Проект организации участка по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники

Глава 2.doc

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Выбор приспособления и принцип его действия
Для восстановления распределительных валов плазменной наплавкой берём установку ОКС-11233 смонтированной на базе токарного станка 16К20 модернизированного для этого.
Модернизация включает:
- установку порошкового питателя.
- плазмотрона и механизма колебаний.
- изменение узла привода продольного суппорта и установку на нём блока управления механизмами.
Блок получения плазмы собран на базе установки плазменного напыления УПП-5-68 модернизированной под наплавку. При восстановлении кулачков распределительного вала наплавкой возникают трудности. Поэтому для наплавки кулачков по всей площади разработано приспособление состоящее из копировального устройства позволяющее наплавить кулачок со всех сторон. Крепится данное устройство на вращателе установки.
Принцип действия установки (приспособления) следующий (см. рис. 2.1).
Обрабатываемый распределительный вал ввинчивается в резьбовое отверстие базирующего вала копира 12 фиксируется винтом на шпоночном пазе и закрепляется в патроне вращателя 1. Свободный конец распределительного вала поддерживается задним центром. Копирующая поверхность с помощью пружины и пазов во втулке фиксируется на валу относительно поверхности на детали требующей восстановления. К копиру 12 подводится каретка 4 с опорным элементом и опускается на копирующую поверхность. Опорный элемент может быть выполнен в виде конуса пирамиды или клина контактирующего с копирующей поверхностью по точке либо по линии.
Рис. 2.1. Общий вид плазменной установки
Рабочая каретка 4 оборудована плазменной горелкой 10. С помощью продольного суппорта 9 и смонтированного на нём механизма колебаний 7 с поводковым элементом 11 она перемещается по направляющей 13 вдоль распределительного вала до места подлежащего наплавке.
Техническая характеристика установки
Наименование показателей
Число оборотов привода обмин
Характер регулирования
Диаметр обработки цилиндрической детали мм
Длина обрабатываемой детали мм
Максимально возможная высота кулачков мм
Время замены копира мин
Максимально возможный эксцентриситет обрабатываемой поверхности мм
Расход порошкового материала гмин
Амплитуда колебаний плазмотрона мм
Частота колебаний в минуту
Характер регулирования колебаний
От патрона 1 вращение передаётся через копир 12 к обрабатываемой детали. Опорный элемент опираясь на вращающуюся копирующую поверхность приводит в движение раму 6 с направляющей 13 которая в свою очередь передаёт это движение плазменной горелке 10. Копирование восстанавливаемого вала происходит за счёт вертикального перемещения горелки и согласованного с ним вращения детали.
Колебания рабочей каретки 4 передаётся от колебательного механизма 7 с помощью поводкового элемента 11. Для этой цели на поводковом элементе выполнены пазы входящие в зацепление с цилиндрическими пальцами на рабочей каретке. Поводковый элемент выполнен с возможностью поворота вокруг своей продольной оси для уравновешивания сил возникающих в месте контакта пазов с пальцами. Присадочный материал от порошкового питателя поступает через трубку к плазмотрону.
Автоматическое изменение угловой скорости обеспечивается командоаппаратом 5.
Противовесы позволяют снизить давление опорного элемента на копирующую поверхность копира 12.
2. Регулировка установки (приспособления)
Регулировка положения плазмотрона относительного детали осуществляется вертикальным его перемещением в рабочей каретке с помощью винта. Расстояние от торца защитного сопла до детали должно быть в пределах 10-12 мм.
Продольная ось плазмотрона и опорного элемента должна проходить через продольную ось распределительного вала. Регулировка плазмотрона и опорного элемента в этом случае осуществляется винтом. Положение колебательного механизма на суппорте должно обеспечивать передачу колебаний рабочей каретки как при наплавке цилиндрической части так и при наплавке кулачка.
С этой целью опорный элемент необходимо установить на цилиндрической части кулачка - копира а нижняя часть П образной вилки должна быть установлена с зазором в 15-2 мм от нижней поверхности рабочей каретки. При этом верхняя часть вилки должна находится в зацеплении с верхним пальцем каретки а нижняя - с нижним. После этого кулачок - копир поворачивается до взаимодействия опорного элемента с вершиной. В таком положении пазы вилки должны оставаться в зацеплении с пальцами каретки причём верхняя часть вилки не должна касаться каретки.
Регулировка командоаппарата заключается в том что находится такое положение концевого выключателя при котором автоматически меняется режим обработки. Это положение соответствует переходу опорного элемента с цилиндрической части на поверхность образующую начало кулачка.
Переналадка устройства осуществляется сменой копира в патроне 1 вращателя а также регулированием с помощью механизмов и положения опорного элемента и плазмотрона.
Пружина сжатия предназначена для подпружинивания центров распределительных валов и в местах крепления на станке. Начальная нагрузка обеспечивающая плотное прилегание поджатых опорных винтов пружины к копирующей поверхности обеспечивающая плавное прилегание её к валу.
Материал: проволока П-II ГОСТ 5047-49.
Временное сопротивление при растяжении [GBP] = 145 кгмм.
Наибольшее допускаемое напряжение при кручении [] = 044
[GBP] = 044 145 = 638 кгмм2.
Определяем наибольшее касательное напряжение в опасных точках поперечного сечения винтов (на внутреннем волокне):
где: k - коэффициент учитывающий как влияние неучтённых факторов (изгиб стержня пружины продольные деформации и т.д.) значение коэффициента принимается из таблицы 16 [Беляев Сопротивление материалов стр.209]
К = 116 для индекса пружины с =36 4 = 9;
Р – сила сжимающая пружину;
R - средний радиус пружины мм (R = 18 мм);
r - диаметр проволоки пружины мм (r = 2 мм).
Определяем предельно допустимую нагрузку на пружину:
Определяем диаметр проволоки:
Средний диаметр пружины:
D = с d = 9 4 = 36 мм (2.5)
Шаг винтов берём в пределах от:
h = 36 3 = 12 мм. (2.6)
Полное число витков пружины:
Рабочее число витков пружины:
i = i0 – 2 = 95 – 2 = 75 витков. (2.7)
Длина пружины сжатой до соприкосновения витков:
Hd = (i0 – 05) d = (95 – 05) 4 = 36 мм. (2.8)
Допустимая длина пружины сжатой максимальной нагрузкой при рекомендуемом зазоре между витками Р = 0l · d = 04 мм равна 40 мм.
Длина не нагружаемой пружины:
Н0 = Hd + i (n – d) = 36 + 75 (12 – 4) = 96 мм (2.9)
Рис. 2.2. Эпюр нагрузок пружины
Определяем величину осевого перемещения [λ] при нагрузке Р1 = 5 кг:
где: G = 8 103 кгмм2 – модуль сдвига.
Определяем величину осевого перемещения при нагрузке Р2 = 7 кг
Определяем конечное усилие сжатия пружины Р3 при λ3 = 525 мм

Глава 1.doc

Разработан ряд способов восстановления распределительного вала. Например кулачки распределительного вала можно ремонтировать шлифованием с сохранением профиля кулачка или наплавкой с последующей обработкой до первоначальных размеров. Кулачки шлифуют по копиру на шлифовальном станке. Кулачок перешлифовывают до выведения следов износа.
После шлифования кулачка высота подъема клапана не изменяется. Это подтверждается следующим:
Высота подъема клапана при неизношенном кулачке равна:
Высота подъема при перешлифованном кулачке:
При шлифовании изношенного кулачка его размеры уменьшаются по всему профилю на одинаковую величину b равную сумме величин износа и припуска на шлифование т.е.
Подставив значение H1 и 2R1 в формулу (1.2) для определения h1 получим:
h1 = Н – 2b - 2R + 2b = Н - 2R = h (1.5)
Рис.1.1. Схема кулачка распределительного вала
Таким образом высота подъема клапана при неизношенном кулачке равна высоте подъема клапана при перешлифованном кулачке.
При значительном износе кулачка по высоте ремонт его шлифованием под ремонтный размер становится невозможным из-за снятия большого слоя металла что в свою очередь приводит к уменьшению радиуса закругления вершины кулачка. Поэтому здесь целесообразно применять плазменную наплавку которая будет обеспечивать требуемую твердость детали после наплавки.
Сравнительный анализ результатов исследования способов восстановления деталей а это перешлифовка электродуговое напыление газовая наплавка сормайтом индукционная наплавка хромирование показал что для обеспечения высокой износостойкости и долговечности поверхностей при незначительных производственных малодефицитных материалов наиболее рациональным способом восстановления является плазменная наплавка.
Учитывая вышеизложенное можно сделать вывод что для улучшения показателей производственной деятельности ремонтной мастерской целесообразны разработка и внедрение наиболее перспективных технологических процессов восстановления распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой а также проектирование участка оснащенного соответствующим оборудованием.
2. Область применения
В настоящее время огромное значение придается совершенствованию и развитию ремонтно-обслуживающей базы так как поддержание строительной дорожной и автомобильной техники в работоспособном состоянии – важнейшая народнохозяйственная задача.
Повышение качества отремонтированной техники снижение затрат на ее ремонт неразрывно связаны с оптимальным размещением производственной мощностью ремонтного предприятия с рациональным их использованием.
Инженерно-технические формирования объединения и предприятия Спецстроя РФ а также другие министерства и ведомства из года в год оснащаются все
более сложной и высокопроизводительной техникой. Для поддержания ее в работоспособном состоянии и восстановления утраченного ресурса должна создаваться
ремонтная база в состав которого входят предприятия необходимые для восстановления деталей и ремонтной техники.
Структура размеры и функция объектов этой ремонтной базы прежде всего обусловлены работами выполняемыми при восстановлении деталей и ремонте машин в целом.
Анализ многочисленных работ показывает что они должны быть как правило централизованными (действовать в составе ремонтного предприятия) и децентрализованными (действовать как самостоятельное подразделение). Для выполнения ремонтных работ необходимо организовать предприятия (участки) более высокой оснащенности – это центральные ремонтные мастерские цехи по ремонту машин и восстановлении и тому подобное.
Ремонтные и другие работы высокой сложности (восстановление деталей) следует выполнять на предприятиях с высокой оснащенностью производства высокой квалификации производственных работ и инженерно-технических работников.
В данном дипломном проекте проектируется участок по восстановлению распределительных валов автомобильных двигателей методом плазменной наплавки. Участок по восстановлению деталей может действовать как в составе ремонтного предприятия так и самостоятельно. В данном случае участок по восстановлению распределительных валов автомобильных двигателей плазменной наплавкой действует в составе цеха по ремонту и восстановлению деталей строительной и дорожной техники плазменной наплавкой.
Такой участок может быть организован на любом предприятии занимающемся вопросами эксплуатации ремонта и восстановления деталей (авторемонтные предприятия предприятия технического сервиса мастерские по капитальному ремонту техники цеха (участки) восстановления изношенных деталей и другие предприятия оборонного комплекса).
Таким образом все решения принимаемые при проектировании должны быть подчинены перспективному развитию ремонтной базы инженерно-технических формирований и подразделений Спецстроя Российской Федерации.
3. Конструктивные и технические особенности детали
Распределительные валы изготавливают из стали 45 (у двигателей ЗИЛ -130 и ЯМЗ - 238) и стали 40 селенг (у ЗМЗ - 53). Кулачки эксцентрики шестерни и опорные шейки распределительных валов подвергнуты поверхностной закалке с нагревом ТВЧ на глубину 2-5 мм. Твердость поверхности зубьев шестерни распределительного вала двигателя ЗИЛ - 130 HRCЭ = 40-56 остальных термически обработанных поверхностей HRCЭ = 52-62.
В процессе эксплуатации распределительный вал с конструктивно заложенной малой жесткостью подвергается действию переменных разнесенных по длине нагрузок причем каждая нагрузка прилагается с угловым смещением по отношению к другой. Вследствие этого распределительный вал работает не только на изгиб но и на кручение. Значительные контактные давления возникающие в соединении "кулачок-толкатель" являются причиной износа кулачков распределительных валов.
4. Анализ технического состояния изношенного распределительного вала
Основными дефектами распределительных валов являются: изгиб износ опорных шеек и шейки под распределительную шестерню кулачков шпоночной канавки износ или повреждение резьбы.
Поверхности опорных шеек следует восстанавливать при износе более 01 04 мм. Износ кулачков сосредотачивается в области примыкающей к вершине кулачка и не превышает 005 мм за пределами 20° 25° относительно вершины кулачка допустимый износ зависит от типа двигателя и составляет 02 14 мм. Резьбовую поверхность восстанавливают при износе выкрашивании срыве более двух ниток резьбы. Правку валов проводят при изгибах превышающих 01 015 мм. Шпоночные пазы восстанавливают при износах по ширине более 007 009 мм.
Дефекты распределительных валов
Коэффициент повторяемости для двигателей
- поверхности опорных шеек в пределах
- опорных шеек выходящих за пределы
- кулачков по высоте
- шпоночного паза выше допустимого
- шейки под эксцентрик
- шейки под распределительную шестерню
Повреждение резьбы (резьбового отверстия)
5. Выбор рационального способа восстановления детали
Для повышения долговечности восстановленных деталей большое значение имеют научно обоснованные способы и технологические процессы их восстановления. Решение этого вопроса имеет огромное народнохозяйственное значение особенно в связи с развитием централизованного восстановления деталей на специализированных предприятиях. Выбор оптимального способа является одним из основных вопросов при разработке технологических процессов восстановления изношенных деталей.
Большой вклад в развитие теоретических основ выбора рационального способа восстановления изношенных деталей автомобилей тракторов строительной и дорожной техники внесли Батищев А.Н. Конкин М.Ю. Черноиванов В.И. и другие отечественные ученые [2 11 27].
Анализ литературных источников [12 2021] показали что в настоящее время оценка способов восстановления деталей производиться по трем критериям:
- технологическому (критерий применимости)
- техническому (критерий долговечности)
-технико-экономическому.
По технологическому критерию выбор способов производят на основании возможностей их применения для устранения конкретного дефекта заданной детали с учетом величины и характера износа материала детали и ее конструктивных особенностей. По этому критерию назначают все возможные способы которые в принципе могут быть использованы для устранения конкретного дефекта.
По техническому критерию оценивают технические возможности детали восстановленной каждым из намеченных по технологическому критерию способом т.е. этот критерий оценивает эксплуатационные свойства детали в зависимости от способа восстановления. Оценка производится по таким основным показателям как:
- усталостной прочности
В таблице 1.2 представлены примерные значения коэффициентов износостойкости выносливости и сцепляемости определенные по результатам исследований для наиболее распространенных методов восстановления [18].
Коэффициенты износостойкости выносливости сцепляемости.
Способы восстановления
Значения коэффициентов
Износостойкости (Кi)
Наплавка в углекислом газе
Вибродуговая наплавка
Наплавка под слоем флюса
Дуговая металлизация
Газопламенное напыление
Плазменное напыление
Хромирование (электролитическое)
Железнение (электролитическое)
Контактная наплавка (приварка металлического слоя)
Электромеханическая обработка (высадка и сглаживание)
обработка под ремонтный размер
Установка дополнительной детали
Пластическое деформирование
Исследования ряда авторов и практика ремонтного производства показывают что оценка способов восстановления деталей чаще всего производиться по технико-экономическому критерию (обобщенный критерий) по которому принимают окончательное решение о выборе рационального способа устранения дефекта детали. Прежде всего он отражает технический уровень применяемой технологии. Для оценки различных способов по данному критерию рассматривают отношение (1.6):
Ен – нормативный коэффициент эффективности;
Кудi – удельные капитальные вложения при устранении дефекта i-м способом рубм2.
В настоящее время в связи с усилением требований экологической безопасности при ремонте машин вообще и при восстановлении изношенных деталей в частности затрачиваются основные и оборотные средства на эти цели. Поэтому данные затраты необходимо учитывать при разработке технологического процесса восстановления деталей то есть выбирать оптимальный способ по технико-эколого-экономическому критерию как можно полнее учитывать все затраты на вышеизложенные мероприятия (формула 1.7):
Ен– нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (Ен=015);
Твi – ресурс детали восстановленной i-м способом.
Ni – количество восстанавливаемых принятым способом деталей.
Данное выражение представляет собой технико-экономическую модель позволяющую оценить затраты на получение единицы продукции. Однако лучший с точки зрения затрат вариант может не удовлетворять по производительности или надежности.
Однако не всегда верно учитывается качество восстановления детали (технический критерий). Обычно при определении технико-экономического критерия используют любое значение Тв или коэффициента долговечности которое обеспе-
чивает тот или другой способ восстановления. В то же время здесь есть некоторые особенности которые нельзя не учитывать. Ресурс восстановленной детали надо сравнивать не с ресурсом новой детали а с межремонтным ресурсом агрегата в который входит деталь. Тогда и коэффициент долговечности надо определять не по отношению к ресурсу новой детали а по отношению к межремонтному ресурсу агрегата.
Кроме того за коэффициент долговечности следует принимать только целую его часть (1; 2; 3 и т.д.) если деталь не лимитирует ресурс агрегата и не является легкосъемной. Если же деталь лимитирует ресурс агрегата или легко может быть заменена (например рабочие органы строительных и дорожных машин) то необходимо учитывать любое повышение коэффициента долговечности (12; 16 и т.д.).
Часто коэффициент долговечности устанавливают путем лабораторных или стендовых испытаний на износостойкость усталостную прочность и сцепляемость покрытия то есть факторы от которых зависят показатели долговечности. При этом коэффициент долговечности определяют как произведение коэффициентов износостойкости сцепляемости и выносливости. На наш взгляд это не всегда верно так как чаще всего одно или два из этих свойств лимитирует ресурс детали а не все сразу. Так при восстановлении рабочих органов строительных и дорожных машин их ресурс определяет только износостойкость. Если даже на ресурс детали влияют два или три свойства то надо за коэффициент долговечности принимать наименьшее значение из них а не перемножать их.
Изложенная выше методика основанная на использовании в качестве одного из основных критериев себестоимости восстановления деталей испытывающей во многом воздействие цен и поэтому далеко не всегда отражающей истинные издержки производства по существу не учитывает новизну технологического процесса. Новизну технологии надо оценивать таким показателем который не подменяя собой стоимостных показателей корректировал бы их достоверно измеряя затраты на производство продукции.
Следует отметить что в современных условиях созрела необходимость создания гибких технологий позволяющих восстанавливать детали с различными ресурсами в зависимости от спроса а следовательно и с различной ценой на них.
За последние годы резко снизился выпуск техники и поэтому вопрос восстановления изношенных деталей является актуальным ещё в большей мере.
В связи с этим доктором технических наук профессором Батищевым А.Н [4] предложено оптимизировать технологический процесс восстановления деталей по энергетическому критерию учитывающему коэффициент долговечности и все затраты энергии в том числе энергию живого труда начиная от производства необходимых материалов и до окончательной обработки деталей. Для учета экономических интересов конкретного предприятия предложено оптимизировать способ восстановления деталей по комбинированному (комплексному) критерию отражающему приведенные затраты энергоемкость и коэффициент долговечности.
Так как в настоящее время экологичность инженерных решений является одним из главных критериев их прогрессивности предлагается ввести в энергетический критерий коэффициенты экологичности. В этом случае энергетический критерий можно выразить уравнением (1.8):
Кдi – коэффициент долговечности детали восстановленный i-м способом.
В свою очередь эти коэффициенты определяются по формулам:
Gн - удельные затраты энергии на изготовление новой детали кВт·ч;
Gэн – удельные затраты энергии на экологические мероприятия при изготовлении новой детали кВт·ч;
Тэi и Тэн – соответственно трудоемкости экологической безопасности при восстановлении детали i-м способом и изготовлении новой детали чел·ч.
Из практики известно что затраты на материалы при восстановлении изношенных деталей составляют около 5-10 % от новых деталей. Поэтому важным показателем совершенства технологического процесса восстановления деталей является материалоемкость. С этих позиций способ восстановления дополнительно можно оптимизировать по формуле (1.9):
Gмi – затраты материала на восстановление детали i-м способом кг.
Тi – ресурс восстановленной детали.
С учетом вышеизложенного на наш взгляд можно внести изменения (откорректировать) выражение (1.8) где будет учитываться и коэффициент материалоемкости.
Gмн – затраты материала на изготовление новой детали кг.
Поэтому выражение (1.8) с учетом коэффициента материалоемкости правомерно записать в виде:
Рациональный способ восстановления изношенных деталей машин должен быть выбран исходя из минимальных удельных затрат (то есть затрат на единицу наработки). Необходимо выбирать тот способ восстановления который принесет больший народнохозяйственный эффект то есть минимум затрат в рублях на единицу наработки восстановления деталей Gi ti (где Gi – сумма всех затрат при принятом способе восстановления изношенных деталей ti – ресурс восстановленной детали).
В качестве вывода из всего вышесказанного следует:
Рациональный способ восстановления деталей необходимо выбирать прежде всего по эколого-технико-экономическому критерию с учетом кратности их ресурса по отношению к нормативному межремонтному ресурсу агрегата учитывая энергоемкость и материалоемкость способов восстановления изношенных деталей.
Анализ литературы по данному вопросу свидетельствует об отсутствии более эффективного решения проблемы. Вопросы увязки всех выше приведенных факторов для оптимального выбора способа восстановления деталей разработаны слабо как в виду их разноплановости так и из-за специфики технологических процессов. Возникает необходимость создания обобщенной модели для оптимального выбора и оценки способов и методов восстановления деталей.
Исходя из вышеизложенного по технологическому критерию для восстановления распределительных валов назначаем следующие способы восстановления:
- вибродуговая наплавка
- наплавка в среде СО2
- плазменная наплавка
- газопламенное напыление
- плазменное напыление.
Проверяем по техническому критерию (критерий долговечности КД) выбранные способы восстановления исходя из условия (по данным приложения 1):
КД = Кi KB KC (1.12)
- вибродуговая наплавка: КД = 115 09 10 = 103;
- наплавка в среде СО2: КД = 14 07 10 = 10;
- плазменная наплавка: КД = 16 09 10 = 145;
- газопламенное напыление: КД = 12 08 04 = 04;
- плазменное напыление: КД = 13 09 05 = 06.
Проверяем по технико-экономическому критерию (см. формулу 1.6) способы удовлетворяющие критерию долговечности т.е. КД > 08:
- вибродуговая наплавка: рубм2;
- наплавка в среде СО2: рубм2;
- плазменная наплавка: рубм2
При вибродуговой наплавке покрытие получается нередко с порами с неравномерной твердостью и неоднородной структурой что способствует возникновению значительных растягивающих внутренних повреждений и как следствие снижению усталостной прочности на 30-40%. Поэтому применительно к распределительным валам применять этот способ нельзя из-за значительных динамических нагрузок приходящихся на деталь.
Применение напыления тоже не подходит из-за ряда следующих недостатков: низкая прочность сцепления с основной не позволяет восстанавливать детали работающие в условиях ударных нагрузок. С увеличением толщины слоя свыше 1-13 мм прочность сцепления снижается. Поэтому напыление целесообразно применять в первую очередь для восстановления деталей не подверженных значительным динамическим нагрузкам изготовленных из чугуна алюминия трудно поддающиеся восстановлению другими способами.
При наплавке в среде СО2 слои наносятся высокого качества производительность сравнительно большая по сравнению с плазменной наплавкой менее качественно. Износостойкость при плазменной наплавке больше чем при наплавке в среде СО2 повышенное разбрызгивание металла до 15% что сказывается на экономическом показателе восстановления. Он значительно больше чем при плазменной наплавке.
Из сравнений видно что плазменная наплавка более эффективна чем наплавка в среде СО2 и вибродуговая наплавка поскольку при данном способе восстановления распределительных валов наибольший коэффициент долговечности нанесенного покрытия при этом себестоимость данного метода минимальна. С целью повышения износостойкости быстро изнашиваемых деталей был выбран способ плазменной наплавки с подачей порошка в сварочную ванну. Износостойкость наплавленных деталей с подачей порошка возрастает в 6-8 раз. Плазменная наплавка дает значительный эффект при восстановлении деталей (распределительных валов). При этом плазменной наплавкой можно наплавлять не только дорогие сплавы на основе никеля и кобальта но и детали на основе железа.
Преимуществом способа плазменной наплавки является его пригодность к автоматизации с применением электронной системы регулирования плазменного процесса. Плазменная наплавка обладает такими важными преимуществами как высокая производительность широкая возможность легирования слоев наплавки большой диапазон регулирования теплоты в основных и наплавочных металлах возможность применения любых наплавочных металлов.
Плазменная наплавка является высокоэффективным технологическим процессом позволяющим значительно сокращать расход дефицитных и дорогостоящих материалов улучшать эксплуатационные свойства и повышать работоспособность соединения. По своим технико-экономическим показателям плазменная наплавка превосходит другие способы наплавки как за счет уменьшения расхода наплавляемого металла так и за счет повышения работоспособности детали.
Высокая производительность наплавки обеспечивается и при применении в качестве присадочных материалов порошков. Так при плазменной наплавке с вдуванием порошка в струю производительность составляет до 6 кг в час. Особо следует подчеркнуть что плазменная наплавка с применением в качестве присадочного металла порошка особенно целесообразно при необходимости получения слоя наплавки малой высоты и обеспечивает при этом значительную экономию наплавленного металла по сравнению с другими способами наплавки. Перечисленные положительные стороны способов наплавки не только существенно расширяют технологические возможности их применения но и позволяют получать значительный экономический эффект за счет наплавки слоев с минимальной глуби-
ной проплавления и сохранения первоначальных физико-механических свойств при меньшем количестве наплавочного металла: изготовление деталей из низкоуглеродистых сталей с поверхностями упрочненными твердыми сплавами вместо дорогих легированных сталей применение износостойких порошковых сплавов повышающих срок службы наплавленных деталей уменьшения припуска на механическую обработку.

