--PAGE_BREAK--В связи с этим можно предложить реконструкцию участка по ремонту блок-картеров при неизменной производственной площади. Так как на заводе есть резерв площади и оборудование очень рассредоточено, то существует условие организации дополнительного участка по восстановлению деталей методом газопламенного напыления.
Организация этого участка дает резервы для увеличения программы ремонта, а также снижения трудоемкости ремонта.
2. Обзор литературы
2.1 Анализ существующих методов наращивания изношенных посадочных мест коренных опор блока
Основная причина отказа неподвижных сопряжений машин – нарушение неподвижности посадки.
Износ посадочных отверстий вследствие приваривания вкладышей коренных подшипников блока является причиной неравномерности крутящего момента, возрастания динамических нагрузок, увеличения вибраций, снижающих долговечность не только подшипников, но и все сборочной единицы.
Рассмотрим некоторые наиболее распространенные виды восстановления посадочных мест блока, а так же некоторые перспективные виды наплавки, которые обеспечивают в будущем широкое применение в ремонтном производстве.
а) Сущность способа восстановления контактной приваркой стальной ленты заключается в том, что на изношенную поверхность детали накладывают стальную ленту и приваривают ее электрической контактной шовной сваркой.
Предварительная обработка изношенных посадочных отверстий в блоке производится на радиально-сверлильном станке. Предварительно в расточенные посадочные отверстия вставляют отрезок ленты по ширине гнезда. Толщину привариваемой ленты в зависимости от величины износа принимают от 0,4 до 0,8мм. В отверстие корпусной детали, закрепленной на станине станка, вводят на глубину наложения первого шва сварочный ролик.
Включают насос охлаждающей жидкости ролика, вращения шпинделя станка, пневмопривод и сварочный ток. При этом сварочный ролик обкатывает с определенным давлением стальную ленту, накладывая кольцевой сварной шов. Определенный шаг сварных точек обеспечивает герметичность шва по всему параметру гнезда. Наложение шва заканчивается после перекрытия его начала на 5 – 6 точек.
Процесс приварки ленты ведут при напряжении 4-5 В, при сварочном токе 7,5 – 8,0 кА, цикле сварки 0,24 с., усилия прижатия роликов 1,8-2,0 кН, скорости сварки 0,58 м/мин, расходе охлаждающей жидкости 1-1,5 л/мин.
Контактная сварка чугунной детали и стальной ленты не приводит к значительным напряжениям в сварном соединении, так как процесс образования сварной точки длиться 0,05-0,1 с. и происходит при высоких скоростях нагрева и под воздействием давления, способствующего уплотнению металлов.
б) Способ детонационного напыления заключается в следующем: в рабочую камеру детонационной установки подаются горячая смесь и напыляемый порошок с помощью электрической искры смесь поднимается, из рабочей камеры по отвалу пламя распространяется с возрастающей скоростью до возникновения детонационной волны. Скорость распространения детонации 1000…3500 м/с, зависит от характеристик горючей смеси.
При исследовании продуктов детонации последние увлекают за собой частицы порошка, которые, кроме кроме тепловой получают и кинетическую энергию. Скорость выноса порошка 600…1000 м/с. Установленная по пути потока газов и порошка изношенная поверхность покрывается частицами напыляемого материала. Особенностью детонационного напыления является меньший нагрев частиц, и их более высокая скорость по сравнению, например, с плазменным напылением.
Недостатками этого способа являются: нагрев детали до 200-250 0С, при этом могут возникнуть внутренние напряжения; высокая себестоимость восстановления деталей; повышенный шум; объемные габариты; низкая производительность (расход порошка 1,8 кг/ч).
в) Плазменная наплавка.
В качестве источника тепловой энергии при плазменной наплавке применяется струя плазмы. Плазма представляет собой полностью или частично ионизированный газ, нагретый до очень высокой температуры и обладающий свойством электропроводимости. Плазменную струю получают в специальных устройствах, которые называют плазмотронами или плазменными горелками. В качестве плазмообразующего газа применяют аргон, азот, гелий, водород и их смеси. Аргонная плазменная струя имеет наибольшею температуру (до 15÷20 тыс. 0С) и сверхзвуковую скорость истечения до 1000-1500 м/с. Присадочный материал при плазменной наплавке вводится в сварочную ванну в виде порошка или проволоки. Для того чтобы получить плазменную струю между анодом и катодом, возбуждают электрическую дугу, и в зону горения вводят плазмообразующий газ, который проходя через дуговой промежуток, нагревается до высокой температуры и ионизируется, т.е. распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы. Высокая концентрация тепловой энергии в плазменной струе, стабильность дугового разряда, возможность раздельного регулирования степени нагрева основного и присадочного материалов обуславливают преимущества применения плазмы при наплавке детали.
К преимуществам данного способа наплавки относятся возможность регулирования в широких пределах физико-механических свойств покрытий в зависимости от материала восстанавливаемых деталей и высокая производительность (около 3…8 кг/ч).
Недостатками плазменного способа наплавки несомненно является высокая стоимость оборудования и его эксплуатационные затраты, сопровождается сильным ультрафиолетовым излучением.
г) Газопламенное напыление.
Способ основан на нанесении покрытия на деталь напылением газовой струей порошка, нагретого пламенем газа до жидкого или вязкотекучего состояния. Порошок подается в зону плавления с помощью трансформирующего газа.
Подготовка деталей: перед нанесением покрытия поверхность детали обезжиривают. Для напыления тугоплавких материалов применяют установку УЛН-8-64, которая состоит из распылительной головки, автономно расположенного питателя и вспомогательного оборудования. Она работает на оцителено-кислородном пламени. Трансформирующим газом служит кислород.
