см. b = 1 см;
h - высота шпоночного паза, см. h = 1 см;
г - удельный вес стали, г/см3, г = 7,8 г/см3
G = 1,15·4,8·1·1·7,8 = 43,01 г.
Сила тока , А :
I = (20 + 6 dэ) dэ
где dэ - диаметр электрода, мм.
I = (20 + 6·1) 1 = 26 А.
Основное технологическое время на заварку паза
где Кн - удельный коэффициент наплавки, г/А·мин. Кн = 0,2 г/А·мин.
T0 = G/( Кн· I) = 43.01/(0.2·26) = 8,27 мин
Вспомогательное время принимаем Тв = 2 мин.
Прибавочное время, мин :
Тпр = 0,025 (8,27 + 2) = 0,26 мин.
Штучное время, мин :
Тшт = 8,27 + 2 + 0,26 = 10,53 мин
7.2 Автоматическая наплавка поверхности 1 под слоем флюса
Диаметр электродной проволоки - d=1,4 мм. Плотность тока j=80 А/мм2.
Коэффициент наплавки для вибродуговой наплавки бн= 15 г/А?ч
Сила тока I=0.785d2j=0,785·1,42·80=123,1 А
Масса расплавленного металла:
G = I· бн/60 = 123,1·15/60 = 30,77г/мин
Объем расплавленного металла:
Q = G/г,
где г=7,8 г/см3 - плотность расплавленного металла.
Q = 30,77/7,8 = 3,95 см3/мин
Скорость подачи электродной проволоки:
Скорость наплавки:
где К=0,95 - коэффициент перехода метала на наплавленную поверхность;
b=0,985 - коэффициент неполноты наплавленного слоя;
t - толщина наплавляемого слоя, мм;
S=4 мм/об - шаг наплавки.
Число оборотов детали, мин-1:
где Dв - диаметр восстановленной детали, мм
DB = Dизн - t2
DB = 50,3 - 2,82 = 44,7 мм
Основное время для наплавки поверхности 1
где L= мм - длина наплавки;
i - число проходов.
Рассчитаем вспомогательное время:
tв = tyc + tyn + tиз = 0,5 + 0,2*2 + 0,3*2 = 1,5 мин
tyc = 0,5 мин - время на установку, снятие детали
tyn = 0,2 мин - время на приемы управления
tиз = 0,3 мин - время на измерение детали
Штучное время операции:
tшт = tо + tв + tорМ + tп-з =5,12 + 1,5 + 3 + 12= 21,62 мин
где tОРМ = 3 мин - время на техническое обслуживание рабочего места
tп-з = 15 мин - подготовительно-заключительное время.
7.3 Токарно-винторезные операции
а) Предварительное растачивание.
Глубина резания t = 0,15 мм.
Подача S = 0,6 мм/об - выбирается с учетом глубины резания и выбранного режущего инструмента.
Для расчета частоты вращения шпинделя воспользуемся формулой скорости точения. Получив скорость точения и рассчитав частоту вращения шпинделя, примем наиболее близкое из меньших, значение (n), и уже исходя из этого значения найдём необходимую скорость точения заготовки(детали).
Черновая токарная обработка обеспечивает 4--5-й классы точности.
Чистовой токарной обработкой достигается 3 класс точности
Скорость резания
где Сv - коэффициент, Сv = 350
х - показатель степени, х = 0,15
у - показатель степени, у = 0,35
m - Показатель степени, m = 0,35
Т - период стойкости инструмента, Т = 60 мин
Кv - поправочный коэффициент,
Кv = Кмv Knv Kuv = 1,15 1,1 1 = 1,2
где Кмv - коэффициент, учитывающий влияние материала детали
Кмv = Кг (750/в)nv = 1 (750/650)1,0 = 1,15
где Кг - поправочный коэффициент, Кг = 1,0,
nv - показатель степени, nv = 1,0,
в - предел прочности материала детали, в = 650 МПа - для стали 45,
Кnv - коэффициент состояния поверхности детали, Кnv = 1,1
Кuv - коэффициент учитывающий материал инструмента, Кuv = 1,0.
частота вращения шпинделя
где D - диаметр заготовки, мм
Принимаем по станку n = 1250 мин-1 ,
Тогда:
Рассчитаем основное время для точения поверхности 1
Рассчитаем вспомогательное время:
tв = tyc + tyn + tиз = 0,65 + 0,27 + 0,8 = 1,72 мин
tyc = 0,65 мин - время на установку, снятие детали
tyn = 0,27 мин - время на приемы управления
tиз = 0,8 мин - время на измерение детали
tшт = tо1 + tв + tорМ + tп-з = 0,064 + 1,72 + 0,12 + 14= 15,95 мин
где: tОРМ = 0,04 * (t0 + tв) = 0,12 мин - время на техническое обслуживание рабочего места
tп-з=14 мин - подготовительно-заключительное время.
б) Черновое растачивание.
Глубина резания t = 1,26 мм.
Подача S = 0,4 мм/об - выбирается с учетом глубины резания и выбранного режущего инструмента.