Глава 6.doc

6. ТЕХНИКО–ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Экономико-математические методы выбора оптимального состава
инфраструктуры ремонтного предприятия
Современные экономические условия работы ремонтных предприятий (конкуренция хозяйственный расчет и др.) требуют от них постоянного поиска путей оздоровления своей экономики и выживания в конкурентной борьбе.
Одним из путей повышения конкурентоспособности является постоянное совершенствование экономической работы на основе непрерывного экономического анализа инфраструктуры в которой работают ремонтные предприятия. В настоящей статье предлагается методика анализа субъектов инфраструктуры в условиях рыночных отношений.
Анализируя состояние рынка руководство предприятия должно формулировать выводы на ближайшую и дальнейшую перспективу о том кого следует считать ближайшими и наиболее надежными партнерами какова степень риска долгосрочных и краткосрочных взаимоотношений с конкретными субъектами инфраструктуры. Предлагаемая методика состоит из пяти этапов. Их содержание приведено в таблице 6.1.
На первом этапе определяются предприятия организации и учреждения составляющие инфраструктуру ремонтного предприятия.
Пример состава инфраструктуры (1 этап реализации методики) показан в таблице 6.2. На втором этапе экономического анализа инфраструктуры выявляются сильные и слабые стороны элементов инфраструктуры.
К сильным сторонам элементов инфраструктуры условимся относить показатели способствующие экономической стабильности повышению рентабельности и эффективности предприятия его конкурентоспособности на рынке.
И наоборот слабыми сторонами условимся считать факторы дестабилизирующие положение на рынке нарушающие ритмичность его работы осложняющие
его финансирование снижающие рентабельность экономичность и т.д. Порядок определения сильных и слабых сторон элементов инфраструктуры на примере банка показан в таблице 6.3.
Этапы ранжирования субъектов инфраструктуры по степени значимости
Краткое содержание этапа
Определение предприятий организаций учреждений составляющих инфраструктуру ремонтного предприятия.
Выявление сильных и слабых сторон субъектов инфраструктуры.
Определение степени влияния сильных и слабых факторов субъектов инфраструктуры на производственно-экономические показатели предприятия.
Ранжирование сильных и слабых факторов субъектов инфраструктуры по степени значимости для ремонтного предприятия.
Расчет показателей ранга значимости субъектов инфраструктуры.
Примерный состав инфраструктуры предприятия
Наименование объекта
Характер взаимодействия
Филиал коммерческого банка
Партнерство (взаимодействие)
Поставщик металлоизделий №1
Поставщик металлоизделий №2
Поставщик запчастей №1
Поставщик запчастей №2
Иллюстрация оценки сильных и слабых сторон СИС на примере банка
Сильные и слабые стороны
- высокая квалификация кадрового состава;
- хорошее состояние материально-технической базы;
- наличие связей с другими субъектами инфраструктуры;
- хорошая репутация у партнеров;
- единственный банк в регионе;
- коэффициенты ликвидности соответствуют нормам;
- имеется внутренний аудит;
- ведение крупных судебных процессов;
- приход к власти нового руководства.
На основе вышеприведенной таблицы оценим степень влияния элементов инфраструктуры на деятельность ремонтного предприятия. Для реализации третьего этапа строятся графы влияния показателей элементов инфраструктуры на показатели деятельности ремонтного предприятия. Общее концептуальное представление связей влияния отражено в таблице 6.4.
В результате можно сделать следующие выводы:
Выбран оптимальный состав инфраструктуры ремонтного предприятия. Работникам экономической сферы необходимо постоянно контролировать основные производственные и экономические показатели этих организаций анализировать их экономическую состоятельность и перспективы развития но вместе с тем следует выявлять новых потенциальных партнеров.
Оценка степени влияния показателей банка на деятельности ремонтного предприятия
Ремонтное предприятие
производственно-экономические показатели
Сильные и слабые стороны субъекта
Коэффициент текущей ликвидности
Внутреннее состояние
- имеется внутренний аудит
Наличие связей с другими субъектами инфраструктуры;
Единственный банк в регионе.
2. Экономическое обоснование организации участка ремонтной мастерской
согласно концепции социально-этического маркетинга
Однако существует и другой метод удержания занятых позиций и процветания на выбранном рынке. В настоящее время в экономике любой страны все большее развитие получает не столько производство продукции сколько оказание услуг. В странах с развитой рыночной экономикой доля занятых в сфере услуг весьма велика и наблюдается тенденция увеличения этой доли. В этих государствах сегодня довольно трудно для предприятия или частного лица отыскать и занять новую нишу практически на любом рынке. Это относится и к рынку услуг.
Что же касается ситуации в нашей стране однозначно можно утверждать что рынок услуг находится еще в зародышевом состоянии в отличие от остальных составляющих молодой российской экономики. В этой связи можно подчеркнуть что в ближайшее время вложение капитала в создание предприятий малого бизнеса специализирующихся на оказании различного рода услуг может и должно стать приоритетным направлением инвестиций.
В настоящее время когда рынок уже пересытился количеством необходимо сделать упор на качество оказываемых услуг. В данном дипломном проекте рассматривается участок специализированной мастерской определенных функций – восстановление распределительных валов путем применения методов плазменной наплавки.
Необходимо учесть что нынешнее время является временем проникновения на рынок конкурирующих предприятий временем оказывающим сильное влияние на коньюктуру рынка временем прогресса в области приверженности потребности нужд потребителей.
Дабы не только удержаться но и улучшать свое положение предприятию просто необходимо придерживаться и четко следовать всем канонам и элементам концепции социально-этического маркетинга.
Основу данной концепции составляет принцип кастомизации то есть четкое удовлетворение выявленных потребностей потенциальных потребителей что позволяет быстрее и с наименьшими затратами добиваться улучшения общей ситуации касающейся коньюктуры рынка наиболее достоверно определять емкость рынка четко сегментировать потребительский состав. Что в конечном счете приводит к скорейшей максимизации прибыли сравнивая предприятия разрабатывающие свои бизнес-планы согласно производственной концепции либо концепции интенсификации коммерческой деятельности.
Согласно приверженности социально-этической маркетинговой концепции с четкими элементами кастомизации и сегментации рыночных составляющих следует отметить что средним и малым предприятиям необходимо прибегать к концентрированному маркетингу.
Данного рода деятельность на рынке именно для средних и малых предприятий является наиболее оптимальной в связи с тем что в настоящий период времени рынок высококонкурентен и поэтому приверженность к массовому маркетингу то есть к распылению своей деятельности среди разного рода сегментов рынка экономически не выгодно из-за высокой опасности привода предприятия к банкротству.
Деятельность предприятий согласно концентрированного маркетинга направлена первоначально на тщательную политику сегментации общей потребительской среды отбор одного (реже двух-трех) целевого сегмента и в дальнейшем грамотную стратегическую и тактическую направленность на выбранных целевых сегментах.
Путем внешнего аудита общей потребительской массы первоначально отбираются несколько сегментов рынка на которых организованная специализированная мастерская в данном дипломном проекте имеет возможность конкурировать на строго определенном национальном рынке. Однако из всех отобранных сегментов рынка согласно данных маркетинговых исследований потребителей отбираются наиболее приближенные к такому роду услуг как восстановление распределительных валов строительной и дорожной техники.
После того как целевой сегмент рынка определен необходимо проводить политику позиционирования услуг в рамках выбранного сегмента. Данного рода деятельность включает в себя четкое выявление факторов конкурентоспособности которые также отбираются путем внешнего аудита потребительского состава уже в рамках отобранного рыночного сегмента. По итогам проведенных исследований вычисляются процентные соотношения приверженности со стороны целевого сегмента.
Всю маркетинговую деятельность необходимо проводить с наименьшими затратами времени и что самое главное в высококомпетентных рамках концентрируя все усилия в выбранном направлении в границах отобранного целевого сегмента рынка в частности потребительского состава.
Выявив факторы конкурентоспособности необходимо четко проанализировать данную информацию затрагивая вопросы касающиеся предпочтительности
со стороны потребительского состава входящих в целевой сегмент рынка одновременно с отличительностью и оригинальностью от конкурирующих предприятий. Следует заметить что на данном этапе наряду с факторами конкурентоспособности самих услуг оказываемых специализированной мастерской большое значение имеет и подкрепительные элементы к основному роду деятельности. Одним из которых является технический сервис.
Технический сервис на поле боя высококонкурентного рынка имеет огромное значение. В его функции входит мотивационно-психологическое воздействие на потребительский сегмент целевой аудитории путем применения разного рода подкрепляющих услуг. К ним относятся вежливость со стороны обслуживающего персонала культура поведения культура и эстетика самого предприятия оказывание признательности и значимости потребителя и так далее. Необходимо данную политику грамотно провести чтобы потребитель вновь и вновь возвращался в мастерскую чтобы помимо всего прочего он доносил и предлагал посетить другим потенциальным потребителям.
Параллельным этапом общего внешнего аудита является исследование конкурирующей базы во что включается высококомпетентный сбор информации о действующих и потенциальных конкурентах тщательный и скрупулезный анализ собранной информации и грамотное резюмирование данного анализа с учетом всех необходимых деталей и тонкостей действующей и будущей рыночной обстановки.
Сбор данных проводится силами квалифицированных маркетологов. Данного рода деятельность затрагивает как внешнюю деятельность каждого конкурента так и внутреннюю для более компетентного изучения и прогнозирования как настоящей так и будущей деятельности фирмы.
В данном вопросе важность всех мелочей приобретает высокую значимость в связи с тем что любая мелочь в условиях высококонкурентного рынка перерастает в будущем в большие проблемы для собственного предприятия со стороны определенного конкурента. Наряду с вышеизложенными условиями большое значение приобретает высокая скорость и интенсивность данного рода исследований в связи с условиями настоящей рыночной обстановки когда просто необхо-
димо всячески упреждать своего конкурента. Упредил – значит почти победил!
Анализ собранной информации проводится с широким применением ЭВМ различного рода программ что также значительно сокращает время и ускоряет темп исследований. Резюмированная информация предоставляется руководящему составу для дальнейшего применения в разработке краткосрочных (тактических) и средне долгосрочных (стратегических) планов коммерческой деятельности предприятия.
Очень важное значение имеют текущие исследования конкурентной базы в связи с тем что для эффективной деятельности предприятия на высококонкурентном рыночном целевом сегменте необходимо постоянно знать своих конкурентов более того необходимо прогнозировать их дальнейшую деятельность что помогает в частности прибегать к более грамотной кастомизационной политике то есть полностью подходить под вкусы потребителей и их удерживанию либо переманиванию у конкурентов.
Наряду с этим предприятию необходим аудит макроэкономической внешней среды то есть экономического политического демографического и правового состояния страны выбранного рынка. В экономический аудит входит тщательный обзор рынка услуг со стороны государственного поведения. Маркетологам данной сферы деятельности необходимо фиксировать текущие и прогнозировать будущие положения дел в этой области.
Что касается демографического состояния государства то здесь необходимо изучить демографическое состояние отобранного целевого сегмента рынка. Также необходимо со всей ответственность подходить к правовым вопросам государства. Внимательно изучать тенденцию развития данного вопроса и в какой-то мере пытаться спрогнозировать результаты.
Наряду с вышеизложенным основным фактором конкурентоспособности являются ценообразовательная и коммуникационная политика предприятий. К ценообразовательной политике относятся меры и действия по решению вопросов касающихся установления конкурентоспособных цен согласно платежеспособности отобранного целевого сегмента рынка. К коммуникационной политике относятся действия в области рекламирования и пропаганды услуг оказываемых предприятием.
В данном случае наиболее оптимальным рекламным трюком будет являться такого вида рекламный вид как “директ-мейл” то есть прямая рассылка рекламных буклетов и листовок потенциальным потребителям и т. д.
С той же ответственностью необходимо подходить и к организации обратной связи с потребителем и любое недовольство со стороны его необходимо в скорейшем времени ликвидировать пока не успел этого сделать конкурент.
3. Расчет себестоимости восстановления распределительных валов
Основные производственные фонды определяем по формуле (6.1):
СОПФ = FОБ · СУД; (6.1)
СУД – средняя удельная стоимость строительно-монтажных работ рубм2;
СОПФ = 9348 · 5000 = 467400 руб.
Годовую себестоимость восстановительных работ выполняемых на участке мастерской определяем по формуле (6.2):
СГ = СЗП + СНЧ + СЗЧ + СМ + СК + СОПУ (6.2)
где: СЗП – затраты на полную заработную плату производственных рабочих руб;
СНЧ – начисления на заработную плату социальное и медицинское страхование отчисления в фонд занятости и т.п руб;
СМ – затраты на запасные части руб;
СК – затраты на оплату работ выполняемых для мастерской на других ремонтных предприятиях руб;
СОПУ – затраты на организацию производства и управление мастерской руб.
Полная заработная плата производственных рабочих состоит из основной (СЗПО) и дополнительной (СЗПД).
СЗП = СЗПО + СЗПД(6.3)
Основную заработную плату начисляют рабочим за непосредственное выполнение технологических операций в соответствии с их трудоемкостью и тарифно-квалификационным разрядом и определяют по формуле (6.4):
– часовая тарифная ставка рабочих при выполнении
КДОП – коэффициент учитывающий доплаты за работу по смежной профессии за сложность труда;
– месячный фонд времени ч.
Дополнительная заработная плата производственных рабочих начисляется за неявочное – не проработанное время главным образом очередных и дополнительных отпусков выполнение общественных и государственных обязанностей:
СЗПД = 015 × СЗПО (6.6)
СЗПД = 015 · 141531 = 2122965 руб.
На полную заработную плату государственных рабочих делаются начисления: на социальное и медицинское страхование отчисления в различные фонды формируемые в рамках государственного бюджета
СНЧ = СЗП · КНЧ(6.7)
где: КНЧ – установленный государством процент начислений; КНЧ = 26%.
СНЧ = 16276065 · 026 = 4231777 руб.
Результаты обобщенных данных по многим центральным ремонтным мастерским свидетельствуют что полная заработная плата производственных рабочих (СЗП) с начислениями (СНЧ) и затратами на организацию производства и управление (СОПУ) составляют 45-50% а затраты на запасные части (СЗЧ) ремонтные материалы (СМ) и оплату работ по кооперации (СК) – 50-55% от годовой себестоимости ремонтно-обслуживающих работ:
СЗП + СНЧ + СОПУ = 045 · СГ(6.8)
СЗЧ + СМ + СК = 05 · СГ(6.9)
Затраты на организацию производства и управления подразделяют на общепроизводственные (СОПР) общехозяйственные (СОХР) и внепроизводственные расходы (СВП)
СОПУ = СОПР + СОХР + СЗП(6.10)
Для специализированных ремонтных подразделений:
СОПУ = (25 3) · СЗПО(6.11)
СОПУ = 30 · 141531 = 424593 руб.
Годовая себестоимость определяется из выражения (6.9):
4. Расчет относительных технико-экономических показателей
К расчетным технико-экономическим показателям относятся:
- удельный вес активной части основных производственных фондов;
- фондо- и техническая вооруженность труда;
- стоимость оборудования приходящаяся на 1м производственной площади;
- фондоотдача (в том числе активной части основных производственных фондов);
- выработка продукции на 1м2 производственной площади;
- производительность труда (в том числе производственных рабочих);
- себестоимость ремонта.
Удельный вес активной части основных производственных фондов определяем по формуле (6.13):
Фондовооруженность труда находим по формуле (6.14):
Техническая вооруженность труда определяется по формуле (6.15):
Стоимость оборудования приходящаяся на 1м2 производственной площади рассчитывается по формуле (6.16):
Фондоотдача определяется по формуле (6.17):
Фондоотдача по активной части основных производственных фондов:
Выработка продукции на 1м2 производственной площади:
Производительность труда производственных рабочих определяется по формуле (6.20):
Себестоимость ремонта равна:
Прибыль определяется по формуле (6.22):
где СНД – стоимость новой детали (по данным ряда ремонтных предприятий стоимость новой детали (распределительного вала) СНД = 538748 руб).
Годовой экономический эффект определяется по формуле (6.23):
ЭГ = 1000 · (538748 – 125934 · 08) = 4380008 руб.(6.23)
Срок окупаемости основных фондов:
Основные технико-экономические показатели проекта.
Наименование технико-экономических показателей
Годовая производственная программа (NK)
Стоимость основных производственных фондов (СОПФ)
Стоимость активной части основных производственных фондов
Численность основных производственных рабочих (РСП)
Общий фонд зарплаты основных рабочих (СЗП)
Удельный вес активной части основных производственных фондов (УА)
Фондоотдача активной части основных фондов (fA)
Фондовооруженность труда (ФТР)
Площадь приходящаяся на одного рабочего (Fуд)
Выработка продукции на 1м2 производственной площади
Себестоимость восстановления одной детали СВ
Годовая себестоимость СГ
Производительность труда ПТ
Годовой экономический эффект (ЭГ)
Срок окупаемости основных фондов (ОК)

Титул.doc

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра эксплуатации и ремонта строительной и дорожной техники
к.т.н. доцент Горкунов В.Н.
(подпись фамилия и инициалы)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
на тему Проект организации участка по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники с годовой производственной программой 1000 ед.год.
Студент Силко А.В. .
(подпись фамилия инициалы)
Руководитель к.т.н. доцент Кравченко И.Н.
Консультант по дипломному проекту:
Конструкторская часть: к.т.н. доцент Тростин В.П.
Технологическая часть: к.т.н. доцент Кравченко И.Н.
Экономическая часть: Дронкин А.В.
Безопасность жизнедеятельности: к.в.н. доцент Чалов В.В.
Нормоконтроль: д.т.н. профессор Сладкова Л.А.
Начальник кафедры Горкунов В.Н.
Руководитель Кравченко И.Н.
Задание принял к исполнению 2007г.
по дипломному проектированию студента Силко А.П.
(фамилия и инициалы)
Тема проекта Проект организации участка по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники с годовой производственной программой 1000 ед.год.
(утверждена приказом начальника университета)
Срок сдачи студентом законченного проекта 2007г.
Исходные данные по проекту Нормативно-справочная литература
Данные действующего цеха.
Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
Конструкторский раздел
Эксплуатационный раздел
Технологический раздел
Раздел безопасности жизнедеятельности
Технико-экономический раздел
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)
лист – общая структура дипломного проекта
лист – анализ технико-экономических и технологических показателей методов нанесения покрытий
лист – общий вид плазменной установки
лист – деталировка приспособления
лист – компоновочный план производственного корпуса
лист – технологическая планировка участка
лист – результаты экспериментальных исследований
лист – ремонтный чертеж распределительного вала
лист – технологический процесс восстановления
лист – схема плазменной наплавки
лист – технико-экономические показатели
Консультант по проекту (с указанием относящихся к ним части проекта)
Руководитель Кравченко И.Н.
Задание принял к исполнению Силко А.П.