Метод газопламенного напыления обладает преимуществом перед плазменной: используются различные типы газопламенных пистолетов гораздо меньших размеров чем плазмотроны, отсутствие электродов и высокого напряжения, отсутствие возбуждающих газов. Стоимость оборудования и затраты на эксплуатацию при этом ниже.
д) В ремонтном производстве применяют также местные осаждения при неподвижном электролите. Отверстие герметизируют снизу, заливают в него электролит, устанавливают анод и подключают к источнику тока. Само отверстие служит ванночкой. Этот способ часто применяют для восстановления посадок под подшипники в корпусных деталях.
Железнение проводят в электролите при катодной плотности тока 10…20 А/дм2. Его предварительно нагревают до температуры 50…60 0С и заливают в местную ванну. В дальнейшем ее поддерживают на уровне 60…90 0С за счет выделения теплоты при электролизе.
Иногда анодные травления поверхности проводят непосредственно в электролите железнение: включают ток обратной полярности (“+” на деталь и “-” на анод) и травят при плотности тока10-15 А/дм2 в течение 1…1,5 мин. Затем переключают полярность (“-” на деталь и “+” на анод) и выполняют железнение необходимой толщины.
Преимущества железнения: возможность регулирования твердости покрытия в широких пределах от НВ 150 до НВ 600, дешевизна и доступность применяемых исходных материалов.
Недостаток процесса: нестабильность процесса по кислотности электролита и необходимость подогрева при горячем остапивании большая трудоемкость.
В данном разделе были рассмотрены основные из применяемых способов наплавки изношенных деталей машин, приведены их достоинства и недостатки в отношении качества наплавляемого материала. Так же были рассмотрены некоторые виды наиболее перспективных в будущем видов наплавки.
Целью данного дипломного проекта является выбор наиболее приемлемого для данного предприятия вида автоматической наплавки для восстановления изношенных посадочных мест коренных подшипников и проектирование участка для наплавки указанного вида работы.
3. Исследование дефектов блок-картера
Самые распространенные дефекты блок-картера следующие: трещины перемычек между цилиндрами; трещины в стенках водяной рубашки; износ, отклонение от соосности гнезд вкладышей коренных подшипников; износ торцевых поверхностей коренных опор под упорные полукольца; коробление привалочной плоскости, сопрягаемой с головкой цилиндров; износ гнезд под втулки распределительного вала; износ резьбы (срыв, залом шпилек) в теле блока; износ отверстия под толкатель.
Коренные опоры блока являются наиболее изнашиваемыми его частями. Они работают в условиях динамических нагрузок. Поэтому возникает необходимость в улучшении условий работы и факторов влияющих на качество ремонта при восстановлении блока цилиндров картера.
В листе графической части дипломного проекта приводятся результаты исследования поступающих в ремонт блок-картеров на наличие дефектов, а также их частость.
Исследования проводились на выборке из 30 блок-картеров. Сбор данных проводился на авторемонтном заводе. Полученные результаты по частоте дефектов блок-картера приведены в таблице 3.1 и на листе графической части.
Таблица 1.3 – Дефекты блок-картера их частость.
Наименование дефектов
Частость, %
Трещины перемычек между цилиндрами
Трещины в стенках водяной рубашки
Износ или несоосность гнезд вкладышей коренных подшипников
Коробление привалочной плоскости, сопрягаемой с головкой цилиндров
Износ гнезд под втулки распределительного вала
Износ резьбы в теле блока
Износ отверстия под толкатель
Износ торцевых поверхностей коренных опор под упорые кольца
34
60
100
77
41
88
25
71
Анализируя полученные данные мы видим, что наиболее часто изнашиваются гнезда вкладышей подшипников – 100%, а износ и срыв резьбы в теле блока – 88% и коробление привалочной плоскости, сопрягаемой с головкой цилиндров – 77%.
В этом разделе были описаны, приведенные нами научные исследования изучения дефектов блок-картера, которые наиболее часто встречаются.
4. Технологическая часть
4.1 Характеристика восстанавливаемой детали
Коренные опоры блок-картеров у дизельных двигателей входят в общую сложную отливку из серого мелкозернистого чугуна С418 и С421, обладающих высокими литейными и механическими качествами. Они относятся к неподвижным элементам механизма, образующего корпус двигателя и обеспечивающего жесткое крепление коренных подшипников скольжения, тем самым, образуя устойчивую работу всему кривошипно-шатунному механизму. Элементом коронной опоры двигателя является разъемная крышка коренного подшипника.
Все поверхности посадочных мест коренных опор двигателя сопрягаются с опорным шейками коленчатого вала через подшипники скольжения – коренные вкладыши. Гнезда под вкладыши имеют шероховатость поверхности и должны соответствовать Rа = 1,25мКм.
4.2 Выбор рационального способа восстановления коренных опор
Рациональный способ восстановления коренных опор определяют, пользуясь критериями: технологическим (применяемости), техническим (долговечности) и технико-экономическим (обобщающим).
4.2.1 Технологический критерий
Технологический критерий характеризует возможность применения нескольких способов восстановления, исходя из конструктивно-технических особенностей детали. К числу конструктивно-технических особенностей относятся: геометрическая форма и размеры, матириал, термическая или другой вид обработки, твердость, шероховатость поверхности и т.д.
По техническому критерию для восстановления коренных опор блока подходят следующие способы:
— детонационное напыление;
— плазменная наплавка;
— газопламенное напыление;
— местное осождение.
4.2.2 Технический критерий
Технический критерий оценивает каждый способ (выбранному по технологическому критерию) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления свойств поверхности, т.е. обеспечение работоспособности за счет долговечности, сцепляемости, износостойкости и достаточной твердости покрытия восстанавливаемой детали.
Для каждого выбранного способа проводится комплексная качественная оценка значения коэффициента долговечности КД.