Скорость резания
где Сv - коэффициент, Сv = 350
х - показатель степени, х = 0,15
у - показатель степени, у = 0,2
m - показатель степени, m = 0,20
Т - период стойкости инструмента, Т = 60 мин
Кv - поправочный коэффициент,
Кv = Кмv Knv Kuv = 1,0 1,2 1,1 = 1,15
где Кмv - коэффициент, учитывающий влияние материала детали
Кмv = Кг (750/в)nv = 0,9 (750/650)1,0 = 1,0
где Кг - поправочный коэффициент, Кг = 0,9
nv - показатель степени, nv = 1,0
в - предел прочности материала детали, в = 650 МПа - для стали 45,
Кnv - коэффициент состояния поверхности детали, Кnv = 1,2
Кuv - коэффициент учитывающий материал инструмента, Кuv = 1,1
частота вращения шпинделя
где D - диаметр заготовки, мм
Принимаем по станку n = 1250 мин-1 ,
Тогда
Рассчитаем основное время для точения поверхности 1
Рассчитаем вспомогательное время:
tв = tyc + tyn + tиз + tсм = 0,65 + 0,27 + 0,8 + 0,8 = 2,52 мин
tyc = 0,65 мин - время на установку, снятие детали
tyn = 0,27 мин - время на приемы управления
tиз = 0,8 мин - время на измерение детали
tсм = 0,8 мин - время на смену инструмента и изменение оборотов
в) Чистовое растачивание.
Глубина резания t = 0,1 мм.
Подача S = 0,2 мм/об - выбирается с учетом глубины резания и выбранного режущего инструмента.
Скорость резания
где Сv - коэффициент, Сv = 420
х - показатель степени, х = 0,15
у - показатель степени, у = 0,20
m - показатель степени, m = 0,20
Т - период стойкости инструмента, Т = 60 мин
Кv - поправочный коэффициент,
Кv = Кмv Knv Kuv = 1,0 1,0 1,0 = 1,0
где Кмv - коэффициент, учитывающий влияние материала детали
Кмv = Кг (750/в)nv = 1 (750/650)1,0 = 1,15
где Кг - поправочный коэффициент, Кг = 1,0,
nv - показатель степени, nv = 1,0,
в - предел прочности материала детали, в = 650 МПа - для стали 45,
Кnv - коэффициент состояния поверхности детали, Кnv = 1,0,
Кuv - коэффициент учитывающий материал инструмента, Кuv = 1,0.
Полученную скорость умножим на коэффициент 0,9 т.к. показатели
брались для точения V=280 м/мин
частота вращения шпинделя
где D - диаметр заготовки, мм
Принимаем по станку n = 1600 мин -1,
Тогда
Рассчитаем основное время для растачивания
Штучное время операции:
tшт = tо1+ tо2 + tв + tорМ + tп-з = 0,096 + 0,15 + 2,52 + 0,12 + 14= 16,89 мин
где: tОРМ = 0,04 * (t0 + tв) = 0,12 мин - время на техническое обслуживание рабочего места
tп-з=14 мин - подготовительно-заключительное время.
7.4 Протяжка
Глубина резания t = 0,3 мм.
Подача выбирается в таблицах справочников в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах от 0,01 до 0,3 мм
Подача S = 0,15 мм/об
Скорость резания
где Сv - коэффициент, Сv = 350
у - показатель степени, у = 0,45
m - показатель степени, m = 0,5
Т - период стойкости инструмента, Т = 100-500 мин (200)
Рассчитаем основное время для точения поверхности 1
Где: L- длина рабочего хода протяжки;
L = lР + lЗН + lД + lДОП = 900 мм (по ГОСТ 20365-74)
k - коэффициент, учитывающий время обратного хода протяжки. (k = 1,2 - 1,5).
Рассчитаем вспомогательное время:
tв = tyc + tyn + tиз = 0,65 + 0,27 + 0,8 = 1,72 мин
tyc = 0,65 мин - время на установку, снятие детали
tyn = 0,27 мин - время на приемы управления
tиз = 0,8 мин - время на измерение детали
Список литературы
1. Вереина Л.И. 'Справочник токаря'
2. Дмитриев В.Т, Боярских Г.А. 'Проектирование технологических процессов восстановления деталей и ремонтных баз горных предприятий'. 2001 г; 140 стр.
3. Глинникова Т.П., Волегов С.А. 'Изучение геометрии режущего инструмента и выбор режима резания. Часть 1'. УГГУ, 2006 г: 106 стр.
4. Глинникова Т.П., Волегов С.А. 'Изучение геометрии режущего инструмента и выбор режима резания. Часть 2'. УГГУ, 2006 г: 72 стр.
5. 'Обработка металлов резанием. Справочник технолога'. Под ред. Панова А.А. 1988 г.
6. Хазин М.Л; Волегов С.А; 'Методические указания по выполнению самостоятельной работы и специальной части ВКР'. УГГУ, 2006, 48 стр.