Готовый диплом.doc

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра эксплуатации и ремонта строительной и дорожной техники
Начальник кафедры №7
к.т.н. доцент Горкунов В.Н.
(фамилия и инициалы подпись)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту
на тему: Проект организации участка по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой с годовой программой 1000 ед.год.
Студент Силко А.П. .
(фамилия инициалы подпись)
Руководитель к.т.н. доцент Кравченко И.Н.
Консультанты по дипломному проекту:
Конструкторская часть: к.т.н. доцент Тростин В.П.
Технологическая часть: к.т.н. доцент Кравченко И.Н.
Экономическая часть: п-к Дронкин В.А.
Безопасность жизнедеятельности: к.в.н. доцент Чалов В.В.
Нормоконтроль: д.т.н. профессор Сладкова Л.А.
Начальник кафедры к.т.н. доцент Горкунов В.Н.
Руководитель к.т.н. доцент Кравченко И.H
по дипломному проектированию курсанту Силко Алексею Павловичу
(фамилия и инициалы)
Тема проекта Проект участка ремонтной мастерской по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой с годовой программой 1000 ед.год.
(утверждена приказом начальника университета № от 2006 года)
Срок сдачи курсантом законченного проекта
Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
Конструкторский раздел
Эксплуатационный раздел
Технологический раздел
Раздел безопасности жизнедеятельности
Технико-экономический раздел
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных
лист – общая структура дипломного проекта
лист – анализ технико-экономических и технологических показателей методов
лист – общий вид плазменной установки
лист – деталировка приспособления
лист – компоновочный план производственного корпуса
лист – технологическая планировка участка
лист – результаты экспериментальных исследований
лист – ремонтный чертеж распределительного вала
лист – технологический процесс восстановления
лист – схема плазменной наплавки
лист – технико-экономические показатели
Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним частей проекта)
Задание принял к исполнению Силко А.П. а
1. Обоснование темы 8
2. Область применения 9
3. Конструктивные и технические особенности детали 12
4. Анализ технического состояния изношенного
распределительного вала 12
5. Выбор рационального способа восстановления
распределительных валов 14
Конструкторский раздел 24
1. Выбор приспособления и принцип его действия 24
2. Наладка установки (приспособления) 26
3. Расчёт пружины 28
Эксплуатационный раздел 32
1. Режимы работы и фонды времени 32
2. Определение годовой трудоёмкости 33
3. Расчёт количества рабочих 34
4. Определяем загрузку рабочего места 34
5. Расчёт количества основного оборудования 36
6. Расчёт производственных площадей 37
7. Разработка планировки участка 37
Технологический раздел 42
1. Характеристика плазменного нагрева 42
2. Оборудование для плазменной наплавки распределительного
3. Выбор схемы и оптимизация режимов наплавки кулачков
распределительных валов двигателей ЯМЗ-238 48
3.1. Выбор схемы и устройств наплавки 49
4. Технология восстановления распределительных валов.
Технология наплавки. Выбор режимов наплавки 54
5. Расчёт норм времени на обработку 56
5.1. Плазменная наплавка 56
5.2. Токарная обработка 58
6. Выбор наплавочного порошка плазмообразующего и
транспортирующего газов 59
7. Порядок работы на установке 64
Раздел охрана труда 66
1. Санитарно-гигиенические условия при плазменной наплавке 66
2. Расчёт освещения 72
3. Расчёт вентиляции 74
4. Расчёт отопления 75
5. Пожарная безопасность 76
6. Охрана окружающей среды 76
Технико-экономический раздел 78
1. Экономико-математические методы выбора оптимального
состава инфраструктуры ремонтного предприятия78
2. Экономическое обоснование организации участка ремонтной
мастерской согласно концепции социально-этического маркетинга81
3. Расчёт себестоимости восстановления распределительных валов 86
4. Расчёт относительных технико-экономических показателей 89
Библиографический список 94
В настоящее время инженерно-технические и дорожно-строительные формирования Спецстроя России характеризуются наличием большого парка автомобилей тракторов строительных и дорожных машин применяемых для обустройства войск строительства и восстановления транспортных коммуникаций.
В связи с сокращением производства и физическим старением строительных машин возникла проблема высокоэффективного их использования повысились требования к их эксплуатационной надежности качеству технического обслуживания и ремонта восстановлению изношенных деталей. Постоянная необеспеченность ремонтного производства запасными частями является серьёзным фактором снижения технической готовности парка строительных машин.
Расширение производства запасных частей связано с увеличением материальных и трудовых затрат. Вместе с тем около 75% выбраковываемых деталей строительных и дорожных машин являются ремонтопригодными. Поэтому целесообразной альтернативой расширению производства запасных частей является вторичное использование изношенных деталей восстанавливаемых в процессе ремонта.
С позиции материалоёмкости воспроизводства экономическая целесообразность ремонта обусловлена возможностью повторного использования после восстановления большинства деталей как годных так и предельно изношенных. Это позволяет осуществлять ремонт в более короткие сроки с меньшими затратами материалов по сравнению с затратами при изготовлении новых деталей.
Реальной стратегией обеспечения работоспособности строительных и дорожных машин является восстановление деталей выступающее как одно из приоритетных направлений ресурсосбережения. Использование новейших технологий приближает восстановленные детали по уровню их качества к новым и стирает грань между первичными и вторичными ресурсами превращая их в альтернативные.
Значительного повышения ресурса восстанавливаемых деталей возможно достичь при рациональном использовании порошковых твердых сплавов. Одним из эффективных механизированных способов нанесения покрытий различной толщины порошковыми твердыми сплавами является плазменная наплавка. Плазменная наплавка характеризуется высокой температурой сжатой дуги (порядка 1000 - 2000°С) концентрированным вводом в изделие теплоты что как следствие обеспечивает повышение производительности процесса наплавки.
Поэтому для поддержания машинного парка в постоянной готовности необходимо расширять и совершенствовать эксплуатационную базу существующих ремонтных предприятий. На рассматриваемом ремонтном предприятии одним из узких мест является выход из строя в результате интенсивного изнашивания распределительных валов строительной и дорожной техники.
В настоящее время решение этого вопроса имеет существенное народнохозяйственное значение особенно когда выпуск техники снизился в 20 30 раз резко сократились её поставки и возникла большая потребность в запасных частях. При существующем дефиците запасных частей их высокой стоимости выбор рационального способа восстановления распределительных валов является актуальной задачей решение которой позволит избежать не только простоев машин но и сэкономить трудовые материальные и топливо энергетические ресурсы.
Целью дипломного проекта является разработка технологии и организация участка в сварочно-наплавочном цехе для восстановления деталей строительной и дорожной техники плазменной наплавкой а также пополнение бюджета ремонтного предприятия за счет выполнения различных работ по восстановлению различных изделий по договорам.
Разработан ряд способов восстановления распределительного вала. Например кулачки распределительного вала можно ремонтировать шлифованием с сохранением профиля кулачка или наплавкой с последующей обработкой до первоначальных размеров. Кулачки шлифуют по копиру на шлифовальном станке. Кулачок перешлифовывают до выведения следов износа.
После шлифования кулачка высота подъема клапана не изменяется. Это подтверждается следующим:
Высота подъема клапана при неизношенном кулачке равна:
Высота подъема при перешлифованном кулачке:
При шлифовании изношенного кулачка его размеры уменьшаются по всему профилю на одинаковую величину b равную сумме величин износа и припуска на шлифование т.е.
Подставив значение H1 и 2R1 в формулу (1.2) для определения h1 получим:
h1 = Н – 2b - 2R + 2b = Н - 2R = h (1.5)
Рис.1.1. Схема кулачка распределительного вала
Таким образом высота подъема клапана при неизношенном кулачке равна высоте подъема клапана при перешлифованном кулачке.
При значительном износе кулачка по высоте ремонт его шлифованием под ремонтный размер становится невозможным из-за снятия большого слоя металла что в свою очередь приводит к уменьшению радиуса закругления вершины кулачка. Поэтому здесь целесообразно применять плазменную наплавку которая будет обеспечивать требуемую твердость детали после наплавки.
Сравнительный анализ результатов исследования способов восстановления деталей а это перешлифовка электродуговое напыление газовая наплавка сормайтом индукционная наплавка хромирование показал что для обеспечения высокой износостойкости и долговечности поверхностей при незначительных производственных малодефицитных материалов наиболее рациональным способом восстановления является плазменная наплавка.
Учитывая вышеизложенное можно сделать вывод что для улучшения показателей производственной деятельности ремонтной мастерской целесообразны разработка и внедрение наиболее перспективных технологических процессов восстановления распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой а также проектирование участка оснащенного соответствующим оборудованием.
2. Область применения
В настоящее время огромное значение придается совершенствованию и развитию ремонтно-обслуживающей базы так как поддержание строительной дорожной и автомобильной техники в работоспособном состоянии – важнейшая народнохозяйственная задача.
Повышение качества отремонтированной техники снижение затрат на ее ремонт неразрывно связаны с оптимальным размещением производственной мощностью ремонтного предприятия с рациональным их использованием.
Инженерно-технические формирования объединения и предприятия Спецстроя РФ а также другие министерства и ведомства из года в год оснащаются все
более сложной и высокопроизводительной техникой. Для поддержания ее в работоспособном состоянии и восстановления утраченного ресурса должна создаваться
ремонтная база в состав которого входят предприятия необходимые для восстановления деталей и ремонтной техники.
Структура размеры и функция объектов этой ремонтной базы прежде всего обусловлены работами выполняемыми при восстановлении деталей и ремонте машин в целом.
Анализ многочисленных работ показывает что они должны быть как правило централизованными (действовать в составе ремонтного предприятия) и децентрализованными (действовать как самостоятельное подразделение). Для выполнения ремонтных работ необходимо организовать предприятия (участки) более высокой оснащенности – это центральные ремонтные мастерские цехи по ремонту машин и восстановлении и тому подобное.
Ремонтные и другие работы высокой сложности (восстановление деталей) следует выполнять на предприятиях с высокой оснащенностью производства высокой квалификации производственных работ и инженерно-технических работников.
В данном дипломном проекте проектируется участок по восстановлению распределительных валов автомобильных двигателей методом плазменной наплавки. Участок по восстановлению деталей может действовать как в составе ремонтного предприятия так и самостоятельно. В данном случае участок по восстановлению распределительных валов автомобильных двигателей плазменной наплавкой действует в составе цеха по ремонту и восстановлению деталей строительной и дорожной техники плазменной наплавкой.
Такой участок может быть организован на любом предприятии занимающемся вопросами эксплуатации ремонта и восстановления деталей (авторемонтные предприятия предприятия технического сервиса мастерские по капитальному ремонту техники цеха (участки) восстановления изношенных деталей и другие предприятия оборонного комплекса).
Таким образом все решения принимаемые при проектировании должны быть подчинены перспективному развитию ремонтной базы инженерно-технических формирований и подразделений Спецстроя Российской Федерации.
3. Конструктивные и технические особенности детали
Распределительные валы изготавливают из стали 45 (у двигателей ЗИЛ -130 и ЯМЗ - 238) и стали 40 селенг (у ЗМЗ - 53). Кулачки эксцентрики шестерни и опорные шейки распределительных валов подвергнуты поверхностной закалке с нагревом ТВЧ на глубину 2-5 мм. Твердость поверхности зубьев шестерни распределительного вала двигателя ЗИЛ - 130 HRCЭ = 40-56 остальных термически обработанных поверхностей HRCЭ = 52-62.
В процессе эксплуатации распределительный вал с конструктивно заложенной малой жесткостью подвергается действию переменных разнесенных по длине нагрузок причем каждая нагрузка прилагается с угловым смещением по отношению к другой. Вследствие этого распределительный вал работает не только на изгиб но и на кручение. Значительные контактные давления возникающие в соединении "кулачок-толкатель" являются причиной износа кулачков распределительных валов.
4. Анализ технического состояния изношенного распределительного вала
Основными дефектами распределительных валов являются: изгиб износ опорных шеек и шейки под распределительную шестерню кулачков шпоночной канавки износ или повреждение резьбы.
Поверхности опорных шеек следует восстанавливать при износе более 01 04 мм. Износ кулачков сосредотачивается в области примыкающей к вершине кулачка и не превышает 005 мм за пределами 20° 25° относительно вершины кулачка допустимый износ зависит от типа двигателя и составляет 02 14 мм. Резьбовую поверхность восстанавливают при износе выкрашивании срыве более двух ниток резьбы. Правку валов проводят при изгибах превышающих 01 015 мм. Шпоночные пазы восстанавливают при износах по ширине более 007 009 мм.
Дефекты распределительных валов
Коэффициент повторяемости для двигателей
- поверхности опорных шеек в пределах
- опорных шеек выходящих за пределы
- кулачков по высоте
- шпоночного паза выше допустимого
- шейки под эксцентрик
- шейки под распределительную шестерню
Повреждение резьбы (резьбового отверстия)
5. Выбор рационального способа восстановления детали
Для повышения долговечности восстановленных деталей большое значение имеют научно обоснованные способы и технологические процессы их восстановления. Решение этого вопроса имеет огромное народнохозяйственное значение особенно в связи с развитием централизованного восстановления деталей на специализированных предприятиях. Выбор оптимального способа является одним из основных вопросов при разработке технологических процессов восстановления изношенных деталей.
Большой вклад в развитие теоретических основ выбора рационального способа восстановления изношенных деталей автомобилей тракторов строительной и дорожной техники внесли Батищев А.Н. Конкин М.Ю. Черноиванов В.И. и другие отечественные ученые [2 11 27].
Анализ литературных источников [12 2021] показали что в настоящее время оценка способов восстановления деталей производиться по трем критериям:
- технологическому (критерий применимости)
- техническому (критерий долговечности)
-технико-экономическому.
По технологическому критерию выбор способов производят на основании возможностей их применения для устранения конкретного дефекта заданной детали с учетом величины и характера износа материала детали и ее конструктивных особенностей. По этому критерию назначают все возможные способы которые в принципе могут быть использованы для устранения конкретного дефекта.
По техническому критерию оценивают технические возможности детали восстановленной каждым из намеченных по технологическому критерию способом т.е. этот критерий оценивает эксплуатационные свойства детали в зависимости от способа восстановления. Оценка производится по таким основным показателям как:
- усталостной прочности
В таблице 1.2 представлены примерные значения коэффициентов износостойкости выносливости и сцепляемости определенные по результатам исследований для наиболее распространенных методов восстановления [18].
Коэффициенты износостойкости выносливости сцепляемости.
Способы восстановления
Значения коэффициентов
Износостойкости (Кi)
Наплавка в углекислом газе
Вибродуговая наплавка
Наплавка под слоем флюса
Дуговая металлизация
Газопламенное напыление
Плазменное напыление
Хромирование (электролитическое)
Железнение (электролитическое)
Контактная наплавка (приварка металлического слоя)
Электромеханическая обработка (высадка и сглаживание)
обработка под ремонтный размер
Установка дополнительной детали
Пластическое деформирование
Исследования ряда авторов и практика ремонтного производства показывают что оценка способов восстановления деталей чаще всего производиться по технико-экономическому критерию (обобщенный критерий) по которому принимают окончательное решение о выборе рационального способа устранения дефекта детали. Прежде всего он отражает технический уровень применяемой технологии. Для оценки различных способов по данному критерию рассматривают отношение (1.6):
Ен – нормативный коэффициент эффективности;
Кудi – удельные капитальные вложения при устранении дефекта i-м способом рубм2.
В настоящее время в связи с усилением требований экологической безопасности при ремонте машин вообще и при восстановлении изношенных деталей в частности затрачиваются основные и оборотные средства на эти цели. Поэтому данные затраты необходимо учитывать при разработке технологического процесса восстановления деталей то есть выбирать оптимальный способ по технико-эколого-экономическому критерию как можно полнее учитывать все затраты на вышеизложенные мероприятия (формула 1.7):
Ен– нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (Ен=015);
Твi – ресурс детали восстановленной i-м способом.
Ni – количество восстанавливаемых принятым способом деталей.
Данное выражение представляет собой технико-экономическую модель позволяющую оценить затраты на получение единицы продукции. Однако лучший с точки зрения затрат вариант может не удовлетворять по производительности или надежности.
Однако не всегда верно учитывается качество восстановления детали (технический критерий). Обычно при определении технико-экономического критерия используют любое значение Тв или коэффициента долговечности которое обеспе-
чивает тот или другой способ восстановления. В то же время здесь есть некоторые особенности которые нельзя не учитывать. Ресурс восстановленной детали надо сравнивать не с ресурсом новой детали а с межремонтным ресурсом агрегата в который входит деталь. Тогда и коэффициент долговечности надо определять не по отношению к ресурсу новой детали а по отношению к межремонтному ресурсу агрегата.
Кроме того за коэффициент долговечности следует принимать только целую его часть (1; 2; 3 и т.д.) если деталь не лимитирует ресурс агрегата и не является легкосъемной. Если же деталь лимитирует ресурс агрегата или легко может быть заменена (например рабочие органы строительных и дорожных машин) то необходимо учитывать любое повышение коэффициента долговечности (12; 16 и т.д.).
Часто коэффициент долговечности устанавливают путем лабораторных или стендовых испытаний на износостойкость усталостную прочность и сцепляемость покрытия то есть факторы от которых зависят показатели долговечности. При этом коэффициент долговечности определяют как произведение коэффициентов износостойкости сцепляемости и выносливости. На наш взгляд это не всегда верно так как чаще всего одно или два из этих свойств лимитирует ресурс детали а не все сразу. Так при восстановлении рабочих органов строительных и дорожных машин их ресурс определяет только износостойкость. Если даже на ресурс детали влияют два или три свойства то надо за коэффициент долговечности принимать наименьшее значение из них а не перемножать их.
Изложенная выше методика основанная на использовании в качестве одного из основных критериев себестоимости восстановления деталей испытывающей во многом воздействие цен и поэтому далеко не всегда отражающей истинные издержки производства по существу не учитывает новизну технологического процесса. Новизну технологии надо оценивать таким показателем который не подменяя собой стоимостных показателей корректировал бы их достоверно измеряя затраты на производство продукции.
Следует отметить что в современных условиях созрела необходимость создания гибких технологий позволяющих восстанавливать детали с различными ресурсами в зависимости от спроса а следовательно и с различной ценой на них.
За последние годы резко снизился выпуск техники и поэтому вопрос восстановления изношенных деталей является актуальным ещё в большей мере.
В связи с этим доктором технических наук профессором Батищевым А.Н [4] предложено оптимизировать технологический процесс восстановления деталей по энергетическому критерию учитывающему коэффициент долговечности и все затраты энергии в том числе энергию живого труда начиная от производства необходимых материалов и до окончательной обработки деталей. Для учета экономических интересов конкретного предприятия предложено оптимизировать способ восстановления деталей по комбинированному (комплексному) критерию отражающему приведенные затраты энергоемкость и коэффициент долговечности.
Так как в настоящее время экологичность инженерных решений является одним из главных критериев их прогрессивности предлагается ввести в энергетический критерий коэффициенты экологичности. В этом случае энергетический критерий можно выразить уравнением (1.8):
Кдi – коэффициент долговечности детали восстановленный i-м способом.
В свою очередь эти коэффициенты определяются по формулам:
Gн - удельные затраты энергии на изготовление новой детали кВт·ч;
Gэн – удельные затраты энергии на экологические мероприятия при изготовлении новой детали кВт·ч;
Тэi и Тэн – соответственно трудоемкости экологической безопасности при восстановлении детали i-м способом и изготовлении новой детали чел·ч.
Из практики известно что затраты на материалы при восстановлении изношенных деталей составляют около 5-10 % от новых деталей. Поэтому важным показателем совершенства технологического процесса восстановления деталей является материалоемкость. С этих позиций способ восстановления дополнительно можно оптимизировать по формуле (1.9):
Gмi – затраты материала на восстановление детали i-м способом кг.
Тi – ресурс восстановленной детали.
С учетом вышеизложенного на наш взгляд можно внести изменения (откорректировать) выражение (1.8) где будет учитываться и коэффициент материалоемкости.
Gмн – затраты материала на изготовление новой детали кг.
Поэтому выражение (1.8) с учетом коэффициента материалоемкости правомерно записать в виде:
Рациональный способ восстановления изношенных деталей машин должен быть выбран исходя из минимальных удельных затрат (то есть затрат на единицу наработки). Необходимо выбирать тот способ восстановления который принесет больший народнохозяйственный эффект то есть минимум затрат в рублях на единицу наработки восстановления деталей Gi ti (где Gi – сумма всех затрат при принятом способе восстановления изношенных деталей ti – ресурс восстановленной детали).
В качестве вывода из всего вышесказанного следует:
Рациональный способ восстановления деталей необходимо выбирать прежде всего по эколого-технико-экономическому критерию с учетом кратности их ресурса по отношению к нормативному межремонтному ресурсу агрегата учитывая энергоемкость и материалоемкость способов восстановления изношенных деталей.
Анализ литературы по данному вопросу свидетельствует об отсутствии более эффективного решения проблемы. Вопросы увязки всех выше приведенных факторов для оптимального выбора способа восстановления деталей разработаны слабо как в виду их разноплановости так и из-за специфики технологических процессов. Возникает необходимость создания обобщенной модели для оптимального выбора и оценки способов и методов восстановления деталей.
Исходя из вышеизложенного по технологическому критерию для восстановления распределительных валов назначаем следующие способы восстановления:
- вибродуговая наплавка
- наплавка в среде СО2
- плазменная наплавка
- газопламенное напыление
- плазменное напыление.
Проверяем по техническому критерию (критерий долговечности КД) выбранные способы восстановления исходя из условия (по данным приложения 1):
КД = Кi KB KC (1.12)
- вибродуговая наплавка: КД = 115 09 10 = 103;
- наплавка в среде СО2: КД = 14 07 10 = 10;
- плазменная наплавка: КД = 16 09 10 = 145;
- газопламенное напыление: КД = 12 08 04 = 04;
- плазменное напыление: КД = 13 09 05 = 06.
Проверяем по технико-экономическому критерию (см. формулу 1.6) способы удовлетворяющие критерию долговечности т.е. КД > 08:
- вибродуговая наплавка: рубм2;
- наплавка в среде СО2: рубм2;
- плазменная наплавка: рубм2
При вибродуговой наплавке покрытие получается нередко с порами с неравномерной твердостью и неоднородной структурой что способствует возникновению значительных растягивающих внутренних повреждений и как следствие снижению усталостной прочности на 30-40%. Поэтому применительно к распределительным валам применять этот способ нельзя из-за значительных динамических нагрузок приходящихся на деталь.
Применение напыления тоже не подходит из-за ряда следующих недостатков: низкая прочность сцепления с основной не позволяет восстанавливать детали работающие в условиях ударных нагрузок. С увеличением толщины слоя свыше 1-13 мм прочность сцепления снижается. Поэтому напыление целесообразно применять в первую очередь для восстановления деталей не подверженных значительным динамическим нагрузкам изготовленных из чугуна алюминия трудно поддающиеся восстановлению другими способами.
При наплавке в среде СО2 слои наносятся высокого качества производительность сравнительно большая по сравнению с плазменной наплавкой менее качественно. Износостойкость при плазменной наплавке больше чем при наплавке в среде СО2 повышенное разбрызгивание металла до 15% что сказывается на экономическом показателе восстановления. Он значительно больше чем при плазменной наплавке.
Из сравнений видно что плазменная наплавка более эффективна чем наплавка в среде СО2 и вибродуговая наплавка поскольку при данном способе восстановления распределительных валов наибольший коэффициент долговечности нанесенного покрытия при этом себестоимость данного метода минимальна. С целью повышения износостойкости быстро изнашиваемых деталей был выбран способ плазменной наплавки с подачей порошка в сварочную ванну. Износостойкость наплавленных деталей с подачей порошка возрастает в 6-8 раз. Плазменная наплавка дает значительный эффект при восстановлении деталей (распределительных валов). При этом плазменной наплавкой можно наплавлять не только дорогие сплавы на основе никеля и кобальта но и детали на основе железа.
Преимуществом способа плазменной наплавки является его пригодность к автоматизации с применением электронной системы регулирования плазменного процесса. Плазменная наплавка обладает такими важными преимуществами как высокая производительность широкая возможность легирования слоев наплавки большой диапазон регулирования теплоты в основных и наплавочных металлах возможность применения любых наплавочных металлов.
Плазменная наплавка является высокоэффективным технологическим процессом позволяющим значительно сокращать расход дефицитных и дорогостоящих материалов улучшать эксплуатационные свойства и повышать работоспособность соединения. По своим технико-экономическим показателям плазменная наплавка превосходит другие способы наплавки как за счет уменьшения расхода наплавляемого металла так и за счет повышения работоспособности детали.
Высокая производительность наплавки обеспечивается и при применении в качестве присадочных материалов порошков. Так при плазменной наплавке с вдуванием порошка в струю производительность составляет до 6 кг в час. Особо следует подчеркнуть что плазменная наплавка с применением в качестве присадочного металла порошка особенно целесообразно при необходимости получения слоя наплавки малой высоты и обеспечивает при этом значительную экономию наплавленного металла по сравнению с другими способами наплавки. Перечисленные положительные стороны способов наплавки не только существенно расширяют технологические возможности их применения но и позволяют получать значительный экономический эффект за счет наплавки слоев с минимальной глуби-
ной проплавления и сохранения первоначальных физико-механических свойств при меньшем количестве наплавочного металла: изготовление деталей из низкоуглеродистых сталей с поверхностями упрочненными твердыми сплавами вместо дорогих легированных сталей применение износостойких порошковых сплавов повышающих срок службы наплавленных деталей уменьшения припуска на механическую обработку.
КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Выбор приспособления и принцип его действия
Для восстановления распределительных валов плазменной наплавкой берём установку ОКС-11233 смонтированной на базе токарного станка 16К20 модернизированного для этого.
Модернизация включает:
- установку порошкового питателя.
- плазмотрона и механизма колебаний.
- изменение узла привода продольного суппорта и установку на нём блока управления механизмами.
Блок получения плазмы собран на базе установки плазменного напыления УПП-5-68 модернизированной под наплавку. При восстановлении кулачков распределительного вала наплавкой возникают трудности. Поэтому для наплавки кулачков по всей площади разработано приспособление состоящее из копировального устройства позволяющее наплавить кулачок со всех сторон. Крепится данное устройство на вращателе установки.
Принцип действия установки (приспособления) следующий (см. рис. 2.1).
Обрабатываемый распределительный вал ввинчивается в резьбовое отверстие базирующего вала копира 12 фиксируется винтом на шпоночном пазе и закрепляется в патроне вращателя 1. Свободный конец распределительного вала поддерживается задним центром. Копирующая поверхность с помощью пружины и пазов во втулке фиксируется на валу относительно поверхности на детали требующей восстановления. К копиру 12 подводится каретка 4 с опорным элементом и опускается на копирующую поверхность. Опорный элемент может быть выполнен в виде конуса пирамиды или клина контактирующего с копирующей поверхностью по точке либо по линии.
Рис. 2.1. Общий вид плазменной установки
Рабочая каретка 4 оборудована плазменной горелкой 10. С помощью продольного суппорта 9 и смонтированного на нём механизма колебаний 7 с поводковым элементом 11 она перемещается по направляющей 13 вдоль распределительного вала до места подлежащего наплавке.
Техническая характеристика установки
Наименование показателей
Число оборотов привода обмин
Характер регулирования
Диаметр обработки цилиндрической детали мм
Длина обрабатываемой детали мм
Максимально возможная высота кулачков мм
Время замены копира мин
Максимально возможный эксцентриситет обрабатываемой поверхности мм
Расход порошкового материала гмин
Амплитуда колебаний плазмотрона мм
Частота колебаний в минуту
Характер регулирования колебаний
От патрона 1 вращение передаётся через копир 12 к обрабатываемой детали. Опорный элемент опираясь на вращающуюся копирующую поверхность приводит в движение раму 6 с направляющей 13 которая в свою очередь передаёт это движение плазменной горелке 10. Копирование восстанавливаемого вала происходит за счёт вертикального перемещения горелки и согласованного с ним вращения детали.
Колебания рабочей каретки 4 передаётся от колебательного механизма 7 с помощью поводкового элемента 11. Для этой цели на поводковом элементе выполнены пазы входящие в зацепление с цилиндрическими пальцами на рабочей каретке. Поводковый элемент выполнен с возможностью поворота вокруг своей продольной оси для уравновешивания сил возникающих в месте контакта пазов с пальцами. Присадочный материал от порошкового питателя поступает через трубку к плазмотрону.
Автоматическое изменение угловой скорости обеспечивается командоаппаратом 5.
Противовесы позволяют снизить давление опорного элемента на копирующую поверхность копира 12.
2. Регулировка установки (приспособления)
Регулировка положения плазмотрона относительного детали осуществляется вертикальным его перемещением в рабочей каретке с помощью винта. Расстояние от торца защитного сопла до детали должно быть в пределах 10-12 мм.
Продольная ось плазмотрона и опорного элемента должна проходить через продольную ось распределительного вала. Регулировка плазмотрона и опорного элемента в этом случае осуществляется винтом. Положение колебательного механизма на суппорте должно обеспечивать передачу колебаний рабочей каретки как при наплавке цилиндрической части так и при наплавке кулачка.
С этой целью опорный элемент необходимо установить на цилиндрической части кулачка - копира а нижняя часть П образной вилки должна быть установлена с зазором в 15-2 мм от нижней поверхности рабочей каретки. При этом верхняя часть вилки должна находится в зацеплении с верхним пальцем каретки а нижняя - с нижним. После этого кулачок - копир поворачивается до взаимодействия опорного элемента с вершиной. В таком положении пазы вилки должны оставаться в зацеплении с пальцами каретки причём верхняя часть вилки не должна касаться каретки.
Регулировка командоаппарата заключается в том что находится такое положение концевого выключателя при котором автоматически меняется режим обработки. Это положение соответствует переходу опорного элемента с цилиндрической части на поверхность образующую начало кулачка.
Переналадка устройства осуществляется сменой копира в патроне 1 вращателя а также регулированием с помощью механизмов и положения опорного элемента и плазмотрона.
Пружина сжатия предназначена для подпружинивания центров распределительных валов и в местах крепления на станке. Начальная нагрузка обеспечивающая плотное прилегание поджатых опорных винтов пружины к копирующей поверхности обеспечивающая плавное прилегание её к валу.
Материал: проволока П-II ГОСТ 5047-49.
Временное сопротивление при растяжении [GBP] = 145 кгмм.
Наибольшее допускаемое напряжение при кручении [] = 044
[GBP] = 044 145 = 638 кгмм2.
Определяем наибольшее касательное напряжение в опасных точках поперечного сечения винтов (на внутреннем волокне):
где: k - коэффициент учитывающий как влияние неучтённых факторов (изгиб стержня пружины продольные деформации и т.д.) значение коэффициента принимается из таблицы 16 [Беляев Сопротивление материалов стр.209]
К = 116 для индекса пружины с =36 4 = 9;
Р – сила сжимающая пружину;
R - средний радиус пружины мм (R = 18 мм);
r - диаметр проволоки пружины мм (r = 2 мм).
Определяем предельно допустимую нагрузку на пружину:
Определяем диаметр проволоки:
Средний диаметр пружины:
D = с d = 9 4 = 36 мм (2.5)
Шаг винтов берём в пределах от:
h = 36 3 = 12 мм. (2.6)
Полное число витков пружины:
Рабочее число витков пружины:
i = i0 – 2 = 95 – 2 = 75 витков. (2.7)
Длина пружины сжатой до соприкосновения витков:
Hd = (i0 – 05) d = (95 – 05) 4 = 36 мм. (2.8)
Допустимая длина пружины сжатой максимальной нагрузкой при рекомендуемом зазоре между витками Р = 0l · d = 04 мм равна 40 мм.
Длина не нагружаемой пружины:
Н0 = Hd + i (n – d) = 36 + 75 (12 – 4) = 96 мм (2.9)
Рис. 2.2. Эпюр нагрузок пружины
Определяем величину осевого перемещения [λ] при нагрузке Р1 = 5 кг:
где: G = 8 103 кгмм2 – модуль сдвига.
Определяем величину осевого перемещения при нагрузке Р2 = 7 кг
Определяем конечное усилие сжатия пружины Р3 при λ3 = 525 мм
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РАЗДЕЛ
1 Режимы работы и фонды времени
Режим работы предприятия принимаем односменный при пятидневной рабочей неделе.
Номинальный годовой фонд времени работы рабочих и оборудования определяем по формуле (3.1):
ФH = (KP – tCM – KП · tC) · n (3.1)
где КР – число рабочих дней в году (КР = 253);
tCM – продолжительность смены (tCM = 82 ч);
КП – число праздничных дней;
п – число смен (п = 1).
Фн = (253 · 82 · 6 · 1) · 1 = 20686 ч
Действительный годовой фонд времени работы рабочего определяется вычитанием из номинального фонда времени всех потерь времени:
ФДР = (ФН – КО · tCM) · Р (3.2)
где ФН – номинальный годовой фонд времени работы;
КО – общее число рабочих дней отпуска в году (КО =24);
Р – коэффициент потерь времени работы принимаем из таблицы Р = 097
ФДР = (20686 - 24 · 82) · 097 = 186337 ч.
Действительный годовой фонд времени работы оборудования рассчитывается по формуле (3.3):
ФДО = ФН · пС · О (3.3)
пС – число смен в сутки;
О – коэффициент использования оборудования принимаем из таблицы О = 095
ФДО = 20686 · 1 · 095 = 196517 ч.
2. Определение годовой трудоемкости производственной программы
Общий такт ремонта рассчитывается по формуле (3.4):
где ФД – действительный годовой фонд времени работы рабочих;
NK – годовая производительная программа.
Годовая программа предприятия по ремонту распределительных валов авто-двигателей составляет 1000 шт.
Годовая программа предприятия
Расчет количества рабочих
Контрольная проверка
3. Расчет количества рабочих
Расчет количества рабочих определяется по формуле (3.5):
где: РС – списочное число рабочих;
ТГ – годовая трудоемкость по наплавке;
К – планируемый коэффициент перевыполнения норм выработки К =105 115.
Для токарной обработки:
4. Определение загрузки рабочего места
где: РПР – принятое число рабочих.
5. Расчет количества основного оборудования
Сводная ведомость оборудования мастерской
оборудования и другой оснастки
Габаритные размеры мм
занятая оборудованием м2
Наплавочная установка
Пресс гидравлический
Копировально-шлифовальный станок
Шкаф для инструмента
Тележка для распределительных валов требующих восстановления
Тележка для восстановленных валов
Стеллаж для приготовления порошка
6. Расчет площадей производственной мастерской
Расчет площадей производственной мастерской производим по формуле (3.7):
где: FO – суммарная площадь занимаемая оборудованием м2;
КП – переходной коэффициент учитывающий рабочие зоны проходы и проезды на соответствующих участках. Определяется по таблице. Для наплавочного участка КП = 55 65. Принимается КП = 6.
Площадь занимаемую оборудованием определяем из суммы площадей каждого оборудования:
ΣFO = 482 + 482 + 096 + 038 + 192 + 031 + 039 + 038 + 038 + 026 + 096 = 1558 м2.
FУЧ = 1558 6 = 9348 м2.
7 Разработка планировки участка
Габариты (длина ширина) производственного корпуса устанавливают из условия что периметр здания при заданной площади должен быть минимальным так как в этом варианте стоимость строительства здания будет наименьшей.