По техническому критерию, для восстановления посадочных мест коренных опор блока, больше подходит метод газопламенного напыления.
4.2.3 Технико-экономический критерий
Технико-экономический критерий связывает стоимость восстановления детали и ее долговечности после устранения дефектов.
Технико-экономический критерий оценивают по формуле В.А. Шадричева
КТ = Св/КД
где КТ – коэффициент технико-экономического критерия (эффективности);
Св – себестоимость восстановления 1 м2 изношенной поверхности, руб/м2;
КД – коэффициент долговечности при восстановлении.
Эффективным считается способ, у которого КТ min.
По технико-экономическому показателю, более эффективным методом восстановления посадочных мест коренных опор блока является газопламенное напыление, т.к. КТ наименьший. Все расчетные данные сведены в таблице 4.1
Таблица 4.1 – Оценочные критерии различных видов наплавки
Способ восстановления
КД
Св,
руб/м2
КТ
Детонационное напыление
Плазменное напыление
Газопламенное напыление
Местное осаждение
0,61
0,78
0,86
0,56
263
245
290
322
431
314
249
575
4.3 Анализ предлагаемого технического восстановления блок-картера
4.3.1 Мойка
Мойка блока производится после его разборки на участке комплектовки.
Блок помещают в моечную машину ОМ-4610. В ней осуществляется промывка масляных каналов от загрязнения и отложения на стенках каналов. Очистка масляных каналов посадочных мест является одной из важнейших операций ремонта, т.к. от величины отложения масляных каналах зависит межремонтный ресурс посадочных мест блока. Очистка производится раствором “Лабомид-209” ТУ38-10738-80. Применяются следующие параметры очистки:
1. Температура моющего раствора Т = (85±5) 0С;
2. Давление подаваемой жидкости Р = (0,4÷0,8) мПа;
3. Время воздействия раствора t = 10-15 мин;
4. Концентрация раствора составляет 20÷30 г/л;
После очистки коленчатый вал поступает на пост дефектовки, где производится его дефекация.
4.3.2 Дефектовка
Контроль и установление дефектов начинают в визуального осмотра блока, далее идет проверка на магнитном дефектоскопе МД-50П. Для контроля гнезд вкладышей коренных подшипников применяют нутрометр НИ 100-160.
Основные дефекты и способы их устранения приведены в таблице 4.2
Таблица 4.2 – Основные дефекты и их устранение
Наименование дефекта
Способ устранения дефекта
Задиры, прижоги, износ или отклонение от соосности гнезд вкладышей коренных подшипников
Коробление поверхности сопряжения плоскостей разъема блока цилиндров с головками цилиндров
Износ торцевых поверхностей коренных опор под упорные полукольца
Износ и срыв резьбы в теле блока
Наплавить посадочные места до номинального размера
Шлифовать поверхность до устранения коробления
Шлифовать поверхности
Поставить ввертную втулку или разварить нарезать резьбу
4.4 Ремонт посадочных отверстий блок-картера
В настоящее время разработаны технологические процессы и комплекты оснастки для высококачественного восстановления блок-катреров автотракторных двигателей. Технологическими процессами предусмотрено устранение всех дефектов в соответствии с техническими требованиями на капитальный ремонт двигателя. Разработанная оснастка позволяет качественно восстанавливать посадочные отверстия в блоке, обеспечивая высокий межремонтный ресурс двигателя.
а) Ремонт коренных опор блока
Для коренных опор и опор распредвалов блока характерны следующие дефекты: отклонение в диаметре; нарушение соосности; проворот коренных вкладышей и аварийный износ послетей блока; ослабление посадки, трещины и изломы крышек коренных подшипников; износ отверстий под втулки распределительного вала.
Причины этих дефектов: из-за деформации блока цилиндров происходит нарушение соосности коренных опор. Как правило, естественные износы коренных опор двигателей не наблюдаются. Но им присущ такой характерный дефект как аварийные износы от проворотов коренных вкладышей. Обычно это происходит так; сначала каленвал какой-либо коренной шейкой схватывается со вкладышем, затем наступает его заклинивание, которое сопровождается поворотом вкладыша в опоре. При провороте вкладышей часто наблюдаются аварийные износы опор (задиры). Износы от проворотов вкладышей составляет 0,2-0,6 мм. В итоге посадочные места (постели) под вкладыши восстанавливают газопламенным напылением. На сначала аварийно-изношенные коренные опоры растачиваются под ремонтный размер, увеличенный против номинальных на 0,5-1,0 мм на диаметр.
продолжение
--PAGE_BREAK--При отклонении в диаметре или соосности больше чем на 0,03 мм блок подлежит ремонту методом расточки отверстий в линию со смещением оси. При этом соблюдается следующая последовательность: расточка, дробеструйная обработка поверхности детали, обезжиривание и газопламенное напыление.
Изношенные посадочные места коренных опор и отверстия под втулки распределительного вала восстанавливаются на горизонтально-расточном станке, одновременно двумя борштангами со совмещенными резцами. Резцы на борштангах выставляются с помощью индикаторного приспособления под размер: для расточки постелей блока цилиндров под вкладыши коренных подшипников 100,5 мм; для расточки втулки распредвала передней 53,6 мм, средней 53,8 мм и задней 41,6 мм.
После этого посадочные места подвергаются напылению, как одному из способов восстановления, при которой покрытия наносится на поверхность постелей блока газовой струей порошка, нагретой пламенем газа до жидкого состояния. Расплавленный металл распыляется струей газа на частицы размером 3…300 мкм, со скоростью 100-300 м/с наносится на поверхность.
К положительным сторонам газопламенного напыления можно отнести: получение покрытий любой толщины максимум до 4,0 мм; получение любой твердости и прочности нанесенного слоя; возможность регулирования в широких пределах физико-механических свойств покрытий в зависимости от материала восстанавливаемой детали.