Для контроля вводят понятие коэффициента целесообразности плана здания ремонтного предприятия [15]:
где FПР – производственная площадь предприятия м2;
82 – коэффициент пропорциональности численно равный квадратному корню из отношения площади круга к длине его окружности.
Самый оптимальный периметр здания соответствует длине окружности. На практике необходимо чтобы коэффициент целесообразности был равен 08 и более.
Приступая к планировке производственного корпуса мастерской следует прежде всего выбрать схему основной технологической линии производственного процесса. Для мастерских предпочтительно принять схему прямого потока когда отношение ширины к длине равно 13 а здание выбрать произвольной формы. Строительные требования и принятую форму здания оценивают коэффициентом целесообразности плана здания мастерской.
Отделения и участки на плане производственного корпуса размещают так чтобы ремонтируемые агрегаты и отдельные громоздкие детали передвигались по наикратчайшему пути а взаимосвязь разборочно-сборочных отделений и отделений по восстановлению деталей соответствовала ходу технологического процесса и направлению основного грузопотока. Поэтому следует располагать цехи и участки в одном корпусе.
Производственные участки могут занимать один или несколько пролетов а также часть пролета. Не рекомендуется разделять их перегородками если это соответствует условиям выполнения технологии требованиям техники безопасности или пожарной безопасности. Участки опасные в пожарном отношении (сварочный кузнечно-прессовый термический деревообрабатывающий малярный восстановления деталей синтетическими материалами) должны быть изолированы от других помещений огнестойкими стенами.
Помещения отделяемые перегородками следует размещать у наружных стен здания так как это облегчает выполнение перегородок и вентиляционных устройств.
При расстановке оборудования соблюдают следующие требования. Расстояние от стены до задней стороны станка при его установке перпендикулярно к стене должно быть не менее 500 мм расстояние от станка до стены – не менее 1 м. Вытяжные зонты в смежных отделениях (например в кузнечном и сварочном) располагают рядом чтобы устроить один дымоотвод.
Пример планировки производственного корпуса представлен на листе графической части (лист 5).
Технологическая планировка производственных зон и участков выполняется в виде планов с расстановкой технологического оборудования и оргоснастки на листе чертежной бумаги формата А1 с соблюдением норм и требований ЕСКД в масштабе 1:25 (1:20) или 1:50 (1:40).
Технологическая планировка предусматривает размещение средств оснащения внутри проектируемых подразделений предприятия с учетом их функционального назначения санитарно-технических и строительных норм. Планировка участков разрабатывается одновременно с объемно-планировочным решением зданий и сооружений на основании данных о расчетных площадях и принятой ведомости оборудования.
Расстановка технологического оборудования и оргоснастки на планировках зон и участков должна выполняться в соответствии со схемой технологического процесса необходимых условий техники безопасности удобства обслуживания и монтажа оборудования при соблюдении нормируемых расстояний между оборудованием и элементами здания а также требований норм технологического проектирования предприятий.
При расстановке оборудования необходимо: обеспечивать свободные пути транспортирования по прямым линиям (основные потоки не должны пересекаться и должны иметь четко обозначенные границы) устраивать рабочие зоны так чтобы они не пересекались с путями движения транспортных средств а также предусматривать хранение крупногабаритных изделий и материалов вне участков (отделений).
Технологическое оборудование и оргоснастка на плане объекта проектирования должны быть обозначены позициями а их перечень представлен в спецификации содержащей в табличной форме номера по плану наименование оборудования и количество.
Кроме того наряду с требованиями оформления приведенными для планов производственных корпусов на планировках зон и участков необходимо указывать маркировочные оси здания и расстояния между ними в соответствии с общим компоновочным планов производственного корпуса а также габаритные размеры зоны (участка) (см. рис. 3.1).
Расстояние между наплавочными стойками при размере до 10 м берется 3-35 м. Источник питания током должен быть на расстоянии от стены не менее 250 мм наплавочный станок на расстоянии 900 мм. Площадь каждой установки при плазменной наплавке должна быть 14-16 м. Норма расстояний между тыльными сторонами оборудования должна быть 700 мм при оборудовании с габаритами до 3000 × 1500 мм.
Обычно применяют прямоугольное и прямолинейное размещение обеспечивающее организацию потоков в одном направлении. При обслуживании рабочим нескольких единиц оборудования предусматривают удобное расположение всех рабочих зон с минимальными переходами. С целью облегчения обслуживания рабочие места целесообразно предусматривать со стороны проходов. При этом оборудование используемое постоянно размещают в зоне наибольшего естественного освещения.
Технологическое оборудование изображают в принятом масштабе условным упрощенным контуром с учетом крайнего положения движущихся частей открывающихся дверок (кожухов) постоянных ограждений и устанавливаемых на оборудовании изделий если последние выходят в плане за габаритные размеры оборудования. Внутри контура оборудования и оргоснастки или вне контура на выносной полке указывают его номер по спецификации к чертежу.
На графическом листе технологической планировки заданного подразделения оборудование нумеруют (сквозной порядковой нумерацией) арабскими цифрами. Номера участков и оборудования указывают в сводной ведомости оборудования (см. табл. 3.2).
Технологическое оборудование размещают по отношению друг другу в соответствии с технологическим процессом а также с учетом применения отдельно стоящих станков стендов.
Заполнение спецификации производится сверху вниз.
Технологическая планировка участка наплавки распределительных валов представлена на листе графической части (лист 6).
Рис.3.1. Маркировка разбивочных осей:
t – шаг колонн; l × t – сетка колонн
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Характеристика плазменного нагрева
В качестве источника теплоты при плазменной наплавке используется плазменная струя. Она представляет собой высокоинтенсивный источник теплоты максимальная температура которого может превышать 2000К что позволяет расплавить различные тугоплавкие материалы. Плазму получают пропусканием газовой струи через дуговой разряд возбуждаемый между двумя электродами. Дуга горит в замкнутом цилиндрическом канале стенки которого подвергаются интенсивному охлаждению. Охлаждение наружной поверхности столба дуги вызывает его концентрацию вследствие чего температура столба дуги резко повышается. Плазмообразующий газ проходящий через межэлектродное пространство приобретает высокий запас энергии которую используют для нагрева в процессе наплавки.
Для плазмы характерна определенная степень ионизации газа которая в свою очередь зависит от температуры и потенциала ионизации. Степенью ионизации газа называется отношение числа образовавшихся заряженных частиц к общему количеству нейтральных частиц в данном объеме газа до ионизации.
Так как выделить плазму в чистом виде весьма трудно то для технических целей используют дуговой разряд обогащенный плазмой т.е. в дуговом разряде наряду с заряженными частицами содержатся и нейтральные частицы. Такое состояние газа называется низкотемпературной плазмой. В качестве плазмообразующих газов самостоятельно могут быть использованы аргон азот гелий аммиак. Водород и кислород можно применять в смеси с аргоном азотом. Применение одного водорода невозможно из-за его высокой теплопроводности что приводит к быстрому нагреву и разрушению сопла. В кислороде из-за быстрого сгорания вольфрамового электрода трудно обеспечить длительную работу катода плазмотрона.
Различные газы и газовые смеси обладают разными физико-химическими свойствами целесообразность использования которых определяется видом плазменной обработки металлов и степенью воздействия на вольфрамовый электрод. Наилучшим газом защищающим раскаленный вольфрамовый электрод от окисления является химически инертный аргон.
Газ в состоянии плазмы находится в термодинамическом равновесии и в целом электрически нейтрален так как ионизация не создает избытка в зарядах того или иного знака и отрицательный заряд электронов компенсируется положительным зарядом ионов. Важное значение имеет энергетическое саморегулирование дугового разряда. Это свойство заключается в том что потери энергии в окружающую среду компенсируются притоком свежей энергии от источника тока. Плазма приобретает новые свойства по сравнению с обычными газами. Высокая концентрация электронов делает ее электропроводной причем электропроводность плазмы достигает величины электропроводности металлов. Из-за большой насыщенности заряженными магнитными частицами плазма поддается действию магнитных полей.
В настоящее время основным методом получения плазмы для технологических целей является метод пропускания газовой струи через пламя сжатой электрической дуги расположенной в узком медном канале.
В современной сварочной технике применяют три схемы получения плазмы.
Первая соответствует схеме сжатой дуги прямого действия когда анодом служит обрабатываемый материал. Вторая – сжатая дуга косвенного действия возникает между вольфрамовым электродом и внутренним соплом плазмотрона из которого вытекает в виде плазменной струи. Дуга косвенного действия (плазменная струя) электрически не связана с обрабатываемым металлом.
Для нашего способа восстановления деталей наибольшее распространение получила третья схема с комбинированным подключением плазмотрона к источнику питания. В этом случае между вольфрамовым электродом и соплом анода зажигается вспомогательная сжатая дуга косвенного действия обладающая электропроводностью и образующая при соприкосновении с токоведущей обрабатываемой деталью сжатую дугу прямого действия.
В обычных условиях при прямой полярности столб дуги между неплавящимся вольфрамовым электродом и деталью в атмосфере защитного газа имеет вид конуса размеры которого зависят от силы тока и напряжения. Так как с увеличением силы тока и напряжения столб такой дуги имеет возможность расширяться то значительного изменения температуры и степени ионизации газа не наблюдается. Если каким-либо образом воспрепятствовать электрической дуге занять естественный объем и принудительно сжать ее оставив в то же время сварочный ток постоянным то и количество электронов проходящих по сечению столба дуги не изменится а количество упругих и неупругих соударений увеличится т.е. повысится степень ионизации возрастут плотность и напряжение дуги что вызовет значительное повышение температуры. Таким образом наличие у плазменных горелок стабилизирующего водоохлаждаемого сопла является основным отличием от обычных горелок.
Несмотря на высокую температуру плазменной струи горелки работают довольно устойчиво. Сжатая дуга косвенного действия может иметь различную длину. Внутри сопла она сжата однако при выходе за его пределы начинает постепенно расширяться до размеров равных свободной дуге. При этом расширение происходит тем быстрее чем сильнее сжат разряд и чем меньше расход газа.
2. Оборудование для плазменной наплавки распределительных валов
В настоящее время серийно выпускают установки для плазменного напыления (УМП-5 УМП-6 УПУ-3 УПУ-5) плазменной сварки и плазменной наплавки (УПН-303 УПН-602). Сварочные плазменные установки также можно применять для наплавки. Монтажная схема установки состоит:
)наплавляемая деталь;
)порошковый питатель;
)балластный реостат;
Стабильность наплавки порошковыми материалами в первую очередь зависят от надёжности работы плазмотрона и порошкового питателя.
Плазмотроны. Для наплавки порошковыми сплавами и наплавочными проволоками наибольшее распространение получили плазмотроны постоянного тока прямой полярности. Несмотря на большое разнообразие конструкций плазмотронов принцип их действия и устройство примерно одинаковы. Принцип действия основан на сжатии водоохлаждаемым соплом и проходящим через него газом. Плазмотрон состоит из водоохлаждаемых катода и анода отдельных друг от друга изолятором изготовленным чаще всего из текстолита. В катоде крепится вольфрамовый неплавящийся электрод в аноде предусмотрены каналы для формирования плазменной дуги подачи газов наплавочного порошка.
Конструкции плазмотронов должны обеспечивать выполнение следующих требований:
-надёжность защиты сварочной ванны от вредного воздействия окружающего воздуха при минимальном расходе газа;
-стабильность работы плазмотронов в отношении поддержания постоянных заданных параметров сжатой дуги;
- большой срок службы при непрерывной работе;
- свободное прохождение порошка различной формы в зону наплавки через выполненные в плазмотроне каналы;
- достаточное и надёжное охлаждение участков плазмотрона подверженных высокой наплавкой нагрузке.
Плазмотроны дают возможность наплавлять наружные и внутренние изношенные поверхности. Срок службы плазмотрона не менее полгода. Плазмотрон выходит из строя из-за расплавления плазмообразующего сопла происходящего в результате нарушения режима наплавки: сила тока больше допустимой величины замыкание плазмотрона на деталь. Напряжение в зависимости от использования транспортирующего газа составляет 25-35 В при наплавке в аргоне и 45-55 В при наплавке в азоте и углекислом газе.
Порошковый питатель. Порошковые питатели предназначены для содержания порошка регулирования его расхода и обеспечения стабильной и равномерной подачи через плазмотрон в зону наплавки. После плазмотрона порошковый питатель является наиболее важным узлом определяющим качество наплавки. В настоящее время в установках главным образом для газотермического напыления применяют различные по конструкции типы порошковых питателей: инжекторные вертикально и горизонтально-барабанные шнековые. Как правило перечисленные типы питателей обеспечивают стабильную работу порошка при расходе не менее 25-30 гмин. В то же время при плазменной наплавке слоев толщиной до 1 мм и при комбинированной наплавке требуется равномерная и бесперебойная подача порошка от 4 гмин и более. Для этого серийно выпускаемые питатели приходится дорабатывать путём установки в дозирующее устройство шайбы с меньшим отверстием.
Шкаф управления. На шкафу управления сосредоточены пусковые измерительные сигнальные приборы и устройства контролирующие процесс плазмообразования и водоснабжения. Основное назначение шкафа управления при плазменной наплавке с подачей порошка в сварочную ванну - обеспечение включения установки только после подачи в плазмотрон охлаждающей воды и плазмообразующего газа. В противном случае плазмообразующее сопло расплавляется и плазмотрон выходит из строя. Однако шкафы управления входящие в состав установок для плазменного напыления непригодны для работы в режиме плазменной наплавки и требуют переоборудования газовой и электрической схем. Это связано с тем что в плазмотронах для напыления расход плазмообразующего газа составляет не менее 25 лмин а в плазмотронах для наплавки порошками не превышает 25 лмин и работа начинается с первоначального зажигания
Колебательный механизм. Колебатель предназначен для возвратно-поступательного перемещения плазменной горелки вдоль оси наплавляемой цилиндрической детали с заданной частотой и амплитудой с целью повышения производительности труда путём получения валика требуемой ширины за один оборот детали. При наплавке плоских поверхностей колебатель перемещает плазмотрон перпендикулярно направлению подачи наплавляемой детали формируя валик необходимой ширины.
При восстановлении деталей плазменной наплавкой с подачей порошка в зону наплавки необходимо чтобы колебатель обеспечивал частоту колебаний в пределах 50-70 мин-1 с амплитудой 4-30 мм. Применяют колебатели с пневматическим и электрическим приводом. Последние обеспечивают плавные и равномерные колебания что позволяет получать качественные наплавленные слои без подрезов. Однако колебатели с пневматическим приводом проще в устройстве для их привода не требуется применение дефицитных малогабаритных электродвигателей постоянного тока.
Источники питания. Для питания установки плазменной наплавки с подачей порошка в сварочную ванну требуется источник питания постоянного тока с падающей вольт – амперной характеристикой и напряжением холостого хода не ниже 60 В. Этому требованию удовлетворяют серийно выпускаемые сварочные выпрямители ВД-306 ВД-303 ВДУ-504.
Вращатель. Токарный станок – самый простой и доступный механизм обеспечивающий заданную частоту вращения детали и скорость перемещения плазмотрона вдоль детали. Поддержание требуемой частоты вращения осуществляется установкой к станку понижающего редуктора. Частота вращения должна быть в пределах 03 – 10 мин-1. При плазменной наплавке на суппорте токарного станка необходимо смонтировать устройство для крепления плазмотрона и его перемещения по вертикали. Лучшим вариантом крепления и перемещения плазмотрона и детали являются специальные станки для плазменной наплавки с электромеханическим приводом обеспечивающим бесступенчатое регулирование всех необходимых движений плазмотрона и детали в заданных пределах.
Кроме перечисленного оборудования в установку для плазменной наплавки входят:
-балластные реостаты (РБ-300) для регулирования тока и создания падающей характеристики источника тока;
-осциллятор или блок поджога для зажигания плазменной струи которая возникает в результате ионизации промежутка между вольфрамовым электродом и плазмообразующим соплом;
-дроссель для предохранения изоляции источником питания от пробоя высоковольтными и высокочастотными разрядами осциллятора обычно применяются дроссели от сварочных трансформаторов;
-баллоны высокого давления;
-редукторы для понижения давления газа до рабочего;
-ротаметры для определения расхода газа.
распределительных валов двигателей ЯМЗ-238
Механизированное восстановление кулачков распределительных валов на ремонтных предприятиях осуществлялся с использованием копировальных устройств принцип действия которых основан на изменении положения распределительного вала в пространстве при неподвижной наплавочной головке.
Экспериментальные исследования проведенные с целью изучения процесса наплавки фасонных поверхностей показали что с изменением угла наклона изменяется глубина проплавления плотность тока коэффициент формы шва. Изменение этих параметров обусловлено неодинаковыми условиями теплопроводности от дуги к исследуемому образцу. В случае когда между наплавленной поверхностью и осью плазмотрона острый угол в зоне наплавки образуется слой расплавленного присадочного материала с температурой около 1400° С а в этих условиях металл имеет низкую теплопроводность. Соответственно снижается глубина проплавления и увеличивается ширина валика. При этом когда наклон поверхности более 90° происходит непосредственное плавление основного металла способствующее увеличению глубины проплавления и снижению ширины валика.
С учетом вышеизложенного поставлена задача провести экспериментальные исследования целью которых является выбор и оптимизация режимов плазменной наплавки для восстановления распределительных валов двигателей ЯМЗ-238. Данные исследования проводили на базе НПО «Техноплазма» в следующей последовательности.
3.1. Выбор схемы и устройств наплавки
Схему наплавки кулачков выбирали из трех вариантов. По первой схеме производили наплавку всего профиля по винтовой линии без колебаний плазмотрона. Во втором случае наплавку осуществляли за один проход с колебаниями плазмотрона на ширину кулачка с началом процесса на вершине и окончанием на этом же участке. По третьей схеме наплавку производили за два прохода с колебаниями плазмотрона. Начало процесса на вершине а окончание – на противоположном участке цилиндрической части. Второй проход осуществляется аналогично первому но с перекрытием наплавляемых слоев. Качество наплавленных слоев при обработке по первой схеме удовлетворительное. Недостаткам является оплавление торца кулачка (особенно вершины) на котором завершается процесс наплавки. По второй схеме наплавки торцы кулачка оплавляются значительно меньше но не удовлетворительно качество наплавленного слоя полученного при переходе плазмотрона от наплавки цилиндрической части к вершине кулачка. Лучшие результаты были получены при наплавке по третьей схеме ее использовали для оптимизации режимов наплавки кулачков.
В результате поисковых исследований установлено что наплавку кулачков необходимо проводить с регулированием трех параметров: силы тока наплавки скорости расхода порошка. Изменение этих параметров обусловлено сложностью
профиля. Установлено также что другие параметры существенного влияния на процесс не оказывают.
С целью оптимизации режимов наплавки вершины и цилиндрической части кулачков распределительных валов двигателей ЯМЗ-238 поставлен полный факторный эксперимент (ПФЭ) 23 с равномерным дублированием опытов. В качестве независимых переменных выбраны: сила тока наплавки (I A) скорость (V ммс) расход порошка (Q кгч). Параметр оптимизации – толщина наплавленного слоя (h мм). По результатам предварительных исследований (см. рис.4.1 4.2) выбраны интервалы и уровни варьирования факторов (табл. 4.1). Следует отметить что уровни варьирования силы тока наплавки не могут быть расширены вследствие оплавления торцев кулачка либо плохого формирования наплавляемого слоя в случае снижения силы тока.
Уровни варьирования факторов
Наплавляемый участок
Наименование фактора
Интервал варьирования
Цилиндрическая часть
В полном факторном эксперименте постоянными оставались следующие параметры:
Напряжение сжатой дуги – 35 В;
Диаметр плазмообразующего сопла – 40 10-3 м;
Расход плазмообразующего газа (аргона) – 15.. .2 лмин;
Расход защитного газа (аргона) – 6 8 лмин;
Расстояние от сопла плазмотрона до детали – (8 10) 10-3 м;
Амплитуда колебаний – (15 16) 10-3 м;
Частота колебаний – 30 40 мин-1.
Эксперименты проводили на кулачках распределительных валов. В качестве наплавочного материала использовали порошковую смесь ПГ-ФБХ6-2+2 5% алюминия.
В соответствии с выбранным планом было проведено рандомизирование. Каждый опыт повторяли три раза. Результаты экспериментов представлены в табл. 2. Обработка результатов проведена в известной последовательности:
Рассчитана дисперсия опыта проверена однородность ряда дисперсий.
Рассчитаны коэффициенты регрессии.
Проведена проверка статистической значимости коэффициентов регрессии.
Проведена проверка адекватности модели.
Уравнения регрессии адекватно описывают исследуемый процесс и имеют вид:
- для вершины кулачка:
У= 166 + 009Х1 – 01ЗХ2 + 014Х3 + 008Х2Х3; (4.1)
- для цилиндрической части:
У= 106 + 0114Х1 – 0326Х2 + 0211Х3. (4.2)
Анализируя уравнения (4.1 и 4.2) можно отметить что наибольшее влияние на толщину наплавленного слоя в выбранных интервалах варьирования оказывают скорость наплавки и расход порошка. В меньшей степени влияют ток наплавки и совместное действие скорости и расхода порошка. В уравнении регрессии для цилиндрической части коэффициент от совместного действия этих факторов статистически незначим. Наиболее оптимальными являются режимы в 7-й строке табл. 4.2 как для вершины кулачка так и для цилиндрической части.
Скорость наплавки 14 10-3 мс
Рис.4.1. Зависимость толщины наплавленного слоя на вершине
кулачка от расхода порошка.
– I =150 А; 2 – I =180 А
Расход порошка 06 кгч
Рис.4.2. Зависимость толщины наплавленного слоя на вершине
кулачка от скорости наплавки.
План и результаты полного факторного эксперимента 23
Для цилиндрической части
Среднее значение параметра оптимизации
Расчетное значение параметра оптимизации
Для практических расчетов уравнение регрессии более удобно в преобразованном виде. Переход от кодированных значений к натуральным осуществляется по следующим формулам:
Х1 = (I – I0 ΔI; (4.3)
X2 = (V – V0) ΔV; (4.4)
X3=(Q – Q0) ΔQ (4.5)
где I0 V0 Q0 – натуральные значения независимых переменных на основных уровнях;
ΔI ΔV ΔQ – значение интервалов варьирования.
В результате экспериментальных исследований получена математическая модель оптимизации (h hОПТ) режимов плазменной наплавки фасонных поверхностей вида:
h = 2768 + 0006I – 212V + 0314Q [мм] – для вершины кулачков
h = 1418 + 00076I – 1811V + 1758Q [мм] – для цилиндрической части
Данная математическая модель (см. формулу 4.6) позволяет решать прямые и обратные задачи – определять (находить) значения критерия оптимизации (толщины наплавляемого слоя) по выбранным факторам или факторы по выбранным другим параметрам и заданному критерию оптимизации.
Полученные зависимости дают возможность оценить технологическую эффективность процесса плазменной наплавки и управлять выходными параметрами для получения износостойких покрытий.
4. Технология восстановления распределительных валов. Технология наплавки. Выбор режимов наплавки
Распределительные валы работают в условиях знакопеременных нагрузок. Для их восстановления наиболее рационально применять порошковые твёрдые сплавы. Для большинства кулачков требуется наплавить только верхушку. Однако при значительных износах кулачки наплавляют по профилю и затем шлифуют под номинальный размер. Наплавку выполняют с помощью копировального устройства смонтированного на токарном станке. Для плавного регулирования скорости наплавки станок приводится в движение от источника постоянного тока. В качестве наплавочных материалов для наплавки кулачков стальных распределительных валов используются порошковые сплавы ПГ-СР4+3%Аl ПГ-ФБХ6-2+6% ПГ-С1+6%А1. Кулачки чугунных валов наиболее целесообразно наплавлять порошковым сплавом ПГ-СР4+5%Аl. Толщин слоя наплавки на вершину кулачка 13-16 мм на цилиндрическую поверхность 04-06 мм. При наплавке сплавов на железной основе (ПГ-ФБХ6-2+6%Аl ПГ-С1+6%Аl) на кулачки распределительных валов изготовленных из стали в качестве транспортирующего газа можно применять азот. Обработка кулачков восстановленных порошковыми сплавами ПГ-СР4 с твёрдостью покрытия HRСЭ = 45 50 производится шлифовальными кругами из электрокорунда ЭБ16-25С1Б ЭБ16-25С1К зернистостью 16-25 средней твёрдости CI на бакелитовой или керамической связке. Обработка кулачков восстановленных порошковыми сплавами на основе железа производится шлифовальными кругами из карбида кремния чёрного или карбида кремния зелёного зернистостью 16-25 средней твёрдости CI на керамической связке.
Режимы плазменной наплавки для восстановления распределительных валов двигателей ЯМЗ-238 принимаются из книги Сидорова А.И. "Восстановление деталей машин напылением и наплавкой". Здесь предоставлены режимы наплавки. В процессе наплавки постоянными параметрами оставались расход плазмообразующего газа 12 – 2лмин транспортирующего газа 7 – 9 лмин частота колебаний плазмотрона 04 – 05 Гц; расстояние от плазмотрона до детали 9 – 12 мм.
Режимы плазменной наплавки
Наплавка вершины кулачка
Частота вращения вала мин-1
Наплавка цилиндрической поверхности кулачка
Наплавка опорной шейки вала
Режимы черновой и чистовой шлифовки
Обрабатываемое покрытие параметры обработки
Круг ПП600 × 25 × 305 ЭБ16-25С1Б
5. Расчёт норм времени на обработку
5.1. Плазменная наплавка
Время наплавки одного распределительного вала определяется по формуле (4.7):
где tОСН – основное время;
tBCП – вспомогательное время;
tДОП – дополнительное время;
ТПЗ – подготовительно-заключительное;
п – количество наплавляемых деталей в партии.
Скорость наплавки определяется:
где αН – коэффициент наплавки гА-ч; αН = 12 гА-ч;
γ - плотность наносимого покрытия; γ =74;
I-сила тока А; I = 150 А;
h – толщина наплавленного слоя мм;
где: И – износ детали мм;
z1 – припуск на обработку перед покрытием мм; z1 = 01 мм;
z2 - припуск на механическую обработку после нанесения покрытия;
h=15 2+01 +04= 125 мм.
Частота вращения определяется:
гдеVH - скорость наплавки;
Норма времени на наплавку распределительного вала складывается из следующих элементов затрат времени:
где ТОСН – основное время;
ТВСП - вспомогательное время; принимается из таблицы ТВС = 054;
ТДОП - дополнительное время; принимается 3% от ТОП;
ТОП – складывается из суммы ТОСН + ТВСП; отсюда ТДОП = 012 мин;
ТП.З- подготовительно-заключительное; ТП.З =15 мин;
п - количество наплавляемых деталей в партии.
Исходя из этих данных определяется норма времени на наплавку (см. формулу 4.12):
ТН = 47 + 054 + 012 + 15 20 = 611 мин.
5.2. Токарная обработка
где: L – расчётная длина обработки в направлении подачи мм;
п – частота вращения мин-1;
L= l + l1+ l2+ l3 мм (4.14)
L = 70 + 08 + 9 + 5 + 1 = 798 мм
Частота вращения определяется как:
ТН = 54 + 054 + 012 + 10 20 = 656 мин.
6. Выбор наплавочного порошка плазмообразующего и транспортирующего газов
Наплавка деталей производится износостойкими присадочными металлами отличными по составу и структуре от основного металла. В этом случае для уменьшения деформаций и предупреждения трещин следует стремиться к тому чтобы зона плавления была минимальной и достаточно прочной по пластичной структурной способной к релаксации напряжения. В большинстве случаев при восстановлении деталей наплавку изношенных поверхностей осуществляют твёрдыми порошковыми сплавами обладающими высокой износостойкостью. Однако эти сплавы не обеспечивают в зоне сплавления достаточной прочности из-за образования хрупких прослоек. Поэтому нередко для восстановления деталей работающих со знакопеременными нагрузками используется наплавочный материал с меньшим пределом прочности менее износостойкий но более пластичный. Выбор высоколегированных порошковых твёрдых сплавов объясняется не только их высокой износостойкостью но и особыми свойствами характерными для дисперсных частиц. По сравнению с монолитными проволоками температура плавления их ниже они имеют более высокую удельную поверхность и их добавление к проволокам значительно увеличивает химическую активность протекания реакций в сварочной ванне что способствует снижению температуры формирования
слоев и повышению их качества. Порошковые твёрдые сплавы по износостойкости в 15 раза превосходят традиционно применяемые наплавочные материалы (износостойкие электродные проволоки порошковые проволоки ленты). Восстановление с их использованием детали обычно имеют ресурс выше новых.
При плазменной наплавке применяют порошковые твёрдые сплавы на никелевой (ПР-Н70Х17С4Р4 ПР-Н77Х15СЗ ПР-Н73Х16СЗРЗ) и на железной (ПГ-С27ПГ-УС25 ПГ-ФБС6-2 ПГ-С1) основе. Твёрдость первых составляет HRCЭ = 35-58 вторых HRCЭ = 42-60. Грануляция порошков для наплавки должна быть не менее 100 мкм так как мелкие частицы в более значительной степени окисляются и выпадают кроме того они забивают сопло плазмотрона. Для наплавки крестовин были отобраны следующие твёрдые сплавы на железной основе: УС-25 сормайт-1 ФБХ-6-2+3%Аl ПГ-СП4+3%Аl. Эти сравнительно недорогие и износостойкие сплавы в достаточном количестве выпускаются нашей промышленностью. Однако известно что твёрдые сплавы обладают значительной хрупкостью и при наплавке часто образуются трещины. Добавление 8% по весу порошкового алюминия в сплавы сормайт-1 УС-25 способствует устранению трещин в наплавочных слоях. Добавка алюминия не снижает износостойкости наплавленных слоев а наоборот наблюдается некоторое повышение их.
Плазменную наплавку рационально применять для восстановления распределительных валов с использованием в качестве присадочного материала порошковых твёрдых сплавов на железной и на никелевой основе. В качестве газов для плазмообразования используется аргон с расходом 15-2 лмин. Для транспортирования порошка в сварочную ванну и её защиты могут применяться аргон расход 6-10 лмин и азот 10-16 лмин. В случае применения аргона качество наплавки как правило высокое. Но для распределительных валов главным образом посадочных мест наиболее целесообразно использовать дешёвый азот применение которого при наплавке порошками на железной основе с обязательным добавлением к последним в процентах по весу порошкового алюминия позволяет получить износостойкие покрытия высокого качества. Химический состав порошков приведён в таблице 4.5.
хромоникелевые порошки
порошки на железной основе
Химический состав хромоникелевых порошков и порошков на железной основе
Наплавка различными порошковыми композициями
Состав порошковых композиций
Характер наплавленного металла
Формирование слоев удовлетворительное; на поверхности наблюдаются отдельные раковины; в зоне сплавления – поры
Слой формируется плохо
Формирование слоев хорошее имеются отдельные поры
Качество наплавки неудовлетворительное; имеются раковины поры
ПГ-СР2(60%)+Сu (40%)
Качество наплавки удовлетворительное
Качество наплавляемых слоев удовлетворительное; имеются единичные поры
Качество наплавки высокое
ПГ-С1(60%)+Аl (10%)+Сu (30%)
Качество наплавки хорошее. В наплавленном покрытии видно два отдельных слоя: сверху медь внизу сормат-1
Сu (70%)+Аl (10%)+ПГ-С1(20%)
Качество наплавки неудовлетворительное
ПГ-С1(96%)+FeSi(2%)+FeMn(2%)
Качество хорошее пор нет
Качество неудовлетворительное
Качество удовлетворительное; поверхность наплавки грубая
Сплав ЛГС (95%) Аl(5%)
Качество плохое; сплошные поры
Качество неудовлетворительное; сплошного формирования слоя по ширине не происходит
Качество удовлетворительное но наплавленная поверхность грубая
Качество удовлетворительное
НПЧ(50%)+ПГ-С1(48%)+Al(2%)
Качество неудовлетворительное; много пор
Качество удовлетворительное поверхность наплавки грубая
НПЧ(60%)+Cu(30%)+Al(10%)
Качество хорошее; пор нет
НПЧ(40%)+Al(20%)+ПГ-С1(40%)
Продолжение табл. 4.6
7. Порядок работы на установке
В данном пункте проекта рекомендуется следующий порядок работы на установке для плазменной наплавки распределительных валов.
Засыпать просушенный присадочный порошок в бачок питателя.
Закрепить распределительный вал в центрах станка и установить плазменную горелку на требуемую высоту.
Открыть вентили баллонов и с помощью редукторов установить требуемое давление газов подаваемых к пульту управления.
Включить подачу воды и убедиться что она проходит через горелку и сливается в канализацию.
Включить в сеть пульт управления.
Включить токарный станок зачистить металлической щёткой или наждачной шкуркой место наплавки и установить необходимую скорость вращения детали и шаг наплавки.
Установить ток дежурной и прямой дуг.
Включить местную вентиляцию.
Включить источник тока.
Открыть вентиль подачи плазмообразующего и транспортирующего газов манометром и ротаметром установить их соответствующий расход.
С помощью тумблера включить пульт управления.
Нажатием кнопки "Пуск" пульта управления включить двигатель порошкового питателя установить необходимый расход наплавочного порошка.
Тумблером расположенным на пульте управления включить двигатель порошкового питателя.
Включить колебательный механизм и отрегулировать частоту колебаний.
Включить контактором или рубильником прямую дугу начать наплавку и в случае необходимости с помощью реостатов откорректировать ток.
Включить продольную подачу станка.
По окончании наплавки необходимо:
- выключить установку.
- отключить подачу порошка.
- отключить подачу в горелку всех газов.
- выключить контактор включающий прямую дугу.
- выключить колебатель горелки.
- снять распределительный вал.
1. Санитарно-гигиенические условия при плазменной наплавке
При работах на плазменных установках по сравнению с дуговыми сварочно-наплавочными установками действие неблагоприятных факторов интенсифицируется. Кроме того возникает ряд новых вредных факторов обусловленных физической сущностью образования плазмы и её взаимодействием с окружающей средой. К неблагоприятным факторам оказывающим воздействие на операторов относятся: интенсивный высокочастотный шум высокодисперсный аэрозоль металлов токсичные газы ультрафиолетовая и инфракрасная радиация.
Исследования в нашей стране а также за рубежом по определению влияния факторов формирующих условия труда показали что при различных видах плазменной обработки металлов (резке напылении наплавке плазменно-механической обработке и др.) наряду с общими закономерностями характерными для плазменного нагрева имеются и отличительные особенности вызванные условиями образования сжатой дуги (дуги прямого или косвенного действия) режимом обработки (мощность сжатой дуги вид и расход плазмообразующего газа обрабатываемого материала полярность).
При плазменном напылении в результате истечения плазменной струи возникает шум. Чем выше скорость струи тем выше уровень шума. Скорость струи зависит от режима напыления и в первую очередь от расхода плазмообразующего газа. Скорость при напылении может достигать 1000 мс. Суммарный уровень шума в комбинации с ультразвуком на расстоянии 25 см от плазмотрона составляет 30 – 115дб с диапазоном высокочастотных и низкочастотных ультразвуковых колебаний порядка 4000 – 40000 Гц. Шум неблагоприятно действует на организм человека вызывает психические и физиологические нарушения снижающие работоспособность и создающие предпосылки для общих и профессиональных заболеваний
Неприятность шума объясняется тем что звук имеет импульсный характер непериодический тогда как музыка и человеческая речь – колебания имеющие периодический характер и поэтому лучше воспринимается ухом.
Ультразвук оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. Его действие может приводить к функциональным нарушениям нервной системы головным болям изменениям давления состава и свойств крови потере слуховой чувствительности и повышенной утомляемости.
Аэрозоль образуется в воздушной среде из мелких металлических частиц и их соединений в виде оксидов нитридов конденсированных паров напыляемых материалов. Таким образом аэрозоль представляет собой многокомпонентную паро-газопылевую смесь высокой дисперсности обладающую большой проникающей способностью что нередко приводит к поражению дыхательных путей оператора.
При горении плазменной струи образуется ослепительно яркое световое и невидимое инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Длительное облучение яркими видимыми лучами приводит к ослаблению зрения. Даже кратковременное действие ультрафиолетового излучения вызывает заболевания глаз – электроофтальмию основными признаками которой являются слезотечение спазмы век резь боль в глазах. Обычно через один - три дня это заболевание проходит и зрение полностью восстанавливается. Однако частое повторение электроофтальмии может вызвать более серьёзное заболевание – хронический коньюктивит. Инфракрасное излучение - интенсивный источник радиации и длительное его воздействие может привести к потере зрения. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение вредно не только как фактор воздействующий на кожу или глаза но и как источник ионизации воздуха с образованием озона.