Однако у способа существуют следующие недостатки: наносимые покрытия, растрескиваются во время напыления или во время охлаждения, расслаиваются во время обработки резанием. Все эти дефекты могут появиться из-за неправильно выбранных режимов нанесения покрытия, плохого обезжиривания поверхности перед напылением, неправильно выбранного порошка для металлизации, вследствие чего происходит плохое сцепление наносимого слоя с металлической основой.
В разработанной технологической карте принят данный способ с некоторыми усовершенствованиями, которые позволяют избежать перечисленные выше дефекты покрытия и заключаются в следующем: к способам защиты поверхностей от коррозионно-усталосного разрушения технологически относятся в первую очередь различные технологические обработки поверхностей, повышающие их усталостную прочность и защищающие от коррозионного воздействия окружающей среды. Эффективны способы механической, термической и химико-термической обработки. По этому, в данном технологическом процессе, после подготовительной расточки отверстий перед процессом напыления введен процесс дробеструйной обработки посадочных отверстий подшипников. Процесс основан на явлении упрочнения металла пластическим деформированием. Например, обработка поверхности дробью диаметром 1,6 мм в течение 2 минут может повысить износостойкость в условиях фреттинг-коррозии почти втрое. Увеличение износостойкости поверхности при упрочнении пластическим деформированием объясняется уменьшением пластичности поверхности слоя, превращением остаточного аустенита в мартенсит, наличием остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое.
Дробеструйная обработка проводится с дополнительной целью как можно больше увеличить шероховатость поверхности для повышения качества сцепяемости напыленного металла с чугунной основой блок-картера.
Дробеструйную обработку проводят при помощи разработанного приспособления. Оно представляет собой дробеструйную камеру, внутри которой находится дробеструйный пистолет. Блок помещают внутрь камеры и производят обработку посадочных отверстий дробью, вылетающей из сопла пистолета с большой скоростью. В качестве дроби используют образивный материал, применяемый для изготовления шлифовальных кругов, например, белый электрокорунд 2,4 А с размером зерна 1500…2000 мкм по ГОСТ 3647-80.
После дробструйной обработки проводится обезжиривание посадочных мест подшипников перед напылением для удаления любых видов загрязнений. Обезжиривание проводят в специальной ванне, внутрь которой помещается блок. В качестве реактива применяются растворитель №646, который наносится на обрабатываемую поверхность ватным тампоном.
Затем, восстанавливаемый блок устанавливается на стол для наплавочных работ. Для усовершенствования и облегчения выполнения процесса вместо громоздких газоструйных металлизаторов предусматривается применение газопламенной порошковой горелки “Искра-1В” конструкция Железногорского завода “Ренмашпомирент”.
Горелка “Искра-1В” газопламенная порошковая предназначена для нанесения износостойких и защитных покрытий порошковыми материалами на поверхности изделий, к которым предъявляются повышенные требования в отношении износостойкости, жаростойкости и коррозийной стойкости.
Технические характеристики газопламенной порошковой горелки “Искра-1В”.
1. Производительность 1,5 кг/час;
2. Рабочее давление газов, мПа
ацетилен ГОСТ 5457-75 – 0,70…0,10
кислород ГОСТ 5583-78 – 0,40…0,45
воздух (аргон, азот)
3. Расход газов, л/мин.
ацетилен – 10…15
кислород – 20…23
4. Емкость съемного бункера порошка, л – 0,35…0,50
Конструкция горелки предусматривает разогрев пламени до 45000С и обжим его струей воздуха для более точной подачи газовой струи.
Для наплавки используются композиционные порошки
ПТ–Ю 5 Н и ПТ–Ю 10 Н
ПТ–Ю 5 Н: состав – Ni +5,2;
твердость – НВ 210;
прочность – 55 мПа;
Свойство порошка и покрытий: Экзотермически реагирующий порошок, образующий соединения Ni–. Гарантируются регламентированный тепловой эффект и хорошая текучесть через отверстия 1,7 и 2,5 мм. Хорошая износостойкость в сочетании с коррозионной стойкостью и сопротивлением ударным нагрузкам.
ПТ–Ю 10 Н: состав – Ni +9;
твердость – НВ 170;
прочность – 55 мПа;
Применяют эти порошки в качестве подслоя для нанесения более твердых покрытий и для восстановления. Порошки на основе самофлюсующихся сплавов – для создания износостойких рабочих слоев восстановление и упрочнения посадочных мест и уплотнений деталей.
После напыления необходимо провести обработку напыленных посадочных мест до номинального размера.
После расточки проводится контроль восстановленных посадочных мест индикаторным нутромером.
б) Сравнительно распространенным и хроническим дефектом блоков цилиндров быстроходных дизелей является коррозионно-кавитационные разрушения нижних посадочных мест под гильзы. Технологичность ремонта с таким дефектом зависит от конструктивного исполнения. Предпочтительно когда уплотнительные кольца расположены в каналах выполненных в блоке цилиндров, а не в каналах на гильзах цилиндров, так как надежность уплотнения в первом варианте выше.
В настоящее время применяют следующие способы устранения коррозионно-кавитационных разрушений нижних посадочных мест в блоках и гильз:
1) нанесение полимерных специальных композиций;
2) газопламенное напыление;
3) установка ремонтных втулок;
4) пайка;
5) изготовление в блоке новой канавки ниже или выше первоначальной;
6) расточка существующей канавки до устранения кавитационных раковин и установка утолщенного уплотнительного кольца;
7) применения специальных охлаждающих жидкостей или присадок к ним.
Верхние посадочные места в блоках под гильзы кавитационным разрушения не подвергаются. Их только защищают двух ярусной разверткой от образования копоти.
в) Ремонт блоков с трещанами нижних перемычек между цилиндрами осуществляют в следующей последовательности. Зачищают поверхность перемычки от посадочного места в блоке под гильзу до постели от капиль и литейной корки до блеска на 10-15 мм с каждой стороны машинами ИП2009А с кругами ПП 80×20×20, продувают сжатым воздухом, обезжиривают бензином БР-1 “Галоша”. Устанавливают блок горизонтально наносят на трещину 2-3 капли герметика АН-IV в зоне канавки под уплотнительное кольцо. Через 15-20 мин. наносят защитный состав из 70% кальцита и 30% прокаленной буры валиком в 2-3 мм. Заваривают одиночными поперечными валиками, затем с обоих сторон перемычки продольным сплошным швом окончательно поперечными уплотняющими валиками проволокой ПАНЧ-11 с прямой полярностью.
г) Резьбовые соединения предназначены для обеспечения жесткости стыка и герметичности сопряжения, а также предохранения деталей от осевого перемещения. Основными их дефектами являются: срыв резьбы, заломы шпилек и болтов, износ резьбы, сломы резьбовых отверстий. При заломах шпилек (болтов) и их центре сверлят отверстия на всю длину, забивают в нее экстрактор и вывинчивают. Если ест возможность к заломанной шпильке навернуть гайку, то следует этим воспользоваться и затем торцевым ключом удалить гайку вместе со шпилькой. Ремонт резьбы повторной прогонкой приводит к снижению ее прочности. Поврежденные или изношенные резьбовые отверстия ремонтируются установкой резьбовых спиральных вставок. Отверстие рассверливают под ремонтный размер и нарезают новую резьбу увеличенного диаметра сохраняя первоначальный шаг. В подготовленные отверстия вставляют спиральную вставку, а затем ввертывают шпильку номинального размера. Использование спиральных пружинных вставок из нержавеющей стали позволяет повысить прочность резьбовых соединений на 20-30% по сравнению с новыми.
д) Изношенные внутренние поверхности отверстий под толкатели восстанавливают развертыванием под ремонтный размер на вертикально-сверлильном станке.
4.5 Проектирование участка по восстановлению блок-картеров
Было принято решение спроектировать участок по ремонту блок-картеров автотракторных двигателей на месте старого вулканизационного участка.
При проектировании данного участка необходимо определить годовую программу ремонта блок-картера. Программа формируется из количества единиц детали, нуждающихся в ремонте в течение года. Исходя из данных статистической службы завода принимаем производственную программу 300ед. в год.
4.5.1 Расчет годовой трудоемкости программы ремонта блок-картеров
Трудовую трудоемкость определяем по следующему выражению [17]:
(4.1)
где - удельная трудоемкость ремонта блок-картера, чел.ч;
- количество отремонтированных блок-картеров, шт.
Средняя удельная трудоемкость работ по восстановлению блок-картера 9,5 чел.ч из справочника [1]
4.5.2 Расчет и подбор ремонтно-технического оборудования участка
Из всего объема работ по восстановлению блок-картеров около 70% будет производиться на станочном оборудовании, 20% составляют наплавочные работы.
Исходя из этого процентного соотношения восстановительных работ можно определить необходимое количество оборудования.
Годовая трудоемкость станочных работ составит:
Тсm = 0,7 · Туч, чел.ч (4.2)
где Туч – годовая трудоемкость участка, чел.ч;
Тсm = 0,7 · 2850 = 1995 чел.ч
Проводим расчет станочного оборудования участка по следующей формуле [12]
Sсm = Тсm · Кн /Фд.о. · ηо (4.3)
где Тсm – трудоемкость станочных работ, чел.ч;
Кн – коэффициент неравномерности загрузки участка
(Кн = 1,0…1,3)
ηо – коэффициент использования станочного оборудования
(ηо = 0,85÷0,9);
Фд.о – действительный фонд времени оборудования, ч
Фд.о = Фн ·nс · ηо, ч (4.4)
где Фн – номинальный годовой фонд времени работы, ч;
nс – число рабочих смен в сутки;
ηо – коэффициент использования станочного оборудования
(ηо = 0,98)
Номинальный годовой фонд времени работы:
Фн = (Крtсm – Кntc) · n, ч (4.5)
где Кр – число рабочих дней в году (при пятидневной неделе 253 дня);
tсm – продолжительность смены, ч;
Кn – число предварительных и предпраздничных дней;
tc – время, на которое сокращается смена в предпраздничные и предвыходные дни, ч;
n – число смен
Фн = (253 · 8 – 9 · 1) ·1 = 2015 ч
Фд.о = 2015 · 1 · 0,98 = 1974,7 ч
Sсm = 1995 · 1,3/1974,7 · 0,85 = 1,5 ≈ 1 шт
Определяем количество наплавочных установок по формуле:
(4.6)
где Тн = трудоемкость наплавочных работ, чел.ч
Ки = коэффициент использования оборудования по времени
(Ки = 0,85)
nс = количество смен, (nс = 1)
Тн = 0,2 · Туч, чел.ч (4.7)
Тн = 0,2 · 2850 = 570 чел.ч
Принимаем количество наплавочных установок
Все расчетные и выбранное оборудование сводим в таблицу 4.3
Таблица 4.3 – Ведомость оборудования участка по восстановлению блок-картеров.
№
п/п
Наименование оборудования
Кол.