В процессе работы плазмотрона происходит образование средних и тяжёлых ионов количество которых возрастет до 3·107; при длительном воздействии их на недостаточно защищенный организм здоровье оператора может значительно ухудшиться. Для устранения вредного воздействия перечисленных факторов при проведении процесса плазменного напыления и создания в рабочей зоне здоровой воздушной среды и безопасных условий работы оператора необходимо руководство-
ваться следующими рекомендациями.
В связи со значительным шумом инфракрасным и ультрафиолетовым излучением участок для плазменного напыления необходимо располагать в изолированном помещении. При расположении участка в цехе в отдельной кабине стены следует облицовывать звукопоглощающим материалом с коэффициентом звукопоглощения не ниже 07.
Площадь не занятая оборудованием должна быть не менее 10·м2 высота помещения не менее 35 м. Полы должны быть несгораемыми с малой теплопроводностью стойкими к механическим и химическим воздействиям нескользкими.
Для усиления поглощающей способности ультрафиолетового излучения рекомендуется стены помещения а также оборудование окрашивать масляной краской в светлые тона добавляя в краску оксид цинка или титановые белила. На участке требуется предусматривать естественное и искусственное освещение. Коэффициент естественной освещённости должен быть порядка 5% искусственная освещённость при комбинированном освещении должна составлять 400 – 500 лк при общем 150 – 200 лк. Для защиты органов зрения и лица от воздействия излучения необходимо применять щитки маски со светофильтрами.
ИНСТРУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ДЛЯ НАПЛАВЩИКА
Настоящая отраслевая типовая инструкция разработана с учетом требований законодательных и иных нормативных правовых актов содержащих государственные требования охраны труда и предназначена для наплавщиков при выполнении ими работ согласно профессии и квалификации.
Общие требования безопасности.
1. Работники не моложе 18 лет прошедшие соответствующую подготовку имеющие II группу по электробезопасности и профессиональные навыки для работы наплавщика перед допуском к самостоятельной работе должны пройти:
- обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (в течение трудовой деятельности) медицинские осмотры (обследования) для
признания годными к выполнению работ в порядке установленным Минздравом России;
- обучение безопасным методам и приемам выполнения работ инструктаж по охране труда стажировку на рабочем месте и проверку знаний требований охраны труда.
2. Наплавщики обязаны соблюдать требования безопасности труда для обеспечения защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов связанных с характером работы:
- интенсивный высоко частотный шум;
- высокодисперсный аэрозоль металлов;
- ультрафиолетовая и инфракрасная радиация;
- повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны.
3. Для защиты от механических воздействий наплавщики обязаны использовать предоставляемую работодателями спецодежду бесплатно: костюмы брезентовые или костюмы для наплавщика ботинки кожаные рукавицы брезентовые.
4. Допуск посторонних лиц а также работников в нетрезвом состоянии на рабочие места запрещается.
5. В процессе повседневной деятельности наплавщики должны:
-применять в процессе работы оборудование и средства малой механизации по назначению в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей;
- поддерживать порядок на рабочих местах очищать их от мусора не допускать нарушений правил складирования материалов и конструкций;
- быть внимательными во время работы и не допускать нарушений требований безопасности труда.
6. Наплавщики обязаны немедленно извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любой ситуации угрожающей жизни и здоровью людей о каждом несчастном случае происшедшем на производстве или об ухудшении своего здоровья в том числе о появлении острого профессионального заболевания (отравления).
Требования безопасности перед началом работы.
1. Перед началом работы наплавщики обязаны:
а) предъявить руководителю работ удостоверение о проверке знаний безопасных методов работ;
б) надеть каску спецодежду спецобувь установленного образца;
в) получить задание на выполнение работы у бригадира или руководителя.
2. После получения задания у бригадира или руководителя работ наплавщики обязаны:
а) подготовить необходимые средства индивидуальной защиты;
б) проверить рабочее место и подходы к нему на соответствие требованиям безопасности;
в) подготовить инструмент оборудование и технологическую оснастку необходимые при выполнении работ проверить их исправность и соответствие требованиям безопасности;
3. Наплавщики не должны приступать к работе при следующих нарушениях требований безопасности:
а) отсутствие или неисправности защитного щитка силовых проводов а также средств индивидуальной защиты;
б) недостаточной освещенности рабочих мест и подходов к ним;
в) отсутствие ограждений рабочих мест расположенных на высоте 13 м и более и оборудованных систем доступа к ним;
г) пожаро- и взрывоопасных условиях;
д) отсутствие вытяжной вентиляции в случае работы в закрытых помещениях.
Обнаруженные неисправности и нарушения требований безопасности должны быть устранены собственными силами до начала работ а при невозможности сделать это наплавщики обязаны сообщить о них бригадиру или руководителю работ.
Требования безопасности во время работы.
1. Наплавщики обязаны выполнять работы при соблюдении следующих требований безопасности:
а) место производства работ а также нижерасположенные места должны быть освобождены от горючих материалов в радиусе не менее 5 м а от взрывоопасных материалов и установок – 10 м;
б) электросварочные работы на высоте должны выполняться с лесов или подмостей с ограждениями. Запрещается производить работы с приставных лестниц;
в) силовые провода должны соединяться способом горячей пайки или при помощи соединительных муфт с изолирующей оболочкой. Места соединений должны быть заизолированы; соединение силовых проводов методом скрутки не допускается;
г) силовые провода должны прокладывать так чтобы их не могли повредить машины и механизмы. Запрещается прокладка проводов рядом с газосварочными шлангами и трубопроводами расстояние между сварочным проводом и трубопроводом кислорода должно быть не менее 05 м а трубопроводом ацетилена и других горючих газов – 1 м.
2. Перед наплавкой наплавщик должен убедиться что кромки свариваемого изделия и прилегающая к ним зона (20-30 мм) очищены от ржавчины шлака и т.п. При очистке необходимо пользоваться защитными очками.
Наплавляемые детали до начала наплавки должны быть надежно закреплены.
3. Во время перерывов в работе наплавщику запрещается оставлять рабочее оборудование включенным. Подключение и отключение наплавочных установок а также их ремонт должны осуществляться специальным персоналом через индивидуальный рубильник.
Требования безопасности в аварийных ситуациях.
1. При обнаружении в процессе работы загораний необходимо работу приостановить и принять меры к их тушению. В случае невозможности ликвидировать
загорание собственными силами необходимо сообщить бригадиру или руководителю работ.
2. В случае возникновения неисправности наплавочной установки силовых проводов необходимо прекратить работу и сообщить об этом бригадиру или руководителю работ. Возобновить работу можно только после устранения всех неисправностей соответствующим персоналом.
Требования безопасности по окончании работы.
По окончании работы наплавщик обязан:
а) отключить наплавочную установку;
б) привести в порядок рабочее место собрать инструмент;
в) убедиться в отсутствии очагов загорания при их наличии залить водой;
г) обо всех нарушениях требований безопасности имевших место в процессе выполнения работы сообщить бригадиру или руководителю работ;
В производственных помещениях применяется в основном два вида освещения – естественное и искусственное.
Для искусственного освещения применяют электрические лампы накаливания или люминесцентные. Для освещения производственных помещений применяют светильники прямого рассеивания и отражённого света.
При расчётах освещения могут использоваться различные методы. Наиболее распространённым и простым является метод светового потока.
где: – световой поток на участке лм
φ – коэффициент запаса освещённости учитывающий загрязнение ламп и светильников (φ = 15);
– коэффициент использования светового потока зависящий от типа светильника
Е – освещённость по нормам (Е = 60 лк).
Обычно используют светильники с лампами накаливания 150 Вт и напряжением 220 В; световой поток лампы FO = 1710 лм.
Число ламп определяется по формуле (5.2):
где: ЕСР – средняя освещённость лк (по нормам равна 50 60 лк);
F – площадь участка м2;
К – коэффициент запаса освещённости в зависимости от запылённости принимается равным 13 2 (принимаем К = 15);
FO – световой поток каждой лампы лм;
– коэффициент использования светового потока; = 03.
Тогда количество ламп определяется:
Далее производиться годовой расчёт энергии на освещение участка по формуле (5.3):
WOC.Г = РО ТМ КСО; (5.3)
где: РО – общая мощность ламп (РО = 18 кВт);
КСО – коэффициент спроса (КСО = 06 085);
ТМ – годовое число часов использования максимально осветительной энергии определённое в зависимости от географической широты и количества смен рабочих; ТМ = 800 час.
По формуле 5.3 получим:
WOC.Р = 18 800 08 = 1152 кВтч
3. Расчёт вентиляции
По нормам производственной санитарии искусственная вентиляция применяется в помещениях кратность воздуха в котором установлена больше трёх на основании этого будет расчёт вентиляции на наплавочном участке.
Определяем объём участка:
где: F – площадь участка м2
h – высота потолков м.
Вентиляция будет производиться одной вентиляционной установкой
Определяем производительность вентилятора:
где: WB – производительность установки
КВ – кратность воздухообмена в помещении ч-1.
WB = 544 5 = 2720 (м3ч).
Выбираем два вентилятора серии ЭВР№2 производительностью 1500 м3ч
Определяем мощность электродвигателя:
где: НВ – напор вентилятора МПа
Общая мощность установки принимается 6 кВт.
Расчёт отопления сводится к определению потребности условного топлива.
Годовая потребность условного топлива составит:
где: Qm – годовая потребность топлива т;
(qО – qB) – часовой расход теплоты Qmчм3;
k – тепловая способность условного топлива Дж;
Н – количество часов в отопительном сезоне ч;
V – объём здания м3.
Для упрощения расчётов берём формулу (5.8):
где: РТ – расход тепла на 1 м2 ккалчас. У помещений имеющих искусственную вентиляцию тепловые потери принимаются 25 – 35 ккалчас на 1 м2;
ЧОТ – количество часов в отопительном сезоне принимаем
0 дней · 24 часа = 4320 ч;
V – объём здания м3;
К – теплотворная способность условного топлива (К = 7000 ккалчас);
УК - коэффициент полезного действия установки котельной (УК = 075);
Потребность топлива на год составляет 77 т.
5. Пожарная безопасность
Ответственность за соблюдение мер пожарной безопасности несёт начальник участка. Внутри участка на видном месте вывешивается положение из правил пожарной безопасности а также табличка с указанием фамилии работника отвечающего за пожарную безопасность. Администрация предприятия должна следить чтобы дороги проходы подъездные и магистральные пути к водоисточникам и местам расположения пожарного инвентаря были всегда свободными. Все помещения должны быть оборудованы противопожарным инвентарём: баграми огнетушителями лопатами. Противопожарный инвентарь должен использоваться только по прямому назначению. Места отведённые для курения должны быть оборудованы огнетушителями и ящиками с песком.
6. Охрана окружающей среды
Существенный вред природе приносят промышленные предприятия в виде вредных выбросов газов в атмосферу промышленных стоков шумов вибраций и т.д. Так как перечисленные явления есть прямой результат технологических процессов то необходимо предусмотреть меры полностью исключающие вредные последствия этих явлений. Использование более совершенных технологических процессов мойки моечных машин и моющих средств а также системы очистных сооружений циркуляционного типа по замкнутому циклу позволит исключить загрязнение сточных вод. Для защиты окружающей среды от вредных выбросов газов в атмосферу необходимо улучшать систему вентиляции производственных участков.
Большое значение для снижения уровня шума имеет рациональное размещение разных по уровню шума объектов и озеленение свободных пространств. Важным методом борьбы с шумом является акустическая обработка помещений путём отделки стен звукоснижающими материалами или установкой резонансных звукопоглощателей.
Основными мероприятиями по снижению вибрации является организационно-технические мероприятия снижающие вибрацию в источнике её образования
путём изменения кинематической схемы привода механизма уравновешивания движущихся масс сокращение допусков на изготовление деталей и сборку машин применения устройств гасящих колебания.
Очистка от пыли воздуха удаляемого от местного отсоса будет производиться при помощи тканевого фильтра.
В процессе работы тканевого фильтра чистая ткань накапливает в себе пыль и сопротивление прохода воздуха через нее увеличивается. Слой пыли отложившийся на поверхности ткани улучшает пылезадержание ткани однако наступает момент когда толщина слоя пыли приводит к чрезмерным потерям давления и резкому снижению производительности. Поэтому требуется регулярное регенерирование ткани фильтра путем продувки ее в обратном направлении механического встряхивания или комбинированными методами.
Фильтрованные ткани должны иметь высокую пылеемкость и способность удерживать после регенерации достаточное количество пыли необходимое для эффективной очистки от тонкодисперсных пылей; сохранять достаточную воздухопроницаемость в запыленном состоянии; обладать механической прочностью стойкостью к истиранию. С фильтрованных тканей должна легко удаляться накопленная на них пыль.
В качестве фильтрованных тканей могут использоваться хлопчатобумажные шерстяные нитроновые лавсановые а также стеклоткани.
ТЕХНИКО–ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Экономико-математические методы выбора оптимального состава
инфраструктуры ремонтного предприятия
Современные экономические условия работы ремонтных предприятий (конкуренция хозяйственный расчет и др.) требуют от них постоянного поиска путей оздоровления своей экономики и выживания в конкурентной борьбе.
Одним из путей повышения конкурентоспособности является постоянное совершенствование экономической работы на основе непрерывного экономического анализа инфраструктуры в которой работают ремонтные предприятия. В настоящей статье предлагается методика анализа субъектов инфраструктуры в условиях рыночных отношений.
Анализируя состояние рынка руководство предприятия должно формулировать выводы на ближайшую и дальнейшую перспективу о том кого следует считать ближайшими и наиболее надежными партнерами какова степень риска долгосрочных и краткосрочных взаимоотношений с конкретными субъектами инфраструктуры. Предлагаемая методика состоит из пяти этапов. Их содержание приведено в таблице 6.1.
На первом этапе определяются предприятия организации и учреждения составляющие инфраструктуру ремонтного предприятия.
Пример состава инфраструктуры (1 этап реализации методики) показан в таблице 6.2. На втором этапе экономического анализа инфраструктуры выявляются сильные и слабые стороны элементов инфраструктуры.
К сильным сторонам элементов инфраструктуры условимся относить показатели способствующие экономической стабильности повышению рентабельности и эффективности предприятия его конкурентоспособности на рынке.
И наоборот слабыми сторонами условимся считать факторы дестабилизирующие положение на рынке нарушающие ритмичность его работы осложняющие
его финансирование снижающие рентабельность экономичность и т.д. Порядок определения сильных и слабых сторон элементов инфраструктуры на примере банка показан в таблице 6.3.
Этапы ранжирования субъектов инфраструктуры по степени значимости
Краткое содержание этапа
Определение предприятий организаций учреждений составляющих инфраструктуру ремонтного предприятия.
Выявление сильных и слабых сторон субъектов инфраструктуры.
Определение степени влияния сильных и слабых факторов субъектов инфраструктуры на производственно-экономические показатели предприятия.
Ранжирование сильных и слабых факторов субъектов инфраструктуры по степени значимости для ремонтного предприятия.
Расчет показателей ранга значимости субъектов инфраструктуры.
Примерный состав инфраструктуры предприятия
Наименование объекта
Характер взаимодействия
Филиал коммерческого банка
Партнерство (взаимодействие)
Поставщик металлоизделий №1
Поставщик металлоизделий №2
Поставщик запчастей №1
Поставщик запчастей №2
Иллюстрация оценки сильных и слабых сторон СИС на примере банка
Сильные и слабые стороны
- высокая квалификация кадрового состава;
- хорошее состояние материально-технической базы;
- наличие связей с другими субъектами инфраструктуры;
- хорошая репутация у партнеров;
- единственный банк в регионе;
- коэффициенты ликвидности соответствуют нормам;
- имеется внутренний аудит;
- ведение крупных судебных процессов;
- приход к власти нового руководства.
На основе вышеприведенной таблицы оценим степень влияния элементов инфраструктуры на деятельность ремонтного предприятия. Для реализации третьего этапа строятся графы влияния показателей элементов инфраструктуры на показатели деятельности ремонтного предприятия. Общее концептуальное представление связей влияния отражено в таблице 6.4.
В результате можно сделать следующие выводы:
Выбран оптимальный состав инфраструктуры ремонтного предприятия. Работникам экономической сферы необходимо постоянно контролировать основные производственные и экономические показатели этих организаций анализировать их экономическую состоятельность и перспективы развития но вместе с тем следует выявлять новых потенциальных партнеров.
Оценка степени влияния показателей банка на деятельности ремонтного предприятия
Ремонтное предприятие
производственно-экономические показатели
Сильные и слабые стороны субъекта
Коэффициент текущей ликвидности
Внутреннее состояние
- имеется внутренний аудит
Наличие связей с другими субъектами инфраструктуры;
Единственный банк в регионе.
2. Экономическое обоснование организации участка ремонтной мастерской
согласно концепции социально-этического маркетинга
Однако существует и другой метод удержания занятых позиций и процветания на выбранном рынке. В настоящее время в экономике любой страны все большее развитие получает не столько производство продукции сколько оказание услуг. В странах с развитой рыночной экономикой доля занятых в сфере услуг весьма велика и наблюдается тенденция увеличения этой доли. В этих государствах сегодня довольно трудно для предприятия или частного лица отыскать и занять новую нишу практически на любом рынке. Это относится и к рынку услуг.
Что же касается ситуации в нашей стране однозначно можно утверждать что рынок услуг находится еще в зародышевом состоянии в отличие от остальных составляющих молодой российской экономики. В этой связи можно подчеркнуть что в ближайшее время вложение капитала в создание предприятий малого бизнеса специализирующихся на оказании различного рода услуг может и должно стать приоритетным направлением инвестиций.
В настоящее время когда рынок уже пересытился количеством необходимо сделать упор на качество оказываемых услуг. В данном дипломном проекте рассматривается участок специализированной мастерской определенных функций – восстановление распределительных валов путем применения методов плазменной наплавки.
Необходимо учесть что нынешнее время является временем проникновения на рынок конкурирующих предприятий временем оказывающим сильное влияние на коньюктуру рынка временем прогресса в области приверженности потребности нужд потребителей.
Дабы не только удержаться но и улучшать свое положение предприятию просто необходимо придерживаться и четко следовать всем канонам и элементам концепции социально-этического маркетинга.
Основу данной концепции составляет принцип кастомизации то есть четкое удовлетворение выявленных потребностей потенциальных потребителей что позволяет быстрее и с наименьшими затратами добиваться улучшения общей ситуации касающейся коньюктуры рынка наиболее достоверно определять емкость рынка четко сегментировать потребительский состав. Что в конечном счете приводит к скорейшей максимизации прибыли сравнивая предприятия разрабатывающие свои бизнес-планы согласно производственной концепции либо концепции интенсификации коммерческой деятельности.
Согласно приверженности социально-этической маркетинговой концепции с четкими элементами кастомизации и сегментации рыночных составляющих следует отметить что средним и малым предприятиям необходимо прибегать к концентрированному маркетингу.
Данного рода деятельность на рынке именно для средних и малых предприятий является наиболее оптимальной в связи с тем что в настоящий период времени рынок высококонкурентен и поэтому приверженность к массовому маркетингу то есть к распылению своей деятельности среди разного рода сегментов рынка экономически не выгодно из-за высокой опасности привода предприятия к банкротству.
Деятельность предприятий согласно концентрированного маркетинга направлена первоначально на тщательную политику сегментации общей потребительской среды отбор одного (реже двух-трех) целевого сегмента и в дальнейшем грамотную стратегическую и тактическую направленность на выбранных целевых сегментах.
Путем внешнего аудита общей потребительской массы первоначально отбираются несколько сегментов рынка на которых организованная специализированная мастерская в данном дипломном проекте имеет возможность конкурировать на строго определенном национальном рынке. Однако из всех отобранных сегментов рынка согласно данных маркетинговых исследований потребителей отбираются наиболее приближенные к такому роду услуг как восстановление распределительных валов строительной и дорожной техники.
После того как целевой сегмент рынка определен необходимо проводить политику позиционирования услуг в рамках выбранного сегмента. Данного рода деятельность включает в себя четкое выявление факторов конкурентоспособности которые также отбираются путем внешнего аудита потребительского состава уже в рамках отобранного рыночного сегмента. По итогам проведенных исследований вычисляются процентные соотношения приверженности со стороны целевого сегмента.
Всю маркетинговую деятельность необходимо проводить с наименьшими затратами времени и что самое главное в высококомпетентных рамках концентрируя все усилия в выбранном направлении в границах отобранного целевого сегмента рынка в частности потребительского состава.
Выявив факторы конкурентоспособности необходимо четко проанализировать данную информацию затрагивая вопросы касающиеся предпочтительности
со стороны потребительского состава входящих в целевой сегмент рынка одновременно с отличительностью и оригинальностью от конкурирующих предприятий. Следует заметить что на данном этапе наряду с факторами конкурентоспособности самих услуг оказываемых специализированной мастерской большое значение имеет и подкрепительные элементы к основному роду деятельности. Одним из которых является технический сервис.
Технический сервис на поле боя высококонкурентного рынка имеет огромное значение. В его функции входит мотивационно-психологическое воздействие на потребительский сегмент целевой аудитории путем применения разного рода подкрепляющих услуг. К ним относятся вежливость со стороны обслуживающего персонала культура поведения культура и эстетика самого предприятия оказывание признательности и значимости потребителя и так далее. Необходимо данную политику грамотно провести чтобы потребитель вновь и вновь возвращался в мастерскую чтобы помимо всего прочего он доносил и предлагал посетить другим потенциальным потребителям.
Параллельным этапом общего внешнего аудита является исследование конкурирующей базы во что включается высококомпетентный сбор информации о действующих и потенциальных конкурентах тщательный и скрупулезный анализ собранной информации и грамотное резюмирование данного анализа с учетом всех необходимых деталей и тонкостей действующей и будущей рыночной обстановки.
Сбор данных проводится силами квалифицированных маркетологов. Данного рода деятельность затрагивает как внешнюю деятельность каждого конкурента так и внутреннюю для более компетентного изучения и прогнозирования как настоящей так и будущей деятельности фирмы.
В данном вопросе важность всех мелочей приобретает высокую значимость в связи с тем что любая мелочь в условиях высококонкурентного рынка перерастает в будущем в большие проблемы для собственного предприятия со стороны определенного конкурента. Наряду с вышеизложенными условиями большое значение приобретает высокая скорость и интенсивность данного рода исследований в связи с условиями настоящей рыночной обстановки когда просто необхо-
димо всячески упреждать своего конкурента. Упредил – значит почти победил!
Анализ собранной информации проводится с широким применением ЭВМ различного рода программ что также значительно сокращает время и ускоряет темп исследований. Резюмированная информация предоставляется руководящему составу для дальнейшего применения в разработке краткосрочных (тактических) и средне долгосрочных (стратегических) планов коммерческой деятельности предприятия.
Очень важное значение имеют текущие исследования конкурентной базы в связи с тем что для эффективной деятельности предприятия на высококонкурентном рыночном целевом сегменте необходимо постоянно знать своих конкурентов более того необходимо прогнозировать их дальнейшую деятельность что помогает в частности прибегать к более грамотной кастомизационной политике то есть полностью подходить под вкусы потребителей и их удерживанию либо переманиванию у конкурентов.
Наряду с этим предприятию необходим аудит макроэкономической внешней среды то есть экономического политического демографического и правового состояния страны выбранного рынка. В экономический аудит входит тщательный обзор рынка услуг со стороны государственного поведения. Маркетологам данной сферы деятельности необходимо фиксировать текущие и прогнозировать будущие положения дел в этой области.
Что касается демографического состояния государства то здесь необходимо изучить демографическое состояние отобранного целевого сегмента рынка. Также необходимо со всей ответственность подходить к правовым вопросам государства. Внимательно изучать тенденцию развития данного вопроса и в какой-то мере пытаться спрогнозировать результаты.
Наряду с вышеизложенным основным фактором конкурентоспособности являются ценообразовательная и коммуникационная политика предприятий. К ценообразовательной политике относятся меры и действия по решению вопросов касающихся установления конкурентоспособных цен согласно платежеспособности отобранного целевого сегмента рынка. К коммуникационной политике относятся действия в области рекламирования и пропаганды услуг оказываемых предприятием.
В данном случае наиболее оптимальным рекламным трюком будет являться такого вида рекламный вид как “директ-мейл” то есть прямая рассылка рекламных буклетов и листовок потенциальным потребителям и т. д.
С той же ответственностью необходимо подходить и к организации обратной связи с потребителем и любое недовольство со стороны его необходимо в скорейшем времени ликвидировать пока не успел этого сделать конкурент.
3. Расчет себестоимости восстановления распределительных валов
Основные производственные фонды определяем по формуле (6.1):
СОПФ = FОБ · СУД; (6.1)
СУД – средняя удельная стоимость строительно-монтажных работ рубм2;
СОПФ = 9348 · 5000 = 467400 руб.
Годовую себестоимость восстановительных работ выполняемых на участке мастерской определяем по формуле (6.2):
СГ = СЗП + СНЧ + СЗЧ + СМ + СК + СОПУ (6.2)
где: СЗП – затраты на полную заработную плату производственных рабочих руб;
СНЧ – начисления на заработную плату социальное и медицинское страхование отчисления в фонд занятости и т.п руб;
СМ – затраты на запасные части руб;
СК – затраты на оплату работ выполняемых для мастерской на других ремонтных предприятиях руб;
СОПУ – затраты на организацию производства и управление мастерской руб.
Полная заработная плата производственных рабочих состоит из основной (СЗПО) и дополнительной (СЗПД).
СЗП = СЗПО + СЗПД(6.3)
Основную заработную плату начисляют рабочим за непосредственное выполнение технологических операций в соответствии с их трудоемкостью и тарифно-квалификационным разрядом и определяют по формуле (6.4):
– часовая тарифная ставка рабочих при выполнении
КДОП – коэффициент учитывающий доплаты за работу по смежной профессии за сложность труда;
– месячный фонд времени ч.
Дополнительная заработная плата производственных рабочих начисляется за неявочное – не проработанное время главным образом очередных и дополнительных отпусков выполнение общественных и государственных обязанностей:
СЗПД = 015 × СЗПО (6.6)
СЗПД = 015 · 141531 = 2122965 руб.
На полную заработную плату государственных рабочих делаются начисления: на социальное и медицинское страхование отчисления в различные фонды формируемые в рамках государственного бюджета
СНЧ = СЗП · КНЧ(6.7)
где: КНЧ – установленный государством процент начислений; КНЧ = 26%.
СНЧ = 16276065 · 026 = 4231777 руб.
Результаты обобщенных данных по многим центральным ремонтным мастерским свидетельствуют что полная заработная плата производственных рабочих (СЗП) с начислениями (СНЧ) и затратами на организацию производства и управление (СОПУ) составляют 45-50% а затраты на запасные части (СЗЧ) ремонтные материалы (СМ) и оплату работ по кооперации (СК) – 50-55% от годовой себестоимости ремонтно-обслуживающих работ:
СЗП + СНЧ + СОПУ = 045 · СГ(6.8)
СЗЧ + СМ + СК = 05 · СГ(6.9)
Затраты на организацию производства и управления подразделяют на общепроизводственные (СОПР) общехозяйственные (СОХР) и внепроизводственные расходы (СВП)
СОПУ = СОПР + СОХР + СЗП(6.10)
Для специализированных ремонтных подразделений:
СОПУ = (25 3) · СЗПО(6.11)
СОПУ = 30 · 141531 = 424593 руб.
Годовая себестоимость определяется из выражения (6.9):
4. Расчет относительных технико-экономических показателей
К расчетным технико-экономическим показателям относятся:
- удельный вес активной части основных производственных фондов;
- фондо- и техническая вооруженность труда;
- стоимость оборудования приходящаяся на 1м производственной площади;
- фондоотдача (в том числе активной части основных производственных фондов);
- выработка продукции на 1м2 производственной площади;
- производительность труда (в том числе производственных рабочих);
- себестоимость ремонта.
Удельный вес активной части основных производственных фондов определяем по формуле (6.13):
Фондовооруженность труда находим по формуле (6.14):
Техническая вооруженность труда определяется по формуле (6.15):
Стоимость оборудования приходящаяся на 1м2 производственной площади рассчитывается по формуле (6.16):
Фондоотдача определяется по формуле (6.17):
Фондоотдача по активной части основных производственных фондов:
Выработка продукции на 1м2 производственной площади:
Производительность труда производственных рабочих определяется по формуле (6.20):
Себестоимость ремонта равна:
Прибыль определяется по формуле (6.22):
где СНД – стоимость новой детали (по данным ряда ремонтных предприятий стоимость новой детали (распределительного вала) СНД = 538748 руб).
Годовой экономический эффект определяется по формуле (6.23):
ЭГ = 1000 · (538748 – 125934 · 08) = 4380008 руб.(6.23)
Срок окупаемости основных фондов:
Основные технико-экономические показатели проекта.
Наименование технико-экономических показателей
Годовая производственная программа (NK)
Стоимость основных производственных фондов (СОПФ)
Стоимость активной части основных производственных фондов
Численность основных производственных рабочих (РСП)
Общий фонд зарплаты основных рабочих (СЗП)
Удельный вес активной части основных производственных фондов (УА)
Фондоотдача активной части основных фондов (fA)
Фондовооруженность труда (ФТР)
Площадь приходящаяся на одного рабочего (Fуд)
Выработка продукции на 1м2 производственной площади
Себестоимость восстановления одной детали СВ
Годовая себестоимость СГ
Производительность труда ПТ
Годовой экономический эффект (ЭГ)
Срок окупаемости основных фондов (ОК)
Проблема повышения эксплуатационной надежности и долговечности строительных и дорожных машин неотложно ставит задачу создания принципиально новых технологических процессов восстановления изношенных деталей и упрочнения новых обеспечивающие повышение срока их службы и высокой производительности при значительном экономическом эффекте.
Одним из эффективных путей решения данной проблемы является нанесение защитных и восстановительных покрытий с помощью плазмы.
За последнее десятилетие предпринимаются попытки внедрения различных плазменных способов нанесения покрытий в машиностроительном и ремонтном производстве. Однако при этом возникает ряд проблем связанных с несовершенством технологии методов и технологических режимов нанесения порошковых сплавов которые позволяют получать наплавленные слои толщиной 03 – 25 мм без пор и трещин и без предварительной тепловой подготовки поверхностей. Наплавочные поверхности имеют высокую износостойкость при работе в различных средах а также при высоких контактных напряжениях на работающих поверхностях деталей.
Таким образом плазменную наплавку можно использовать в массовом производстве где большое значение имеет скорость и стабильность продукции.
В настоящем дипломном проекте разработан технологический процесс восстановления распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой а также маршруты восстановления на основании операций технологического процесса восстановления. Расчет технико-экономических показателей дает также основание считать разработку технологии восстановления распределительных валов строительной и дорожной техники методом плазменной наплавки экономически эффективной.
Бабусенко СИ. "Проектирование ремонтных предприятий" Москва "Колос" 1981 г.
Батищев А.Н. Методика оптимизации способов восстановления деталей Организация и технология ремонта машин. - М.: РГАЗУ 2000. – С. 174 – 178.
Батищев А.Н. Воробьёв В.Н. "Организация и охрана труда на ремонтно-обслуживающих производствах АПК в условиях полного хозяйственного расчёта и самофинансирования". Балашиха ВСХИЗО1989 г.
Батищев А.Н. Голубев И.Г. Лялякин В.П. "Восстановление деталей сельскохозяйственной техники". "Информагротех" 1995 г.
Батищев А.Н. Чех В.Ф. "Надёжность и ремонт машин". Часть 2. Москва 1993 г.
Вовов Е.Л. "Справочник по восстановлению деталей". Москва. "Космос" 1981 г.
Голубев И.Г. Балабенцева З.Н. "Восстановление и упрочнение деталей газотермическими методами нанесения покрытий". Москва 1988 г.
Гузенков П.Г. "Детали машин". "Высшая школа" 1985 г.
Денисенко Г.Ф. "Охрана труда". Москва. "Высшая школа" 1985 г.
Ермолов Л.С. Кряжков В.М. Черкун B.C. "Основы надёжности машин". "Колос" 1984 г.
Конкин М.Ю. Ресурсосбережение при эксплуатации автотранспортной техники: Автореферат дисс канд. техн. наук. - М.: МГАУ 1998. – 16 с.
Конкин М.Ю. Ресурсосбережение при эксплуатации автотракторной техники. - М.: Информагротех 1998. – 73 с.
Кравченко И.Н. Обоснование рационального способа восстановления деталей рабочих органов бетоносмесительных машин: Дисс канд. техн. наук. – Балашиха: ВТУ 2003.
Кравченко И.Н. Гатауллин Р.М. Гладков В.Ю. Основы проектирования эксплуатационных баз: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию для ВУЗов. – М.: ВТУ 2005.
Курчаткин В.В. Тельнов Н.Ф. Ачкасов К.А. и др. Надежность и ремонт машин. – М.: Колос 2000.
Левинский М.С. "Организация ремонта и проектирование сельскохозяйственной техники". Москва. "Колос" 1977 г.
Молодых Н.В. Зенкин Л.С. "Восстановление деталей машин". "Машиностроение" 1989 г.
Новиков В.С. Очковский Н.А. Тельнов Н.Ф. Проектирование технологических процессов восстановления изношенных деталей: Методические рекомендации к курсовому и дипломному проектированию. – М.: МГАУ 1998. – 52 с.
Пучин Е.А. Дидманидзе О.Н. Новиков В.С. и др. Технология ремонта машин. – М.: УМЦ «Триада». – Ч.1 2006. – 348 с.
Рекомендации для расчета ремонтного фонда и производственных мощностей предприятий по ремонту агрегатов и узлов тракторов и автомобилей. - М.: ГОСНИТИ 1979.
Рекомендации по созданию и эксплуатации поточно-механизированных линий восстановления деталей. - М.: ГОСНИТИ 1985.
Сидоров А.И. "Восстановление деталей машин напылением и наплавкой". Москва. "Машиностроение".
Сидоров А.И. Миронов Ю.Е. "Техническое нормирование плазменных наплавочных работ". Труды. ВСХИЗО 1974 г. №12.
Слеков А.П. Серый И.С. Удалов И.П. Черкун В.Е. "Курсовое и дипломное проектирование по ремонту машин". Москва. "Колос" 1984 г.
Тезин К.В. Батищев А.Н. Вавер А.В. "Дипломное проектирование по эксплуатации и ремонту дорожно-строительной и военно-инженерной техники". Часть 2. 1989 г.
Хрущев К.М. Зильберг Ю.Я. "Материалы для автотракторных деталей" МАДИ 1989 г.
Черноиванов В.И. Состояние и перспективы технического сервиса в АПК России. - М.: ГОСНИТИ 1997. – 166 с.
Характеристика основных способов восстановления деталей машин
Группы способов восстановления по технологической сущности
Технологическая характеристика
Техническая характеристика
Удельная трудоемкость восстановления чм2
Удельная себестоимость восстановления рубм2
Удельный расход материала кгм2
Удельная энергоемкость кВт·чм2
Dmin восстанавливаемой поверхности мм
Толщина наращивания мм
Микротвердость кгмм2
Обработка под ремонтный размер
Электромеханическая высадка
Нанесение полимерных материалов
Вибродуговая наплавка:
- с термомеханической обработкой
Наплавка в среде защитных газов:
- в среде СО2 + аргон
окончание таблицы П.1
Автоматическая наплавка под флюсом:
- порошковой проволокой
- с термомеханической
- электроконтактная приварка ленты
- вневанное (местное)
- в обычном электролите

Глава 4.doc

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Характеристика плазменного нагрева
В качестве источника теплоты при плазменной наплавке используется плазменная струя. Она представляет собой высокоинтенсивный источник теплоты максимальная температура которого может превышать 2000К что позволяет расплавить различные тугоплавкие материалы. Плазму получают пропусканием газовой струи через дуговой разряд возбуждаемый между двумя электродами. Дуга горит в замкнутом цилиндрическом канале стенки которого подвергаются интенсивному охлаждению. Охлаждение наружной поверхности столба дуги вызывает его концентрацию вследствие чего температура столба дуги резко повышается. Плазмообразующий газ проходящий через межэлектродное пространство приобретает высокий запас энергии которую используют для нагрева в процессе наплавки.
Для плазмы характерна определенная степень ионизации газа которая в свою очередь зависит от температуры и потенциала ионизации. Степенью ионизации газа называется отношение числа образовавшихся заряженных частиц к общему количеству нейтральных частиц в данном объеме газа до ионизации.
Так как выделить плазму в чистом виде весьма трудно то для технических целей используют дуговой разряд обогащенный плазмой т.е. в дуговом разряде наряду с заряженными частицами содержатся и нейтральные частицы. Такое состояние газа называется низкотемпературной плазмой. В качестве плазмообразующих газов самостоятельно могут быть использованы аргон азот гелий аммиак. Водород и кислород можно применять в смеси с аргоном азотом. Применение одного водорода невозможно из-за его высокой теплопроводности что приводит к быстрому нагреву и разрушению сопла. В кислороде из-за быстрого сгорания вольфрамового электрода трудно обеспечить длительную работу катода плазмотрона.
Различные газы и газовые смеси обладают разными физико-химическими свойствами целесообразность использования которых определяется видом плазменной обработки металлов и степенью воздействия на вольфрамовый электрод. Наилучшим газом защищающим раскаленный вольфрамовый электрод от окисления является химически инертный аргон.
Газ в состоянии плазмы находится в термодинамическом равновесии и в целом электрически нейтрален так как ионизация не создает избытка в зарядах того или иного знака и отрицательный заряд электронов компенсируется положительным зарядом ионов. Важное значение имеет энергетическое саморегулирование дугового разряда. Это свойство заключается в том что потери энергии в окружающую среду компенсируются притоком свежей энергии от источника тока. Плазма приобретает новые свойства по сравнению с обычными газами. Высокая концентрация электронов делает ее электропроводной причем электропроводность плазмы достигает величины электропроводности металлов. Из-за большой насыщенности заряженными магнитными частицами плазма поддается действию магнитных полей.
В настоящее время основным методом получения плазмы для технологических целей является метод пропускания газовой струи через пламя сжатой электрической дуги расположенной в узком медном канале.
В современной сварочной технике применяют три схемы получения плазмы.
Первая соответствует схеме сжатой дуги прямого действия когда анодом служит обрабатываемый материал. Вторая – сжатая дуга косвенного действия возникает между вольфрамовым электродом и внутренним соплом плазмотрона из которого вытекает в виде плазменной струи. Дуга косвенного действия (плазменная струя) электрически не связана с обрабатываемым металлом.
Для нашего способа восстановления деталей наибольшее распространение получила третья схема с комбинированным подключением плазмотрона к источнику питания. В этом случае между вольфрамовым электродом и соплом анода зажигается вспомогательная сжатая дуга косвенного действия обладающая электропроводностью и образующая при соприкосновении с токоведущей обрабатываемой деталью сжатую дугу прямого действия.
В обычных условиях при прямой полярности столб дуги между неплавящимся вольфрамовым электродом и деталью в атмосфере защитного газа имеет вид конуса размеры которого зависят от силы тока и напряжения. Так как с увеличением силы тока и напряжения столб такой дуги имеет возможность расширяться то значительного изменения температуры и степени ионизации газа не наблюдается. Если каким-либо образом воспрепятствовать электрической дуге занять естественный объем и принудительно сжать ее оставив в то же время сварочный ток постоянным то и количество электронов проходящих по сечению столба дуги не изменится а количество упругих и неупругих соударений увеличится т.е. повысится степень ионизации возрастут плотность и напряжение дуги что вызовет значительное повышение температуры. Таким образом наличие у плазменных горелок стабилизирующего водоохлаждаемого сопла является основным отличием от обычных горелок.
Несмотря на высокую температуру плазменной струи горелки работают довольно устойчиво. Сжатая дуга косвенного действия может иметь различную длину. Внутри сопла она сжата однако при выходе за его пределы начинает постепенно расширяться до размеров равных свободной дуге. При этом расширение происходит тем быстрее чем сильнее сжат разряд и чем меньше расход газа.
2. Оборудование для плазменной наплавки распределительных валов
В настоящее время серийно выпускают установки для плазменного напыления (УМП-5 УМП-6 УПУ-3 УПУ-5) плазменной сварки и плазменной наплавки (УПН-303 УПН-602). Сварочные плазменные установки также можно применять для наплавки. Монтажная схема установки состоит:
)наплавляемая деталь;
)порошковый питатель;
)балластный реостат;
Стабильность наплавки порошковыми материалами в первую очередь зависят от надёжности работы плазмотрона и порошкового питателя.
Плазмотроны. Для наплавки порошковыми сплавами и наплавочными проволоками наибольшее распространение получили плазмотроны постоянного тока прямой полярности. Несмотря на большое разнообразие конструкций плазмотронов принцип их действия и устройство примерно одинаковы. Принцип действия основан на сжатии водоохлаждаемым соплом и проходящим через него газом. Плазмотрон состоит из водоохлаждаемых катода и анода отдельных друг от друга изолятором изготовленным чаще всего из текстолита. В катоде крепится вольфрамовый неплавящийся электрод в аноде предусмотрены каналы для формирования плазменной дуги подачи газов наплавочного порошка.
Конструкции плазмотронов должны обеспечивать выполнение следующих требований:
-надёжность защиты сварочной ванны от вредного воздействия окружающего воздуха при минимальном расходе газа;
-стабильность работы плазмотронов в отношении поддержания постоянных заданных параметров сжатой дуги;
- большой срок службы при непрерывной работе;
- свободное прохождение порошка различной формы в зону наплавки через выполненные в плазмотроне каналы;
- достаточное и надёжное охлаждение участков плазмотрона подверженных высокой наплавкой нагрузке.
Плазмотроны дают возможность наплавлять наружные и внутренние изношенные поверхности. Срок службы плазмотрона не менее полгода. Плазмотрон выходит из строя из-за расплавления плазмообразующего сопла происходящего в результате нарушения режима наплавки: сила тока больше допустимой величины замыкание плазмотрона на деталь. Напряжение в зависимости от использования транспортирующего газа составляет 25-35 В при наплавке в аргоне и 45-55 В при наплавке в азоте и углекислом газе.
Порошковый питатель. Порошковые питатели предназначены для содержания порошка регулирования его расхода и обеспечения стабильной и равномерной подачи через плазмотрон в зону наплавки. После плазмотрона порошковый питатель является наиболее важным узлом определяющим качество наплавки. В настоящее время в установках главным образом для газотермического напыления применяют различные по конструкции типы порошковых питателей: инжекторные вертикально и горизонтально-барабанные шнековые. Как правило перечисленные типы питателей обеспечивают стабильную работу порошка при расходе не менее 25-30 гмин. В то же время при плазменной наплавке слоев толщиной до 1 мм и при комбинированной наплавке требуется равномерная и бесперебойная подача порошка от 4 гмин и более. Для этого серийно выпускаемые питатели приходится дорабатывать путём установки в дозирующее устройство шайбы с меньшим отверстием.
Шкаф управления. На шкафу управления сосредоточены пусковые измерительные сигнальные приборы и устройства контролирующие процесс плазмообразования и водоснабжения. Основное назначение шкафа управления при плазменной наплавке с подачей порошка в сварочную ванну - обеспечение включения установки только после подачи в плазмотрон охлаждающей воды и плазмообразующего газа. В противном случае плазмообразующее сопло расплавляется и плазмотрон выходит из строя. Однако шкафы управления входящие в состав установок для плазменного напыления непригодны для работы в режиме плазменной наплавки и требуют переоборудования газовой и электрической схем. Это связано с тем что в плазмотронах для напыления расход плазмообразующего газа составляет не менее 25 лмин а в плазмотронах для наплавки порошками не превышает 25 лмин и работа начинается с первоначального зажигания
Колебательный механизм. Колебатель предназначен для возвратно-поступательного перемещения плазменной горелки вдоль оси наплавляемой цилиндрической детали с заданной частотой и амплитудой с целью повышения производительности труда путём получения валика требуемой ширины за один оборот детали. При наплавке плоских поверхностей колебатель перемещает плазмотрон перпендикулярно направлению подачи наплавляемой детали формируя валик необходимой ширины.
При восстановлении деталей плазменной наплавкой с подачей порошка в зону наплавки необходимо чтобы колебатель обеспечивал частоту колебаний в пределах 50-70 мин-1 с амплитудой 4-30 мм. Применяют колебатели с пневматическим и электрическим приводом. Последние обеспечивают плавные и равномерные колебания что позволяет получать качественные наплавленные слои без подрезов. Однако колебатели с пневматическим приводом проще в устройстве для их привода не требуется применение дефицитных малогабаритных электродвигателей постоянного тока.
Источники питания. Для питания установки плазменной наплавки с подачей порошка в сварочную ванну требуется источник питания постоянного тока с падающей вольт – амперной характеристикой и напряжением холостого хода не ниже 60 В. Этому требованию удовлетворяют серийно выпускаемые сварочные выпрямители ВД-306 ВД-303 ВДУ-504.
Вращатель. Токарный станок – самый простой и доступный механизм обеспечивающий заданную частоту вращения детали и скорость перемещения плазмотрона вдоль детали. Поддержание требуемой частоты вращения осуществляется установкой к станку понижающего редуктора. Частота вращения должна быть в пределах 03 – 10 мин-1. При плазменной наплавке на суппорте токарного станка необходимо смонтировать устройство для крепления плазмотрона и его перемещения по вертикали. Лучшим вариантом крепления и перемещения плазмотрона и детали являются специальные станки для плазменной наплавки с электромеханическим приводом обеспечивающим бесступенчатое регулирование всех необходимых движений плазмотрона и детали в заданных пределах.
Кроме перечисленного оборудования в установку для плазменной наплавки входят:
-балластные реостаты (РБ-300) для регулирования тока и создания падающей характеристики источника тока;
-осциллятор или блок поджога для зажигания плазменной струи которая возникает в результате ионизации промежутка между вольфрамовым электродом и плазмообразующим соплом;
-дроссель для предохранения изоляции источником питания от пробоя высоковольтными и высокочастотными разрядами осциллятора обычно применяются дроссели от сварочных трансформаторов;
-баллоны высокого давления;
-редукторы для понижения давления газа до рабочего;
-ротаметры для определения расхода газа.
3. Выбор схемы и оптимизация режимов наплавки кулачков
распределительных валов двигателей ЯМЗ-238
Механизированное восстановление кулачков распределительных валов на ремонтных предприятиях осуществлялся с использованием копировальных устройств принцип действия которых основан на изменении положения распределительного вала в пространстве при неподвижной наплавочной головке.
Экспериментальные исследования проведенные с целью изучения процесса наплавки фасонных поверхностей показали что с изменением угла наклона изменяется глубина проплавления плотность тока коэффициент формы шва. Изменение этих параметров обусловлено неодинаковыми условиями теплопроводности от дуги к исследуемому образцу. В случае когда между наплавленной поверхностью и осью плазмотрона острый угол в зоне наплавки образуется слой расплавленного присадочного материала с температурой около 1400° С а в этих условиях металл имеет низкую теплопроводность. Соответственно снижается глубина проплавления и увеличивается ширина валика. При этом когда наклон поверхности более 90° происходит непосредственное плавление основного металла способствующее увеличению глубины проплавления и снижению ширины валика.
С учетом вышеизложенного поставлена задача провести экспериментальные исследования целью которых является выбор и оптимизация режимов плазменной наплавки для восстановления распределительных валов двигателей ЯМЗ-238. Данные исследования проводили на базе НПО «Техноплазма» в следующей последовательности.
3.1. Выбор схемы и устройств наплавки
Схему наплавки кулачков выбирали из трех вариантов. По первой схеме производили наплавку всего профиля по винтовой линии без колебаний плазмотрона. Во втором случае наплавку осуществляли за один проход с колебаниями плазмотрона на ширину кулачка с началом процесса на вершине и окончанием на этом же участке. По третьей схеме наплавку производили за два прохода с колебаниями плазмотрона. Начало процесса на вершине а окончание – на противоположном участке цилиндрической части. Второй проход осуществляется аналогично первому но с перекрытием наплавляемых слоев. Качество наплавленных слоев при обработке по первой схеме удовлетворительное. Недостаткам является оплавление торца кулачка (особенно вершины) на котором завершается процесс наплавки. По второй схеме наплавки торцы кулачка оплавляются значительно меньше но не удовлетворительно качество наплавленного слоя полученного при переходе плазмотрона от наплавки цилиндрической части к вершине кулачка. Лучшие результаты были получены при наплавке по третьей схеме ее использовали для оптимизации режимов наплавки кулачков.
В результате поисковых исследований установлено что наплавку кулачков необходимо проводить с регулированием трех параметров: силы тока наплавки скорости расхода порошка. Изменение этих параметров обусловлено сложностью
профиля. Установлено также что другие параметры существенного влияния на процесс не оказывают.
С целью оптимизации режимов наплавки вершины и цилиндрической части кулачков распределительных валов двигателей ЯМЗ-238 поставлен полный факторный эксперимент (ПФЭ) 23 с равномерным дублированием опытов. В качестве независимых переменных выбраны: сила тока наплавки (I A) скорость (V ммс) расход порошка (Q кгч). Параметр оптимизации – толщина наплавленного слоя (h мм). По результатам предварительных исследований (см. рис.4.1 4.2) выбраны интервалы и уровни варьирования факторов (табл. 4.1). Следует отметить что уровни варьирования силы тока наплавки не могут быть расширены вследствие оплавления торцев кулачка либо плохого формирования наплавляемого слоя в случае снижения силы тока.
Уровни варьирования факторов
Наплавляемый участок
Наименование фактора
Интервал варьирования
Цилиндрическая часть
В полном факторном эксперименте постоянными оставались следующие параметры:
Напряжение сжатой дуги – 35 В;
Диаметр плазмообразующего сопла – 40 10-3 м;
Расход плазмообразующего газа (аргона) – 15.. .2 лмин;
Расход защитного газа (аргона) – 6 8 лмин;
Расстояние от сопла плазмотрона до детали – (8 10) 10-3 м;
Амплитуда колебаний – (15 16) 10-3 м;
Частота колебаний – 30 40 мин-1.
Эксперименты проводили на кулачках распределительных валов. В качестве наплавочного материала использовали порошковую смесь ПГ-ФБХ6-2+2 5% алюминия.
В соответствии с выбранным планом было проведено рандомизирование. Каждый опыт повторяли три раза. Результаты экспериментов представлены в табл. 2. Обработка результатов проведена в известной последовательности:
Рассчитана дисперсия опыта проверена однородность ряда дисперсий.
Рассчитаны коэффициенты регрессии.
Проведена проверка статистической значимости коэффициентов регрессии.
Проведена проверка адекватности модели.
Уравнения регрессии адекватно описывают исследуемый процесс и имеют вид:
- для вершины кулачка:
У= 166 + 009Х1 – 01ЗХ2 + 014Х3 + 008Х2Х3; (4.1)
- для цилиндрической части:
У= 106 + 0114Х1 – 0326Х2 + 0211Х3. (4.2)
Анализируя уравнения (4.1 и 4.2) можно отметить что наибольшее влияние на толщину наплавленного слоя в выбранных интервалах варьирования оказывают скорость наплавки и расход порошка. В меньшей степени влияют ток наплавки и совместное действие скорости и расхода порошка. В уравнении регрессии для цилиндрической части коэффициент от совместного действия этих факторов статистически незначим. Наиболее оптимальными являются режимы в 7-й строке табл. 4.2 как для вершины кулачка так и для цилиндрической части.
Скорость наплавки 14 10-3 мс
Рис.4.1. Зависимость толщины наплавленного слоя на вершине
кулачка от расхода порошка.
– I =150 А; 2 – I =180 А
Расход порошка 06 кгч
Рис.4.2. Зависимость толщины наплавленного слоя на вершине
кулачка от скорости наплавки.
План и результаты полного факторного эксперимента 23
Для цилиндрической части
Среднее значение параметра оптимизации
Расчетное значение параметра оптимизации
Для практических расчетов уравнение регрессии более удобно в преобразованном виде. Переход от кодированных значений к натуральным осуществляется по следующим формулам:
Х1 = (I – I0 ΔI; (4.3)
X2 = (V – V0) ΔV; (4.4)
X3=(Q – Q0) ΔQ (4.5)
где I0 V0 Q0 – натуральные значения независимых переменных на основных уровнях;
ΔI ΔV ΔQ – значение интервалов варьирования.
В результате экспериментальных исследований получена математическая модель оптимизации (h hОПТ) режимов плазменной наплавки фасонных поверхностей вида:
h = 2768 + 0006I – 212V + 0314Q [мм] – для вершины кулачков
h = 1418 + 00076I – 1811V + 1758Q [мм] – для цилиндрической части
Данная математическая модель (см. формулу 4.6) позволяет решать прямые и обратные задачи – определять (находить) значения критерия оптимизации (толщины наплавляемого слоя) по выбранным факторам или факторы по выбранным другим параметрам и заданному критерию оптимизации.
Полученные зависимости дают возможность оценить технологическую эффективность процесса плазменной наплавки и управлять выходными параметрами для получения износостойких покрытий.
4. Технология восстановления распределительных валов. Технология наплавки. Выбор режимов наплавки
Распределительные валы работают в условиях знакопеременных нагрузок. Для их восстановления наиболее рационально применять порошковые твёрдые сплавы. Для большинства кулачков требуется наплавить только верхушку. Однако при значительных износах кулачки наплавляют по профилю и затем шлифуют под номинальный размер. Наплавку выполняют с помощью копировального устройства смонтированного на токарном станке. Для плавного регулирования скорости наплавки станок приводится в движение от источника постоянного тока. В качестве наплавочных материалов для наплавки кулачков стальных распределительных валов используются порошковые сплавы ПГ-СР4+3%Аl ПГ-ФБХ6-2+6% ПГ-С1+6%А1. Кулачки чугунных валов наиболее целесообразно наплавлять порошковым сплавом ПГ-СР4+5%Аl. Толщин слоя наплавки на вершину кулачка 13-16 мм на цилиндрическую поверхность 04-06 мм. При наплавке сплавов на железной основе (ПГ-ФБХ6-2+6%Аl ПГ-С1+6%Аl) на кулачки распределительных валов изготовленных из стали в качестве транспортирующего газа можно применять азот. Обработка кулачков восстановленных порошковыми сплавами ПГ-СР4 с твёрдостью покрытия HRСЭ = 45 50 производится шлифовальными кругами из электрокорунда ЭБ16-25С1Б ЭБ16-25С1К зернистостью 16-25 средней твёрдости CI на бакелитовой или керамической связке. Обработка кулачков восстановленных порошковыми сплавами на основе железа производится шлифовальными кругами из карбида кремния чёрного или карбида кремния зелёного зернистостью 16-25 средней твёрдости CI на керамической связке.
Режимы плазменной наплавки для восстановления распределительных валов двигателей ЯМЗ-238 принимаются из книги Сидорова А.И. "Восстановление деталей машин напылением и наплавкой". Здесь предоставлены режимы наплавки. В процессе наплавки постоянными параметрами оставались расход плазмообразующего газа 12 – 2лмин транспортирующего газа 7 – 9 лмин частота колебаний плазмотрона 04 – 05 Гц; расстояние от плазмотрона до детали 9 – 12 мм.
Режимы плазменной наплавки
Наплавка вершины кулачка
Частота вращения вала мин-1
Наплавка цилиндрической поверхности кулачка
Наплавка опорной шейки вала
Режимы черновой и чистовой шлифовки
Обрабатываемое покрытие параметры обработки
Круг ПП600 × 25 × 305 ЭБ16-25С1Б
5. Расчёт норм времени на обработку
5.1. Плазменная наплавка
Время наплавки одного распределительного вала определяется по формуле (4.7):
где tОСН – основное время;
tBCП – вспомогательное время;
tДОП – дополнительное время;
ТПЗ – подготовительно-заключительное;
п – количество наплавляемых деталей в партии.
Скорость наплавки определяется:
где αН – коэффициент наплавки гА-ч; αН = 12 гА-ч;
γ - плотность наносимого покрытия; γ =74;
I-сила тока А; I = 150 А;
h – толщина наплавленного слоя мм;
где: И – износ детали мм;
z1 – припуск на обработку перед покрытием мм; z1 = 01 мм;
z2 - припуск на механическую обработку после нанесения покрытия;
h=15 2+01 +04= 125 мм.
Частота вращения определяется:
гдеVH - скорость наплавки;
Норма времени на наплавку распределительного вала складывается из следующих элементов затрат времени:
где ТОСН – основное время;
ТВСП - вспомогательное время; принимается из таблицы ТВС = 054;
ТДОП - дополнительное время; принимается 3% от ТОП;
ТОП – складывается из суммы ТОСН + ТВСП; отсюда ТДОП = 012 мин;
ТП.З- подготовительно-заключительное; ТП.З =15 мин;
п - количество наплавляемых деталей в партии.
Исходя из этих данных определяется норма времени на наплавку (см. формулу 4.12):
ТН = 47 + 054 + 012 + 15 20 = 611 мин.
5.2. Токарная обработка
где: L – расчётная длина обработки в направлении подачи мм;
п – частота вращения мин-1;
L= l + l1+ l2+ l3 мм (4.14)
L = 70 + 08 + 9 + 5 + 1 = 798 мм
Частота вращения определяется как:
ТН = 54 + 054 + 012 + 10 20 = 656 мин.
6. Выбор наплавочного порошка плазмообразующего и транспортирующего газов
Наплавка деталей производится износостойкими присадочными металлами отличными по составу и структуре от основного металла. В этом случае для уменьшения деформаций и предупреждения трещин следует стремиться к тому чтобы зона плавления была минимальной и достаточно прочной по пластичной структурной способной к релаксации напряжения. В большинстве случаев при восстановлении деталей наплавку изношенных поверхностей осуществляют твёрдыми порошковыми сплавами обладающими высокой износостойкостью. Однако эти сплавы не обеспечивают в зоне сплавления достаточной прочности из-за образования хрупких прослоек. Поэтому нередко для восстановления деталей работающих со знакопеременными нагрузками используется наплавочный материал с меньшим пределом прочности менее износостойкий но более пластичный. Выбор высоколегированных порошковых твёрдых сплавов объясняется не только их высокой износостойкостью но и особыми свойствами характерными для дисперсных частиц. По сравнению с монолитными проволоками температура плавления их ниже они имеют более высокую удельную поверхность и их добавление к проволокам значительно увеличивает химическую активность протекания реакций в сварочной ванне что способствует снижению температуры формирования
слоев и повышению их качества. Порошковые твёрдые сплавы по износостойкости в 15 раза превосходят традиционно применяемые наплавочные материалы (износостойкие электродные проволоки порошковые проволоки ленты). Восстановление с их использованием детали обычно имеют ресурс выше новых.
При плазменной наплавке применяют порошковые твёрдые сплавы на никелевой (ПР-Н70Х17С4Р4 ПР-Н77Х15СЗ ПР-Н73Х16СЗРЗ) и на железной (ПГ-С27ПГ-УС25 ПГ-ФБС6-2 ПГ-С1) основе. Твёрдость первых составляет HRCЭ = 35-58 вторых HRCЭ = 42-60. Грануляция порошков для наплавки должна быть не менее 100 мкм так как мелкие частицы в более значительной степени окисляются и выпадают кроме того они забивают сопло плазмотрона. Для наплавки крестовин были отобраны следующие твёрдые сплавы на железной основе: УС-25 сормайт-1 ФБХ-6-2+3%Аl ПГ-СП4+3%Аl. Эти сравнительно недорогие и износостойкие сплавы в достаточном количестве выпускаются нашей промышленностью. Однако известно что твёрдые сплавы обладают значительной хрупкостью и при наплавке часто образуются трещины. Добавление 8% по весу порошкового алюминия в сплавы сормайт-1 УС-25 способствует устранению трещин в наплавочных слоях. Добавка алюминия не снижает износостойкости наплавленных слоев а наоборот наблюдается некоторое повышение их.
Плазменную наплавку рационально применять для восстановления распределительных валов с использованием в качестве присадочного материала порошковых твёрдых сплавов на железной и на никелевой основе. В качестве газов для плазмообразования используется аргон с расходом 15-2 лмин. Для транспортирования порошка в сварочную ванну и её защиты могут применяться аргон расход 6-10 лмин и азот 10-16 лмин. В случае применения аргона качество наплавки как правило высокое. Но для распределительных валов главным образом посадочных мест наиболее целесообразно использовать дешёвый азот применение которого при наплавке порошками на железной основе с обязательным добавлением к последним в процентах по весу порошкового алюминия позволяет получить износостойкие покрытия высокого качества. Химический состав порошков приведён в таблице 4.5.
хромоникелевые порошки
порошки на железной основе
Химический состав хромоникелевых порошков и порошков на железной основе
Наплавка различными порошковыми композициями
Состав порошковых композиций
Характер наплавленного металла
Формирование слоев удовлетворительное; на поверхности наблюдаются отдельные раковины; в зоне сплавления – поры
Слой формируется плохо
Формирование слоев хорошее имеются отдельные поры
Качество наплавки неудовлетворительное; имеются раковины поры
ПГ-СР2(60%)+Сu (40%)
Качество наплавки удовлетворительное
Качество наплавляемых слоев удовлетворительное; имеются единичные поры
Качество наплавки высокое
ПГ-С1(60%)+Аl (10%)+Сu (30%)
Качество наплавки хорошее. В наплавленном покрытии видно два отдельных слоя: сверху медь внизу сормат-1
Сu (70%)+Аl (10%)+ПГ-С1(20%)
Качество наплавки неудовлетворительное
ПГ-С1(96%)+FeSi(2%)+FeMn(2%)
Качество хорошее пор нет
Качество неудовлетворительное
Качество удовлетворительное; поверхность наплавки грубая
Сплав ЛГС (95%) Аl(5%)
Качество плохое; сплошные поры
Качество неудовлетворительное; сплошного формирования слоя по ширине не происходит
Качество удовлетворительное но наплавленная поверхность грубая
Качество удовлетворительное
НПЧ(50%)+ПГ-С1(48%)+Al(2%)
Качество неудовлетворительное; много пор
Качество удовлетворительное поверхность наплавки грубая
НПЧ(60%)+Cu(30%)+Al(10%)
Качество хорошее; пор нет
НПЧ(40%)+Al(20%)+ПГ-С1(40%)
Продолжение табл. 4.6
7. Порядок работы на установке
В данном пункте проекта рекомендуется следующий порядок работы на установке для плазменной наплавки распределительных валов.
Засыпать просушенный присадочный порошок в бачок питателя.
Закрепить распределительный вал в центрах станка и установить плазменную горелку на требуемую высоту.
Открыть вентили баллонов и с помощью редукторов установить требуемое давление газов подаваемых к пульту управления.
Включить подачу воды и убедиться что она проходит через горелку и сливается в канализацию.
Включить в сеть пульт управления.
Включить токарный станок зачистить металлической щёткой или наждачной шкуркой место наплавки и установить необходимую скорость вращения детали и шаг наплавки.
Установить ток дежурной и прямой дуг.
Включить местную вентиляцию.
Включить источник тока.
Открыть вентиль подачи плазмообразующего и транспортирующего газов манометром и ротаметром установить их соответствующий расход.
С помощью тумблера включить пульт управления.
Нажатием кнопки "Пуск" пульта управления включить двигатель порошкового питателя установить необходимый расход наплавочного порошка.
Тумблером расположенным на пульте управления включить двигатель порошкового питателя.
Включить колебательный механизм и отрегулировать частоту колебаний.
Включить контактором или рубильником прямую дугу начать наплавку и в случае необходимости с помощью реостатов откорректировать ток.
Включить продольную подачу станка.
По окончании наплавки необходимо:
- выключить установку.
- отключить подачу порошка.
- отключить подачу в горелку всех газов.
- выключить контактор включающий прямую дугу.
- выключить колебатель горелки.
- снять распределительный вал.