Тип, марка
Габаритные размеры, мм
Площадь, м2
ед
всего
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Верстак слесарный
Ванна для обезжиривания
Стеллаж для хранения блоков двигателей
Камера дробеструйная
Стол для наплавочных работ
Станок горизонтально-расточной
Электрощит
Стеллаж для ремонтных материалов
Стеллаж 2-х секционный
1
1
1
1
2
1
1
1
1
ОРГ-1468
2252
5394
—
ОРГ-1468-
-03-340
ГЛ-614
—
ОРГ-1468-
-05-320А
ОРГ-1468-
-05-318
1100×800
1000×700
1020×1100
1200×1000
1155×745
2800×900
600×300
1400×500
1500×1000
0,88
0,70
1,12
1,20
0,86
2,52
0,18
0,70
1,5
0,78
0,70
1,12
1,20
1,72
2,52
0,18
0,70
1,5
4.5.3 Расчет производственной площади
Определение производственных площадей может производиться различными способами.
Выбираем способ расчета площади, занимаемой оборудованием и переходным коэффициентом. Расчет ведем по следующей формуле [12]:
, м2 (4.8)
где – площадь занимаемая оборудованием и машинами, м2;
– коэффициент, учитывающий рабочие зоны и переходы
(3÷2,5);
Fм = 0, так как на участке отсутствуют машины.
, м2 (4.9)
где - количество оборудования i-той марки, шт;
- удельная площадь, занимаемая оборудованием i-той марки
Коэффициент, учитывающий проходы и рабочие зоны принимаем равным 3,5.
4.5.4 Расчет необходимого количества производственных рабочих
Численность основных производственных рабочих на участке рассчитываем по следующей формуле [12]:
, чел (4.10)
где - действительный фонд рабочего времени рабочего, ч
К – коэффициент перевыполнения норм выработки, К = 1,05÷1,15
(4.11)
где Ко – общее число рабочих дней;
tcm – продолжительность рабочей смены, ч;
ηр – коэффициент потерь рабочего времени (ηр = 1,15);
ч
Принимаем количество рабочих чел.
Количество производственных рабочих на участке распределены по видам работ и производственным операциям.
Сводим в таблицу 4.4.
Таблица 4.4 – Распределение рабочих по видам работ.
Наименование работ
Число рабочих
Разряд работы
I
II
III
IV
V
VI
Напыления
Механическая обработка детали
1
1
1
1
Средний разряд рабочих определяется по формуле [12]:
(4.12)
где - число рабочих соответствующего разряда, чел.
— списочное число рабочих на участке, чел.
4.6 Энергетическая часть расчетов участка по восстановлению блок-картеров
4.6.1 Расчет среднегодового расхода электрической энергии
Расход электроэнергии на проектируемом участке будет состоять из расхода силовой и осветительной электроэнергии [11]:
Wг = Wг.с. + Wг.осв; кВт (4.13)
где Wг – среднегодовой расход электроэнергии, кВт;
Wг.с. – среднегодовой расход силовой электроэнергии, кВт;
продолжение
--PAGE_BREAK--Wг.осв – среднегодовой расход осветительной электроэнергии, кВт
Для расчета среднегодового расхода силовой электроэнергии необходимо определить мощность электроприемников (Руст) для каждой единицы установленного оборудования. Затем с учетом коэффициента спроса для каждой группы электроприемников рассчитывают активную мощность по формуле [12]:
Ра = ηс · ΣРуст, кВт (4.14)
где ηсΣ – коэффициент спроса, учитывающий недогрузку (по мощности) и неодновременность работы электроприемников, потери в сети и электродвигателях (ηс = 0,15÷0,25)
Мощность Руст оборудования на участке составляет
Ра = 0,20 · 10,5 = 2,1 кВт
Годовой расход силовой электроэнергии определяем по формуле [11]:
Wг.с. = ΣРа · Фд · ηз, кВт (4.15)
где Фд – действительный фонд времени оборудования, ч;
ηз – коэффициент загрузки оборудования (0,5÷0,75);
Wг.с. = 2,1 · 1974,7 · 0,6 = 2370 кВт
Среднегодовой расход осветительной энергии определяем по формуле:
Wг.осв = Тос · Fуч · Sо / 1000, кВт (4.16)
где Тос – годовое число использование максимальной осветительной нагрузки, ч.;
Fуч – площадь участка, м2;
Sо – удельная мощность осветительной нагрузки, кВт/м2
Из справочника литературы принимаем
Тос = 800ч Sо = 0,015 кВт/м2
Wг.осв = 800 · 36 · 0,015 = 432 кВт
Wг = 2370 + 432 = 2802 кВт
4.6.2 Расчет среднегодового расхода тепла на отопление и вентиляцию
Годовой расход пара на отопление и вентиляцию рассчитываем по формуле [11]:
дт · Тот · Vзд / 1000 · i, м2 (4.17)
где дт – расход тепла на 1м2 здания, ккал/ч;
дт = 20 ккал/ч
Тот – число часов отопительного периода, ч;
Тот = 4368 ч.
Vзд – объем производственного здания, м3;
i – теплосодержание пара, ккал/кг;
i = 540 ккал/ч
Qг.р.п. = (20·4368·216)/(1000·540) = 35 м3
4.6.3 Расчет годовой потребности в сжатом воздухе участка
Потребность в сжатом воздухе определяем по формуле [11]:
Qв = Кс · Кп · Кэ · ΣQср · Фд · η, м3 (4.18)
где Кс – коэффициент спроса на воздух, Кс = 0,4÷0,6;
Кп – коэффициент, учитывающий потери воздуха из-за неплотностей соединения, Кп = 1,5;
ΣQср – суммарный средний расход пневмоприемников, м3/ч;
Фд – действительный годовой расход времени оборудования, ч;
η – число смен работы
Qв = 0,5·1,5·1,3·4·1374,7·1 = 7701 м3
5. Конструкторская часть
5.1 Описание установки для подготовки поверхности под напыление
Одна из важных характеристик газотермических покрытий, определяющих их эксплуатационные свойства, — прочность сцепления напыленного слоя с основой (деталью, на которую они нанесены). Для повышения ее способности к образованию прочной связи с покрытием, а также ее развития путем придания ей шероховатости детали перед напылением подвергают абразивно-струйной обработке. При этом на поверхностях, подлежащих напылению, создается шероховатость в высотой микронеровностей 10 – 60 мкм (в ряде случаев до 100 мкм).