Доклад (Лобанов).doc

Уважаемый председатель экзаменационной комиссии!!!
Уважаемые члены экзаменационной комиссии!!!
Вашему вниманию представляется дипломный проект на тему «Разработка технологии восстановления распределительных валов строительных и дорожных машин плазменными методами».
В связи с падением производства и старением парка машин возникла проблема высокоэффективного их использования. Наиболее распространенной причиной выхода деталей строительной и дорожной техники из строя является не сколько поломка сколько естественный износ рабочих поверхностей.
Таким образом целесообразной альтернативой расширению производства запасных частей является вторичное использование изношенных деталей восстанавливаемых в процессе ремонта так как для восстановления новых деталей требуются дополнительные мощности и металл. Поэтому экономически целесообразно восстановление дополнительных деталей при условии обеспечения срока их службы не менее новых то есть восстановление ресурса не менее 80% и выше.
Учитывая актуальность существующей проблемы целью дипломного проекта является повышение надежности работы двигателей ЯМЗ-238 за счет обоснования ресурсосберегающей технологии восстановления распределительных валов (плакат 1).
Для достижения цели определены задачи исследования:
Провести анализ существующих способов восстановления распределительных валов двигателей ЯМЗ-238 строительной и дорожной техники.
Дать обоснование рационального способа восстановления распределительных валов.
Разработать приспособление для наплавки распределительных валов.
Оптимизировать режимы плазменной наплавки распределительных валов двигателей ЯМЗ-238.
Разработать технологию восстановлению восстановления распределительных валов.
Разработать планировку участка плазменной наплавки распределительных валов строительных и дорожных машин.
Разработать мероприятия по снижению вредных факторов возникающих при плазменной наплавке и требования к защите окружающей среды от загрязнения производственными отходами.
Произвести оценку экономической эффективности разработанных проектных предложений.
Анализ основных показателей методов нанесения покрытий позволил установить что наиболее эффективным с точки зрения технологических и технико-экономических показателей является способ плазменной наплавки с подачей порошка в сварочную ванну (плакат 2).
Плазменная наплавка обладает такими важными преимуществами как:
- высокая производительность;
- широкая возможность легирования слоев наплавки;
- большой диапазон регулирования теплоты в наплавочных материалах;
- возможность применения любых наплавочных металлов.
При плазменной наплавке глубина проплавления минимальная и сохраняются физико-механические свойства детали.
При реализации процесса плазменной наплавки и достижения стабильности процесса возникают определенные трудности. Для этого конструкторской разработкой предлагается модернизация плазменной установки заключающаяся во введении копировального устройства что позволило получить восстановление профиля кулачка распределительного вала за один оборот (плакат 3).
На плакате 4 представлены основные детали необходимые для изготовления предлагаемого устройства.
На плакате 5 представлена технологическая планировка участка ремонтной мастерской по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой. Планировка данного участка выполнена в соответствии с компоновочным планом производственного корпуса (плакат 6) в состав которого и предлагается ввести проектируемый участок.
Дальнейшее решение задач проекта было направлено на разработку эффективного технологического процесса восстановления распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой в условиях ремонтного подразделения. Решение данной задачи осуществлялось на основании проведенных экспериментальных исследований по оптимизации режимов плазменной наплавки результаты которых представлены на плакате 7. Экспериментальные исследования позволили получить математическую модель. Универсальность данной модели заключается в том что при любых условиях ремонтного производства ограничениях определяемых спецификой оптимизируемой системы она позволяет:
Решать прямые и обратные задачи – определять (находить) значения критерия оптимизации по выбранным факторам.
Оценить технологическую эффективность процесса плазменной наплавки.
Оперативно управлять выходными параметрами для получения износостойких покрытий и технологическим процессом в целом.
Полученная математическая модель составляет научную новизну работы.
На основании результатов анализа технологических и технико-экономических возможностей методов нанесения покрытий существующих методик выбора рационального способа восстановления изношенных деталей опираясь на полученную математическую модель разработана технология восстановления распределительных валов для двигателей семейства ЯМЗ.
Для реализации данной технологии предложена принципиальная схема плазменной наплавки (плакат 10) которая позволяет осуществлять процесс восстановления распределительных валов с минимальными затратами плазмообразующих транспортирующих газов и порошковых материалов по сравнению с существующими.
Особое внимание при проектировании участка обращено на охрану труда и пожарную безопасность поскольку процесс плазменной наплавки характеризуется повышенной пожаро- и взрывоопасностью. Поэтому в данной части проекта разработаны комплекс мероприятий по снижению травматизма и вредных факторов производства. В связи со значительным шумом инфракрасным и ультрафиолетовым излучениями участок расположен в изолированном помещении.
В заключительной части дипломного проекта определены общие и частные технико-экономические показатели проекта участка ремонтной мастерской по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой а также рассмотрены вопросы рынка и маркетинга. Все расчеты достаточно подробно представлены в пояснительной записке. При этом (плакат 11) себестоимость восстановления одной детали составляет 1259 руб. производительность труда – 419780 руб.чел. годовой экономический эффект – 4380 тыс. руб. а срок окупаемости составляет 15 месяца.
Таким образом разработанная технология восстановления распределительных валов двигателей строительной и дорожной техники в условиях ремонтной мастерской увеличивает производительность труда снижает себестоимость ремонта и повышает экономическую эффективность проектных решений.
Доклад закончил. Спасибо за внимание.

Глава 5.doc

5. РАЗДЕЛ ОХРАНА ТРУДА
1. Санитарно-гигиенические условия при плазменной наплавке
При работах на плазменных установках по сравнению с дуговыми сварочно-наплавочными установками действие неблагоприятных факторов интенсифицируется. Кроме того возникает ряд новых вредных факторов обусловленных физической сущностью образования плазмы и её взаимодействием с окружающей средой. К неблагоприятным факторам оказывающим воздействие на операторов относятся: интенсивный высокочастотный шум высокодисперсный аэрозоль металлов токсичные газы ультрафиолетовая и инфракрасная радиация.
Исследования в нашей стране а также за рубежом по определению влияния факторов формирующих условия труда показали что при различных видах плазменной обработки металлов (резке напылении наплавке плазменно-механической обработке и др.) наряду с общими закономерностями характерными для плазменного нагрева имеются и отличительные особенности вызванные условиями образования сжатой дуги (дуги прямого или косвенного действия) режимом обработки (мощность сжатой дуги вид и расход плазмообразующего газа обрабатываемого материала полярность).
При плазменном напылении в результате истечения плазменной струи возникает шум. Чем выше скорость струи тем выше уровень шума. Скорость струи зависит от режима напыления и в первую очередь от расхода плазмообразующего газа. Скорость при напылении может достигать 1000 мс. Суммарный уровень шума в комбинации с ультразвуком на расстоянии 25 см от плазмотрона составляет 30 – 115дб с диапазоном высокочастотных и низкочастотных ультразвуковых колебаний порядка 4000 – 40000 Гц. Шум неблагоприятно действует на организм человека вызывает психические и физиологические нарушения снижающие работоспособность и создающие предпосылки для общих и профессиональных заболеваний
Неприятность шума объясняется тем что звук имеет импульсный характер непериодический тогда как музыка и человеческая речь – колебания имеющие периодический характер и поэтому лучше воспринимается ухом.
Ультразвук оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. Его действие может приводить к функциональным нарушениям нервной системы головным болям изменениям давления состава и свойств крови потере слуховой чувствительности и повышенной утомляемости.
Аэрозоль образуется в воздушной среде из мелких металлических частиц и их соединений в виде оксидов нитридов конденсированных паров напыляемых материалов. Таким образом аэрозоль представляет собой многокомпонентную паро-газопылевую смесь высокой дисперсности обладающую большой проникающей способностью что нередко приводит к поражению дыхательных путей оператора.
При горении плазменной струи образуется ослепительно яркое световое и невидимое инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Длительное облучение яркими видимыми лучами приводит к ослаблению зрения. Даже кратковременное действие ультрафиолетового излучения вызывает заболевания глаз – электроофтальмию основными признаками которой являются слезотечение спазмы век резь боль в глазах. Обычно через один - три дня это заболевание проходит и зрение полностью восстанавливается. Однако частое повторение электроофтальмии может вызвать более серьёзное заболевание – хронический коньюктивит. Инфракрасное излучение - интенсивный источник радиации и длительное его воздействие может привести к потере зрения. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение вредно не только как фактор воздействующий на кожу или глаза но и как источник ионизации воздуха с образованием озона.
В процессе работы плазмотрона происходит образование средних и тяжёлых ионов количество которых возрастет до 3·107; при длительном воздействии их на недостаточно защищенный организм здоровье оператора может значительно ухудшиться. Для устранения вредного воздействия перечисленных факторов при проведении процесса плазменного напыления и создания в рабочей зоне здоровой воздушной среды и безопасных условий работы оператора необходимо руководство-
ваться следующими рекомендациями.
В связи со значительным шумом инфракрасным и ультрафиолетовым излучением участок для плазменного напыления необходимо располагать в изолированном помещении. При расположении участка в цехе в отдельной кабине стены следует облицовывать звукопоглощающим материалом с коэффициентом звукопоглощения не ниже 07.
Площадь не занятая оборудованием должна быть не менее 10·м2 высота помещения не менее 35 м. Полы должны быть несгораемыми с малой теплопроводностью стойкими к механическим и химическим воздействиям нескользкими.
Для усиления поглощающей способности ультрафиолетового излучения рекомендуется стены помещения а также оборудование окрашивать масляной краской в светлые тона добавляя в краску оксид цинка или титановые белила. На участке требуется предусматривать естественное и искусственное освещение. Коэффициент естественной освещённости должен быть порядка 5% искусственная освещённость при комбинированном освещении должна составлять 400 – 500 лк при общем 150 – 200 лк. Для защиты органов зрения и лица от воздействия излучения необходимо применять щитки маски со светофильтрами.
ИНСТРУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ДЛЯ НАПЛАВЩИКА
Настоящая отраслевая типовая инструкция разработана с учетом требований законодательных и иных нормативных правовых актов содержащих государственные требования охраны труда и предназначена для наплавщиков при выполнении ими работ согласно профессии и квалификации.
Общие требования безопасности.
1. Работники не моложе 18 лет прошедшие соответствующую подготовку имеющие II группу по электробезопасности и профессиональные навыки для работы наплавщика перед допуском к самостоятельной работе должны пройти:
- обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (в течение трудовой деятельности) медицинские осмотры (обследования) для
признания годными к выполнению работ в порядке установленным Минздравом России;
- обучение безопасным методам и приемам выполнения работ инструктаж по охране труда стажировку на рабочем месте и проверку знаний требований охраны труда.
2. Наплавщики обязаны соблюдать требования безопасности труда для обеспечения защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов связанных с характером работы:
- интенсивный высоко частотный шум;
- высокодисперсный аэрозоль металлов;
- ультрафиолетовая и инфракрасная радиация;
- повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны.
3. Для защиты от механических воздействий наплавщики обязаны использовать предоставляемую работодателями спецодежду бесплатно: костюмы брезентовые или костюмы для наплавщика ботинки кожаные рукавицы брезентовые.
4. Допуск посторонних лиц а также работников в нетрезвом состоянии на рабочие места запрещается.
5. В процессе повседневной деятельности наплавщики должны:
-применять в процессе работы оборудование и средства малой механизации по назначению в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей;
- поддерживать порядок на рабочих местах очищать их от мусора не допускать нарушений правил складирования материалов и конструкций;
- быть внимательными во время работы и не допускать нарушений требований безопасности труда.
6. Наплавщики обязаны немедленно извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любой ситуации угрожающей жизни и здоровью людей о каждом несчастном случае происшедшем на производстве или об ухудшении своего здоровья в том числе о появлении острого профессионального заболевания (отравления).
Требования безопасности перед началом работы.
1. Перед началом работы наплавщики обязаны:
а) предъявить руководителю работ удостоверение о проверке знаний безопасных методов работ;
б) надеть каску спецодежду спецобувь установленного образца;
в) получить задание на выполнение работы у бригадира или руководителя.
2. После получения задания у бригадира или руководителя работ наплавщики обязаны:
а) подготовить необходимые средства индивидуальной защиты;
б) проверить рабочее место и подходы к нему на соответствие требованиям безопасности;
в) подготовить инструмент оборудование и технологическую оснастку необходимые при выполнении работ проверить их исправность и соответствие требованиям безопасности;
3. Наплавщики не должны приступать к работе при следующих нарушениях требований безопасности:
а) отсутствие или неисправности защитного щитка силовых проводов а также средств индивидуальной защиты;
б) недостаточной освещенности рабочих мест и подходов к ним;
в) отсутствие ограждений рабочих мест расположенных на высоте 13 м и более и оборудованных систем доступа к ним;
г) пожаро- и взрывоопасных условиях;
д) отсутствие вытяжной вентиляции в случае работы в закрытых помещениях.
Обнаруженные неисправности и нарушения требований безопасности должны быть устранены собственными силами до начала работ а при невозможности сделать это наплавщики обязаны сообщить о них бригадиру или руководителю работ.
Требования безопасности во время работы.
1. Наплавщики обязаны выполнять работы при соблюдении следующих требований безопасности:
а) место производства работ а также нижерасположенные места должны быть освобождены от горючих материалов в радиусе не менее 5 м а от взрывоопасных материалов и установок – 10 м;
б) электросварочные работы на высоте должны выполняться с лесов или подмостей с ограждениями. Запрещается производить работы с приставных лестниц;
в) силовые провода должны соединяться способом горячей пайки или при помощи соединительных муфт с изолирующей оболочкой. Места соединений должны быть заизолированы; соединение силовых проводов методом скрутки не допускается;
г) силовые провода должны прокладывать так чтобы их не могли повредить машины и механизмы. Запрещается прокладка проводов рядом с газосварочными шлангами и трубопроводами расстояние между сварочным проводом и трубопроводом кислорода должно быть не менее 05 м а трубопроводом ацетилена и других горючих газов – 1 м.
2. Перед наплавкой наплавщик должен убедиться что кромки свариваемого изделия и прилегающая к ним зона (20-30 мм) очищены от ржавчины шлака и т.п. При очистке необходимо пользоваться защитными очками.
Наплавляемые детали до начала наплавки должны быть надежно закреплены.
3. Во время перерывов в работе наплавщику запрещается оставлять рабочее оборудование включенным. Подключение и отключение наплавочных установок а также их ремонт должны осуществляться специальным персоналом через индивидуальный рубильник.
Требования безопасности в аварийных ситуациях.
1. При обнаружении в процессе работы загораний необходимо работу приостановить и принять меры к их тушению. В случае невозможности ликвидировать
загорание собственными силами необходимо сообщить бригадиру или руководителю работ.
2. В случае возникновения неисправности наплавочной установки силовых проводов необходимо прекратить работу и сообщить об этом бригадиру или руководителю работ. Возобновить работу можно только после устранения всех неисправностей соответствующим персоналом.
Требования безопасности по окончании работы.
По окончании работы наплавщик обязан:
а) отключить наплавочную установку;
б) привести в порядок рабочее место собрать инструмент;
в) убедиться в отсутствии очагов загорания при их наличии залить водой;
г) обо всех нарушениях требований безопасности имевших место в процессе выполнения работы сообщить бригадиру или руководителю работ;
В производственных помещениях применяется в основном два вида освещения – естественное и искусственное.
Для искусственного освещения применяют электрические лампы накаливания или люминесцентные. Для освещения производственных помещений применяют светильники прямого рассеивания и отражённого света.
При расчётах освещения могут использоваться различные методы. Наиболее распространённым и простым является метод светового потока.
где: – световой поток на участке лм
φ – коэффициент запаса освещённости учитывающий загрязнение ламп и светильников (φ = 15);
– коэффициент использования светового потока зависящий от типа светильника
Е – освещённость по нормам (Е = 60 лк).
Обычно используют светильники с лампами накаливания 150 Вт и напряжением 220 В; световой поток лампы FO = 1710 лм.
Число ламп определяется по формуле (5.2):
где: ЕСР – средняя освещённость лк (по нормам равна 50 60 лк);
F – площадь участка м2;
К – коэффициент запаса освещённости в зависимости от запылённости принимается равным 13 2 (принимаем К = 15);
FO – световой поток каждой лампы лм;
– коэффициент использования светового потока; = 03.
Тогда количество ламп определяется:
Далее производиться годовой расчёт энергии на освещение участка по формуле (5.3):
WOC.Г = РО ТМ КСО; (5.3)
где: РО – общая мощность ламп (РО = 18 кВт);
КСО – коэффициент спроса (КСО = 06 085);
ТМ – годовое число часов использования максимально осветительной энергии определённое в зависимости от географической широты и количества смен рабочих; ТМ = 800 час.
По формуле 5.3 получим:
WOC.Р = 18 800 08 = 1152 кВтч
3. Расчёт вентиляции
По нормам производственной санитарии искусственная вентиляция применяется в помещениях кратность воздуха в котором установлена больше трёх на основании этого будет расчёт вентиляции на наплавочном участке.
Определяем объём участка:
где: F – площадь участка м2
h – высота потолков м.
Вентиляция будет производиться одной вентиляционной установкой
Определяем производительность вентилятора:
где: WB – производительность установки
КВ – кратность воздухообмена в помещении ч-1.
WB = 544 5 = 2720 (м3ч).
Выбираем два вентилятора серии ЭВР№2 производительностью 1500 м3ч
Определяем мощность электродвигателя:
где: НВ – напор вентилятора МПа
Общая мощность установки принимается 6 кВт.
Расчёт отопления сводится к определению потребности условного топлива.
Годовая потребность условного топлива составит:
где: Qm – годовая потребность топлива т;
(qО – qB) – часовой расход теплоты Qmчм3;
k – тепловая способность условного топлива Дж;
Н – количество часов в отопительном сезоне ч;
V – объём здания м3.
Для упрощения расчётов берём формулу (5.8):
где: РТ – расход тепла на 1 м2 ккалчас. У помещений имеющих искусственную вентиляцию тепловые потери принимаются 25 – 35 ккалчас на 1 м2;
ЧОТ – количество часов в отопительном сезоне принимаем
0 дней · 24 часа = 4320 ч;
V – объём здания м3;
К – теплотворная способность условного топлива (К = 7000 ккалчас);
УК - коэффициент полезного действия установки котельной (УК = 075);
Потребность топлива на год составляет 77 т.
5. Пожарная безопасность
Ответственность за соблюдение мер пожарной безопасности несёт начальник участка. Внутри участка на видном месте вывешивается положение из правил пожарной безопасности а также табличка с указанием фамилии работника отвечающего за пожарную безопасность. Администрация предприятия должна следить чтобы дороги проходы подъездные и магистральные пути к водоисточникам и местам расположения пожарного инвентаря были всегда свободными. Все помещения должны быть оборудованы противопожарным инвентарём: баграми огнетушителями лопатами. Противопожарный инвентарь должен использоваться только по прямому назначению. Места отведённые для курения должны быть оборудованы огнетушителями и ящиками с песком.
6. Охрана окружающей среды
Существенный вред природе приносят промышленные предприятия в виде вредных выбросов газов в атмосферу промышленных стоков шумов вибраций и т.д. Так как перечисленные явления есть прямой результат технологических процессов то необходимо предусмотреть меры полностью исключающие вредные последствия этих явлений. Использование более совершенных технологических процессов мойки моечных машин и моющих средств а также системы очистных сооружений циркуляционного типа по замкнутому циклу позволит исключить загрязнение сточных вод. Для защиты окружающей среды от вредных выбросов газов в атмосферу необходимо улучшать систему вентиляции производственных участков.
Большое значение для снижения уровня шума имеет рациональное размещение разных по уровню шума объектов и озеленение свободных пространств. Важным методом борьбы с шумом является акустическая обработка помещений путём отделки стен звукоснижающими материалами или установкой резонансных звукопоглощателей.
Основными мероприятиями по снижению вибрации является организационно-технические мероприятия снижающие вибрацию в источнике её образования
путём изменения кинематической схемы привода механизма уравновешивания движущихся масс сокращение допусков на изготовление деталей и сборку машин применения устройств гасящих колебания.
Очистка от пыли воздуха удаляемого от местного отсоса будет производиться при помощи тканевого фильтра.
В процессе работы тканевого фильтра чистая ткань накапливает в себе пыль и сопротивление прохода воздуха через нее увеличивается. Слой пыли отложившийся на поверхности ткани улучшает пылезадержание ткани однако наступает момент когда толщина слоя пыли приводит к чрезмерным потерям давления и резкому снижению производительности. Поэтому требуется регулярное регенерирование ткани фильтра путем продувки ее в обратном направлении механического встряхивания или комбинированными методами.
Фильтрованные ткани должны иметь высокую пылеемкость и способность удерживать после регенерации достаточное количество пыли необходимое для эффективной очистки от тонкодисперсных пылей; сохранять достаточную воздухопроницаемость в запыленном состоянии; обладать механической прочностью стойкостью к истиранию. С фильтрованных тканей должна легко удаляться накопленная на них пыль.
В качестве фильтрованных тканей могут использоваться хлопчатобумажные шерстяные нитроновые лавсановые а также стеклоткани.