Основные данные и характеристики приведены в таблице 5.1
Таблица 5.1 – Технические данные установки для подготовки поверхности под напыление.
Наименование показателей
Единицы измерения
Норма
Оптимальное давление сжатого воздуха
Расход абразивной крошки
Расход воздуха
Производительность обработки плоских поверхностей
Количество обслуживающего персонала
Габаритные размеры:
длина
ширина
высота
мПа
м3/час
м3/мин
м2/ч
чел.
мм
0,6
0,5
1,2
1,8
1
870
1170
1800
Устройство и работа изделия
Установка для подготовки поверхности под напыление (приведена в листе графической части) состоит из следующих основных частей: корпуса 1, крышки 2, стола 4, полки 5, шпинделя 6, штурвала 7, дробемета 8, пистолета дробеструйного 10.
На корпусе 1 установлена откидывающаяся крышка 2. Корпус является основополагающей частью устройства, в котором происходит непосредственного подготовка поверхности ремонтируемого блока к напылению. Также в нем имеется два отверстия с нарукавниками, предназначенными для удержания пистолета 10 рабочим при обработке поверхности.
Загрузка в корпус производится с помощью электротали, сверху за счет откидывания крышки. Для установки блока, в корпусе смонтирован поворотный стол 4, с ножным приводом. Для придания жесткости установки поворотного стола, в корпусе предусмотрены ребра жесткости. Основания стола и полка 5 выполнены в виде решетки, для обеспечения свободного прохода зернонарунда от поверхности обрабатываемой детали в дробемет 8.
Стол монтируется на штурвал 6, который вращается в корпусе подшипников на двух втулках из гетинакса. Верхняя втулка защищена от зернокорудна сальником 19, что предотвращает заклинивание шпинделя 5. При вращении, на нижней части шпинделя крепится штурвал 7, привод стола.
Мелкие частицы и пыль образующиеся при обработке детали, удаляются вытяжным устройством.
Для обеспечения наблюдения за процессом обработки поверхности детали, крышка камеры оборудована смотровым окном.
К корпусу приварены опоры с регулировочными болтами 16, обеспечивающие правильное положение корпуса относительно горизонтальной поверхности пола.
В нижней части бункера дробеструйной камеры приварен дробемет 8, являющийся основным узлом подачи зернокарунда к пистолету. В корпусе дробемета смонтировано сопло обеспечивающего захват зернокарунда и подачу его к пистолету с большой скоростью.
Подвод зернокарунда от дробемета к пистолету производится по резиновому шлангу. В параллельные ветви “компрессор – дробемет – пистолет” смонтирована ветвь “компрессор – пистолет” – которая обеспечивает паток сжатого воздуха и засасывания зернокарунда из дробемета по принципу эмекции.
При подводе сжатого воздуха к дробемету, установлен масловлагоотделитель 30, который предназначен для очистки воздуха от влаги и частиц масла подающегося от компрессора к пистолету.
Для регулировки давления подаваемого воздуха в дробемет 8 установлен вентиль 15.
Внутри корпуса (шкафа) размещен абразивноструйный пистолет, засасывающий абразивную крошку из резервуара.
Через штуцер при открытом кране подается сжатый воздух в энжекторный узел. При этом через шланг-заборник происходит засасывание абразивной крошки, находящейся в резервуаре нижней части корпуса, т.е. в дробемете. Поток сжатого воздуха с абразивной крошкой выходит через наконечник изготовленный из керамики к закаленной стали, так как он должен обладать высокой износостойкостью.
5.2 Расчет вала
При установке блока на стол, возможны два случая нагружения вала:
1. За счет смещения центра тяжести блока относительно оси вала, возникает изгибающий момент.
2. При вращении вала возникает крутящий момент, который равен произведению блока на коэффициент трения подпятника и на расстояние опорной поверхности от оси вала.
Расчетная схема для расчета вертикального вала изображена на рисунке 5.1
Рисунок 5.1 – Схема и эпюра изгибающего и крутящего момента.
Анализ, конструкции показал, что максимальное плечо а = 0,1 м, радиус опорной поверхности от оси вала R = 0.04 м, масса блока m = 280 кг.
Поскольку смазка поверхности плохая, принимаем коэффициент трения f = 0,25.
Определяем напряжения кручения по формуле [6]:
(5.1)
где Мкр – крутящий момент, Нм
d – диаметр вала, м
Суммарное напряжение изгиба и кручения
(5.2)
Определяем момент эквивалентный по формуле [6]:
(5.3)
Изгибающий момент определяется по формуле [6]:
(5.4)
где m – масса блока, м
g – ускорение земного притяжения, м/с2
Крутящий момент определяем по формуле [6]:
(5.5)
где - коэффициент трения подпятника
R – расстояние опорной поверхности от оси вала, м
Тогда эквивалентные напряжения будут равны
Вывод: поскольку динамические напряжения отсутствуют, такие напряжения допустимы.
Определим усилие вращения штурвала на каждую руку, если вращать двумя руками.
(5.6)
, Н (5.7)
где Д – диаметр штурвала, м
Выполним уточненный расчет по формулам для неприработанной и приработанной пяты [6]:
Момент крутящий определяем по формулам
а) для новой пяты:
(5.8)
где - коэффициент трения подпятника
r1, r2 – радиус опорной поверхности от оси вала.
Момент при уточненном расчете несущественно отличается от приближенного.
6. Безопасность жизнедеятельности
6.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве
6.1.2 Анализ условий труда на проектируемом участке
В ремонтно-восстановительном производстве важнейшее условие техники безопасности – устранение причин, порождающих производственный травматизм и тормозящий рост производительности труда. Это достигается комплексом мер, направленных на изучение причин производственного травматизма, технологии производственных процессов.
Обязательное условие для ликвидации этих и других недостатков – повышение знаний работающими техники безопасности, внедрения системы безопасных методов труда, соблюдение норм пожаро и электробезопасности, строгое соблюдение промсанитарии производственно-технологических процессов указанных в законодательстве об охране труда.
Для восстановления блок-картера дизельного двигателя в данном дипломном проекте используется оборудование являющееся источником повышенных опасностей, способных привести к травмам и расстройству здоровья.
В таблице 6.1 представлены вредные и опасные факторы, которые могут возникнуть в проектируемом участке.
Таблица 6.1 – анализ вредных и опасных факторов.
Участок
Параметры
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Участок напыления
–
+
+
+
+
+
–
–
–
+
+
“+” данный фактор может присутствовать на участке;
“–”данный фактор отсутствует на участке.
Факторы:
1 – электрооборудования;
2 – повышенная температура;
3 – вибрация;
4 – шум;
5 – запыленность и загазованность;
6 – открытый огонь;
7 – плохая освещенность;
8 – повышенная влажность;
9 – токсичность;
10 – механические поломки;
11 – вращающиеся части и элементы станков.
6.1.3 Классификация и присвоение категории проектируемому участку
По ГОСТ 12.1.005–88 работы по предполагаемому технологическому процессу относятся к работам средней категории II–б. Для этой категории оптимальными являются следующие метеорологические условия:
– температура воздуха 15-210С;
– относительная влажность ≤ 75%;
– скорость движения воздуха ≤ 0,4 м/с;
Эти условия обеспечивают нормальный тепловой баланс человеческого организма. Температура воздуха вне постоянных рабочих мест должна находиться в пределах 13-240С. В общем случае температура в производственных помещениях, где температура может быть не более 30С выше средней температуры наружного воздуха самого жаркого для месяца (≤280С).
По требованиям к молниезащите производственный корпус №2 относится ко II категории. Молниезащита II категории обеспечивает защиту от прямого удара молнии, от заноса высоких потенциалов через наземные и подземные коммуникации, а также от электрической и электромагнитной индукции.
Помещение участка по опасности поражения электрическим током относится ко второму классу, в цехе существует наличие токопроводящей пыли, высокой температуры воздуха в отдельных местах цеха, возможность одновременного прикосновения к металлическим частям электрооборудования с одной стороны и к соединенным с землей неметаллоконструкций с другой.
Предприятие ОАО “БАРЗ-2” относится к IV классу по санитарной классификации. Ширина защитной зоны вокруг предприятия IV-300 составляет V-100м. Данная защитная зона защищает близлежащее жилье застройки от вредных и неприятно-пахнущих веществ, повышенного уровня шума.
Производственный корпус и расположенный в нем участок по восстановлению посадочных отверстий блок-картера соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям к помещениям и производственным зданиям.
Участок по восстановлению блок-картера находится внутри производственного корпуса №2, который по технической документации строительства относится к категории “В” по системе пожароопасности к 1й степени, по системе огнестойкости здания (материал пола, постройки и перекрытий-железобетон являются огнестойким).
6.1.4 Мероприятия по улучшению охраны труда и разработка комплексных решений
Для предупреждения случаев производственного травматизма и соблюдения техники безопасности предусматриваются следующие мероприятия.
При механической обработке посадочных отверстий блок-картера используются автоматическое режимы работы станков. При этом режиме участие рабочего в прочесе обработке сводится к минимуму, т.е. сокращается время непосредственного контакта человека с оборудованием. Дополнительно к этому, пристособления для расточки сконструированы так, что все вращающиеся части оборудования имеют защитные ограничения исключающие контакт с ними частей тела человека, предохраняющие от отлетающей стружки, брызг расплавленного металла и др. Дополнительными средствами защиты являются защитные очки и спецодежда. Ограждения также могут обеспечить некоторую защиту в случае поломки инструмента.
Приспособление для расточки сконструировано так, что практически исключена возможность вырыва оправки или смещения детали с места обработки.
Правильный обор инструмента и соответствие ему назначенных режимов резания, а также своевременная замена инструмента по мере износа снижают вероятность его поломки.
Расчет режимов напыления и наплавки, подбор ремонтного оборудования приведен в технологической части дипломного проекта.
При работе оборудования возникают механические колебания, являющиеся источником повышенного шума. Сильный шум создается в процессе напыления при полете порошка со сверхзвуковой скоростью. Вибрация и шум воздействуют на органы чувств человека и в случае превышения определенного уровня могут вызвать повышенную утомляемость человека и способствовать расстройству здоровья.
С целью уменьшения вибрации, станки устанавливаются на фундамент с применением виброгасящих прокладок. Для исключения воздействия шума применяют специальные противошумные наушники.
При осуществлении предложенного технологического процесса происходит выделение вредных газов и пыли. К ним относятся: отдельные компоненты сгоревших газов, которые могут попасть в дыхателдьные пути человека; возникновение вредной пыли при проведении дробеструйной обработки и при работе точильного аппарата; в связи с этим предусматривается принудительная вентиляция.
Возможность получения травм при транспортировке грузов предполагается главным образом значительной массой ремонтируемых деталей и отказов систем электроподъемного механизма, поэтому необходимо исключить нахождение в любой зоне его работы. С учетом массы ремонтируемых деталей был установлен в участок электротельфер для подъемных и установочных работ.
продолжение
--PAGE_BREAK--