Отзыв.doc

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
к.т.н. доцент Кравченко Игорь Николаевич
(фамилия имя и отчество руководителя)
на дипломный проект студента
Буленкова Сергея Владимировича
(фамилия имя и отчество курсанта)
(В отзыве отражаются вопросы: соответствие содержания выполненной работы заданию степень самостоятельности студента и его инициативности при выполнении задания умение проводить эксперименты (если они проводились) анализировать полученные результаты и делать соответствующие выводы способность и умение использовать имеющиеся значения в самостоятельной работе качество изложения в расчетно-пояснительной записке и качество схем чертежей возможность и место практического использования выполненной работы или ее отдельных частей. В конце отзыва в качестве вывода должно быть указано достоин (или не достоин) курсант присвоения ему соответствующей квалификации (указывается та квалификация которая соответствует специальности по которой обучался курсант). Отзыв подписывается руководителем.
Дипломный проект разработан в соответствии с заданием и посвящен разработке технологического процесса восстановления распределительных валов двигателей ЯМЗ-238 плазменной наплавкой. Автором проекта определены реальные объемы работ по восстановлению изношенных деталей решены организационные и технологические вопросы.
В ходе проектирования студент Буленков С.В. проявил самостоятельность личное творчество инициативу при решении задач практического характера показал умение пользоваться научно-технической литературой анализировать и обобщать фактический материал делать практические выводы из него обосновывать свои предложения и рекомендации грамотными техническими расчетами и хорошо ориентироваться в современных экономических условиях. Способен логично и грамотно излагать качественно оформлять разработанный материал.
Дипломник Буленков С.В. умеет выделять главное направление при решении практических задач исходя из анализа имеющейся информации. Расчеты проведенные в дипломном проекте выполнены грамотно на должном техническом уровне и сопровождаются необходимыми графическими иллюстрациями в соответствии с требованиями ЕСТД и ЕСКД.
В достаточно полном объеме освещены вопросы охраны труда обеспечения экологической безопасности и жизнедеятельности. Целесообразность предлагаемых решений подтверждена технико-экономическими расчетами. В данной части проекта дипломником разработаны и предложены мероприятия по рациональному использованию капитальных вложений с целью получения дополнительной годовой экономии. Предлагаемые дипломников решения могут быть использованы на практике в ремонтных организациях.
Несомненным достоинством проекта следует считать предложенную автором математическую модель оптимизации режимов плазменной наплавки что безусловно можно отнести к научной новизне работы.
В целом дипломный проект выполнен на достаточно хорошем инженерно-техническом уровне а его автор студент Буленков С.В. заслуживает высокой оценки и достоин присвоения квалификации «инженер» по специальности 190205 - Подъемно-транспортные строительные дорожные машины и оборудование.
к.т.н. доцент И.Н. Кравченко

Титул 1.doc

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра эксплуатации и ремонта строительной и дорожной техники
Начальник кафедры №7
к.т.н. доцент Гладков B.Ю
(фамилия и инициалы подпись)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту
на тему: Проект организации участка по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой с годовой программой 1000 ед.год.
(фамилия инициалы подпись)
Руководитель кт.н. доцент Кравченко И.Н.
Консультанты по дипломному проекту:
Конструкторский раздел к.т.н. доцент Гераськин С.В.
Эксплуатационный раздел пп-к Сычев С.А.
Технологический раздел к.т.н. доцент Кравченко И.Н.
Раздел безопасности жизнедеятельности пп-к Спирин В.В.
Технико-экономический раздел к.т.н. Иванов М.А.
Нормоконтроль д.т.н. профессор Сладкова Л.А.
Начальник кафедры к.т.н. доцент Гладков В.Ю.
Руководитель к.т.н. доцент Кравченко И.H
по дипломному проектированию курсанту Дудукину Евгению Геннадьевичу
(фамилия и инициалы)
Тема проекта Проект участка ремонтной мастерской по восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой с годовой программой 1000 ед.год.
(утверждена приказом начальника университета № 29 от 18 января 2006 года)
Срок сдачи курсантом законченного проекта
Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
Конструкторский раздел
Эксплуатационный раздел
Технологический раздел
Раздел безопасности жизнедеятельности
Технико-экономический раздел
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных
лист – общая структура дипломного проекта
лист – анализ технико-экономических и технологических показателей методов
лист – общий вид плазменной установки
лист – деталировка приспособления
лист – компоновочный план производственного корпуса
лист – технологическая планировка участка
лист – результаты экспериментальных исследований
лист – ремонтный чертеж распределительного вала
лист – технологический процесс восстановления
лист – схема плазменной наплавки
лист – технико-экономические показатели
Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним частей проекта)
Конструкторский раздел к.т.н. доцент Гераскин С.В. ъ
(подпись) (Фамилия и инициалы)
Эксплуатационный раздел пп-к Сычев С.А. р
Раздел безопасности жизнедеятельности ст. пр. пп-к Спирин В.В. р
Технико-экономический раздел к.т.н. Иванов М.А. п
Руководитель к.т.н. доцент Кравченко И.Н.
Задание принял к исполнению Дудукин Е.Г. а

Заключение.doc

Проблема повышения эксплуатационной надежности и долговечности строительных и дорожных машин неотложно ставит задачу создания принципиально новых технологических процессов восстановления изношенных деталей и упрочнения новых обеспечивающие повышение срока их службы и высокой производительности при значительном экономическом эффекте.
Одним из эффективных путей решения данной проблемы является нанесение защитных и восстановительных покрытий с помощью плазмы.
За последнее десятилетие предпринимаются попытки внедрения различных плазменных способов нанесения покрытий в машиностроительном и ремонтном производстве. Однако при этом возникает ряд проблем связанных с несовершенством технологии методов и технологических режимов нанесения порошковых сплавов которые позволяют получать наплавленные слои толщиной 03 – 25 мм без пор и трещин и без предварительной тепловой подготовки поверхностей. Наплавочные поверхности имеют высокую износостойкость при работе в различных средах а также при высоких контактных напряжениях на работающих поверхностях деталей.
Таким образом плазменную наплавку можно использовать в массовом производстве где большое значение имеет скорость и стабильность продукции.
В настоящем дипломном проекте разработан технологический процесс восстановления распределительных валов строительной и дорожной техники плазменной наплавкой а также маршруты восстановления на основании операций технологического процесса восстановления. Расчет технико-экономических показателей дает также основание считать разработку технологии восстановления распределительных валов строительной и дорожной техники методом плазменной наплавки экономически эффективной.

Рецензия.doc

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(наименование учебного заведения)
РЕЦЕНЗИЯ СПЕЦИАЛИСТА
к.т.н. доцент Горкунов Вадим Николаевич
(воинское звание фамилия имя и отчество рецензента)
на дипломный проект студента
Зубко Ярослава Викторовича
(фамилия имя и отчество студента)
(Рецензия должна содержать: оценку соответствия выполненной работы теме и заданию объективную оценку степени и качества выполнения задания экономической и технической целесообразности принятых решений степени их обоснованности качества оформления работы возможности практической реализации. Рецензия подписывается рецензентом.)
Дипломный проект на тему «Проект организации участка по ремонту коленчатых валов в условиях специализированного предприятия» выполнен в соответствии с заданием и требованиями ЕСКД и ЕСТД.
В проекте четко обоснованы недостатки существующих способов восстановления деталей проведены все необходимые расчеты подтверждающие целесообразность применения технологического процесса ремонта коленчатого вала двигателя ЗМЗ-53. При этом оптимальной особенностью предложенного совершенствования работы является возможность сократить потребность в запасных частях и повысить качество ремонта.
Пояснительная записка написана технически грамотным языком качество чертежей соответствует предъявляемым требованиям.
Дипломник Зубко Я.В. имеет способность ориентироваться в обилии научно-технической информации и в условиях современных рыночных отношений.
Автором дипломного проекта большое внимание уделено расчетам по организации производственного процесса разработан технологический процесс полировки коленчатых валов предусмотрено расширение объема восстановления деталей за счет применения эффективного и прогрессивного способ их восстановления.
Отдельно рассмотрен вопрос по применению технологической схемы работы участка в условиях специализированного предприятия занимающегося непосредственно восстановлением коленчатых валов. Дипломник может не только решать задачи производственного характера но и ставить их.
Автором в конструкторской части проекта предложена конструкция стенда позволяющая механизировать технологический процесс полировки коленчатого вала двигателя ЗМЗ-53 а также повысить производительность труда на операциях и как следствие общую трудоемкость ремонта.
Вывод: дипломный проект выполнен на хорошем инженерно-техническом уровне а его автор студент Зубко Я.В. заслуживает хорошей оценки и достоин присвоения квалификации «инженер» по специальности 190205 “Подъемно-транспортные строительные дорожные машины и оборудование”.
Начальник кафедры эксплуатации и
ремонта строительной и дорожной техники
к.т.н. доцент В.Н. Горкунов

Глава 3.doc

3. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РАЗДЕЛ
1 Режимы работы и фонды времени
Режим работы предприятия принимаем односменный при пятидневной рабочей неделе.
Номинальный годовой фонд времени работы рабочих и оборудования определяем по формуле (3.1):
ФH = (KP – tCM – KП · tC) · n (3.1)
где КР – число рабочих дней в году (КР = 253);
tCM – продолжительность смены (tCM = 82 ч);
КП – число праздничных дней;
п – число смен (п = 1).
Фн = (253 · 82 · 6 · 1) · 1 = 20686 ч
Действительный годовой фонд времени работы рабочего определяется вычитанием из номинального фонда времени всех потерь времени:
ФДР = (ФН – КО · tCM) · Р (3.2)
где ФН – номинальный годовой фонд времени работы;
КО – общее число рабочих дней отпуска в году (КО =24);
Р – коэффициент потерь времени работы принимаем из таблицы Р = 097
ФДР = (20686 - 24 · 82) · 097 = 186337 ч.
Действительный годовой фонд времени работы оборудования рассчитывается по формуле (3.3):
ФДО = ФН · пС · О (3.3)
пС – число смен в сутки;
О – коэффициент использования оборудования принимаем из таблицы О = 095
ФДО = 20686 · 1 · 095 = 196517 ч.
2. Определение годовой трудоемкости производственной программы
Общий такт ремонта рассчитывается по формуле (3.4):
где ФД – действительный годовой фонд времени работы рабочих;
NK – годовая производительная программа.
Годовая программа предприятия по ремонту распределительных валов авто-двигателей составляет 1000 шт.
Годовая программа предприятия
Расчет количества рабочих
Контрольная проверка
3. Расчет количества рабочих
Расчет количества рабочих определяется по формуле (3.5):
где: РС – списочное число рабочих;
ТГ – годовая трудоемкость по наплавке;
К – планируемый коэффициент перевыполнения норм выработки К =105 115.
Для токарной обработки:
4. Определение загрузки рабочего места
где: РПР – принятое число рабочих.
5. Расчет количества основного оборудования
Сводная ведомость оборудования мастерской
оборудования и другой оснастки
Габаритные размеры мм
занятая оборудованием м2
Наплавочная установка
Пресс гидравлический
Копировально-шлифовальный станок
Шкаф для инструмента
Тележка для распределительных валов требующих восстановления
Тележка для восстановленных валов
Стеллаж для приготовления порошка
6. Расчет площадей производственной мастерской
Расчет площадей производственной мастерской производим по формуле (3.7):
где: FO – суммарная площадь занимаемая оборудованием м2;
КП – переходной коэффициент учитывающий рабочие зоны проходы и проезды на соответствующих участках. Определяется по таблице. Для наплавочного участка КП = 55 65. Принимается КП = 6.
Площадь занимаемую оборудованием определяем из суммы площадей каждого оборудования:
ΣFO = 482 + 482 + 096 + 038 + 192 + 031 + 039 + 038 + 038 + 026 + 096 = 1558 м2.
FУЧ = 1558 6 = 9348 м2.
7 Разработка планировки участка
Габариты (длина ширина) производственного корпуса устанавливают из условия что периметр здания при заданной площади должен быть минимальным так как в этом варианте стоимость строительства здания будет наименьшей.
Для контроля вводят понятие коэффициента целесообразности плана здания ремонтного предприятия [15]:
где FПР – производственная площадь предприятия м2;
82 – коэффициент пропорциональности численно равный квадратному корню из отношения площади круга к длине его окружности.
Самый оптимальный периметр здания соответствует длине окружности. На практике необходимо чтобы коэффициент целесообразности был равен 08 и более.
Приступая к планировке производственного корпуса мастерской следует прежде всего выбрать схему основной технологической линии производственного процесса. Для мастерских предпочтительно принять схему прямого потока когда отношение ширины к длине равно 13 а здание выбрать произвольной формы. Строительные требования и принятую форму здания оценивают коэффициентом целесообразности плана здания мастерской.
Отделения и участки на плане производственного корпуса размещают так чтобы ремонтируемые агрегаты и отдельные громоздкие детали передвигались по наикратчайшему пути а взаимосвязь разборочно-сборочных отделений и отделений по восстановлению деталей соответствовала ходу технологического процесса и направлению основного грузопотока. Поэтому следует располагать цехи и участки в одном корпусе.
Производственные участки могут занимать один или несколько пролетов а также часть пролета. Не рекомендуется разделять их перегородками если это соответствует условиям выполнения технологии требованиям техники безопасности или пожарной безопасности. Участки опасные в пожарном отношении (сварочный кузнечно-прессовый термический деревообрабатывающий малярный восстановления деталей синтетическими материалами) должны быть изолированы от других помещений огнестойкими стенами.
Помещения отделяемые перегородками следует размещать у наружных стен здания так как это облегчает выполнение перегородок и вентиляционных устройств.
При расстановке оборудования соблюдают следующие требования. Расстояние от стены до задней стороны станка при его установке перпендикулярно к стене должно быть не менее 500 мм расстояние от станка до стены – не менее 1 м. Вытяжные зонты в смежных отделениях (например в кузнечном и сварочном) располагают рядом чтобы устроить один дымоотвод.
Пример планировки производственного корпуса представлен на листе графической части (лист 5).
Технологическая планировка производственных зон и участков выполняется в виде планов с расстановкой технологического оборудования и оргоснастки на листе чертежной бумаги формата А1 с соблюдением норм и требований ЕСКД в масштабе 1:25 (1:20) или 1:50 (1:40).
Технологическая планировка предусматривает размещение средств оснащения внутри проектируемых подразделений предприятия с учетом их функционального назначения санитарно-технических и строительных норм. Планировка участков разрабатывается одновременно с объемно-планировочным решением зданий и сооружений на основании данных о расчетных площадях и принятой ведомости оборудования.
Расстановка технологического оборудования и оргоснастки на планировках зон и участков должна выполняться в соответствии со схемой технологического процесса необходимых условий техники безопасности удобства обслуживания и монтажа оборудования при соблюдении нормируемых расстояний между оборудованием и элементами здания а также требований норм технологического проектирования предприятий.
При расстановке оборудования необходимо: обеспечивать свободные пути транспортирования по прямым линиям (основные потоки не должны пересекаться и должны иметь четко обозначенные границы) устраивать рабочие зоны так чтобы они не пересекались с путями движения транспортных средств а также предусматривать хранение крупногабаритных изделий и материалов вне участков (отделений).
Технологическое оборудование и оргоснастка на плане объекта проектирования должны быть обозначены позициями а их перечень представлен в спецификации содержащей в табличной форме номера по плану наименование оборудования и количество.
Кроме того наряду с требованиями оформления приведенными для планов производственных корпусов на планировках зон и участков необходимо указывать маркировочные оси здания и расстояния между ними в соответствии с общим компоновочным планов производственного корпуса а также габаритные размеры зоны (участка) (см. рис. 3.1).
Расстояние между наплавочными стойками при размере до 10 м берется 3-35 м. Источник питания током должен быть на расстоянии от стены не менее 250 мм наплавочный станок на расстоянии 900 мм. Площадь каждой установки при плазменной наплавке должна быть 14-16 м. Норма расстояний между тыльными сторонами оборудования должна быть 700 мм при оборудовании с габаритами до 3000 × 1500 мм.
Обычно применяют прямоугольное и прямолинейное размещение обеспечивающее организацию потоков в одном направлении. При обслуживании рабочим нескольких единиц оборудования предусматривают удобное расположение всех рабочих зон с минимальными переходами. С целью облегчения обслуживания рабочие места целесообразно предусматривать со стороны проходов. При этом оборудование используемое постоянно размещают в зоне наибольшего естественного освещения.
Технологическое оборудование изображают в принятом масштабе условным упрощенным контуром с учетом крайнего положения движущихся частей открывающихся дверок (кожухов) постоянных ограждений и устанавливаемых на оборудовании изделий если последние выходят в плане за габаритные размеры оборудования. Внутри контура оборудования и оргоснастки или вне контура на выносной полке указывают его номер по спецификации к чертежу.
На графическом листе технологической планировки заданного подразделения оборудование нумеруют (сквозной порядковой нумерацией) арабскими цифрами. Номера участков и оборудования указывают в сводной ведомости оборудования (см. табл. 3.2).
Технологическое оборудование размещают по отношению друг другу в соответствии с технологическим процессом а также с учетом применения отдельно стоящих станков стендов.
Заполнение спецификации производится сверху вниз.
Технологическая планировка участка наплавки распределительных валов представлена на листе графической части (лист 6).
Рис.3.1. Маркировка разбивочных осей:
t – шаг колонн; l × t – сетка колонн

Наклейка.doc

ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту
на тему: «Проект участка ремонтной мастерской по восстановлению
распределительных валов строительной и дорожной техники
плазменной наплавкой с годовой программой 1000 ед.год»
Руководитель к.т.н. доцент подполковник Кравченко И.Н.
(ученая степень звание фамилия инициалы)

Приложения.doc

Характеристика основных способов восстановления деталей машин
Группы способов восстановления по технологической сущности
Технологическая характеристика
Техническая характеристика
Удельная трудоемкость восстановления чм2
Удельная себестоимость восстановления рубм2
Удельный расход материала кгм2
Удельная энергоемкость кВт·чм2
Dmin восстанавливаемой поверхности мм
Толщина наращивания мм
Микротвердость кгмм2
Износостойкости (Кi)
Обработка под ремонтный размер
Установка дополнительной детали
Пластическое деформирование
Электромеханическая высадка
Нанесение полимерных материалов
Вибродуговая наплавка:
- с термомеханической обработкой
Наплавка в среде защитных газов:
- в среде СО2 + аргон
окончание таблицы П.1
Автоматическая наплавка под флюсом:
- порошковой проволокой
- с термомеханической
- электроконтактная приварка ленты
- вневанное (местное)
- в обычном электролите

Содержание.doc

2. Область применения
3. Конструктивные и технические особенности детали
4. Анализ технического состояния изношенного распределительного вала 2
5. Выбор рационального способа восстановления распределительных валов
Конструкторский раздел
1. Выбор приспособления и принцип его действия
2. Наладка установки (приспособления)
Эксплуатационный раздел
1. Режимы работы и фонды времени
2. Определение годовой трудоёмкости
3. Расчёт количества рабочих
4. Определяем загрузку рабочего места
5. Расчёт количества основного оборудования
6. Расчёт производственных площадей
7. Разработка планировки участка
Технологический раздел
1. Характеристика плазменного нагрева
2. Оборудование для плазменной наплавки распределительного вала
3. Выбор схемы и оптимизация режимов наплавки кулачков распределительных валов двигателей ЯМЗ-238
3.1. Выбор схемы и устройств наплавки
4. Технология восстановления распределительных валов. Технология наплавки. Выбор режимов наплавки
5. Расчёт норм времени на обработку
5.1. Плазменная наплавка
5.2. Токарная обработка
6. Выбор наплавочного порошка плазмообразующего и транспортирующего газов
7. Порядок работы на установке
1. Санитарно-гигиенические условия при плазменной наплавке
3. Расчёт вентиляции
5. Пожарная безопасность
6. Охрана окружающей среды
Технико-экономический раздел
1. Экономико-математические методы выбора оптимального состава инфраструктуры ремонтного предприятия78
2. Экономическое обоснование организации участка ремонтной мастерской согласно концепции социально-этического маркетинга
3. Расчёт себестоимости восстановления распределительных валов 86
4. Расчёт относительных технико-экономических показателей 89
Библиографический список 94

Литература.doc

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Бабусенко СИ. "Проектирование ремонтных предприятий" Москва "Колос" 1981 г.
Батищев А.Н. Методика оптимизации способов восстановления деталей Организация и технология ремонта машин. - М.: РГАЗУ 2000. – С. 174 – 178.
Батищев А.Н. Воробьёв В.Н. "Организация и охрана труда на ремонтно-обслуживающих производствах АПК в условиях полного хозяйственного расчёта и самофинансирования". Балашиха ВСХИЗО1989 г.
Батищев А.Н. Голубев И.Г. Лялякин В.П. "Восстановление деталей сельскохозяйственной техники". "Информагротех" 1995 г.
Батищев А.Н. Чех В.Ф. "Надёжность и ремонт машин". Часть 2. Москва 1993 г.
Вовов Е.Л. "Справочник по восстановлению деталей". Москва. "Космос" 1981 г.
Голубев И.Г. Балабенцева З.Н. "Восстановление и упрочнение деталей газотермическими методами нанесения покрытий". Москва 1988 г.
Гузенков П.Г. "Детали машин". "Высшая школа" 1985 г.
Денисенко Г.Ф. "Охрана труда". Москва. "Высшая школа" 1985 г.
Ермолов Л.С. Кряжков В.М. Черкун B.C. "Основы надёжности машин". "Колос" 1984 г.
Конкин М.Ю. Ресурсосбережение при эксплуатации автотранспортной техники: Автореферат дисс канд. техн. наук. - М.: МГАУ 1998. – 16 с.
Конкин М.Ю. Ресурсосбережение при эксплуатации автотракторной техники. - М.: Информагротех 1998. – 73 с.
Кравченко И.Н. Обоснование рационального способа восстановления деталей рабочих органов бетоносмесительных машин: Дисс канд. техн. наук. – Балашиха: ВТУ 2003.
Кравченко И.Н. Гатауллин Р.М. Гладков В.Ю. Основы проектирования эксплуатационных баз: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию для ВУЗов. – М.: ВТУ 2005.
Курчаткин В.В. Тельнов Н.Ф. Ачкасов К.А. и др. Надежность и ремонт машин. – М.: Колос 2000.
Левинский М.С. "Организация ремонта и проектирование сельскохозяйственной техники". Москва. "Колос" 1977 г.
Молодых Н.В. Зенкин Л.С. "Восстановление деталей машин". "Машиностроение" 1989 г.
Новиков В.С. Очковский Н.А. Тельнов Н.Ф. Проектирование технологических процессов восстановления изношенных деталей: Методические рекомендации к курсовому и дипломному проектированию. – М.: МГАУ 1998. – 52 с.
Пучин Е.А. Дидманидзе О.Н. Новиков В.С. и др. Технология ремонта машин. – М.: УМЦ «Триада». – Ч.1 2006. – 348 с.
Рекомендации для расчета ремонтного фонда и производственных мощностей предприятий по ремонту агрегатов и узлов тракторов и автомобилей. - М.: ГОСНИТИ 1979.
Рекомендации по созданию и эксплуатации поточно-механизированных линий восстановления деталей. - М.: ГОСНИТИ 1985.
Сидоров А.И. "Восстановление деталей машин напылением и наплавкой". Москва. "Машиностроение".
Сидоров А.И. Миронов Ю.Е. "Техническое нормирование плазменных наплавочных работ". Труды. ВСХИЗО 1974 г. №12.
Слеков А.П. Серый И.С. Удалов И.П. Черкун В.Е. "Курсовое и дипломное проектирование по ремонту машин". Москва. "Колос" 1984 г.
Тезин К.В. Батищев А.Н. Вавер А.В. "Дипломное проектирование по эксплуатации и ремонту дорожно-строительной и военно-инженерной техники". Часть 2. 1989 г.
Хрущев К.М. Зильберг Ю.Я. "Материалы для автотракторных деталей" МАДИ 1989 г.
Черноиванов В.И. Состояние и перспективы технического сервиса в АПК России. - М.: ГОСНИТИ 1997. – 166 с.

Введение.doc

В настоящее время инженерно-технические и дорожно-строительные формирования и организации Спецстроя России характеризуются наличием большого парка автомобилей тракторов строительных и дорожных машин применяемых для строительства и восстановления транспортных коммуникаций.
В связи с сокращением производства и физическим старением строительных машин возникла проблема высокоэффективного их использования повысились требования к их эксплуатационной надежности качеству технического обслуживания и ремонта восстановлению изношенных деталей. Постоянная необеспеченность ремонтного производства запасными частями является серьёзным фактором снижения технической готовности парка строительных машин.
Расширение производства запасных частей связано с увеличением материальных и трудовых затрат. Вместе с тем около 75% выбраковываемых деталей строительных и дорожных машин являются ремонтопригодными. Поэтому целесообразной альтернативой расширению производства запасных частей является вторичное использование изношенных деталей восстанавливаемых в процессе ремонта.
С позиции материалоёмкости воспроизводства экономическая целесообразность ремонта обусловлена возможностью повторного использования после восстановления большинства деталей как годных так и предельно изношенных. Это позволяет осуществлять ремонт в более короткие сроки с меньшими затратами материалов по сравнению с затратами при изготовлении новых деталей.
Реальной стратегией обеспечения работоспособности строительных и дорожных машин является восстановление деталей выступающее как одно из приоритетных направлений ресурсосбережения. Использование новейших технологий приближает восстановленные детали по уровню их качества к новым и стирает грань между первичными и вторичными ресурсами превращая их в альтернативные.
Значительного повышения ресурса восстанавливаемых деталей возможно достичь при рациональном использовании порошковых твердых сплавов. Одним из эффективных механизированных способов нанесения покрытий различной толщины порошковыми твердыми сплавами является плазменная наплавка. Плазменная наплавка характеризуется высокой температурой сжатой дуги (порядка 1000 - 2000°С) концентрированным вводом в изделие теплоты что как следствие обеспечивает повышение производительности процесса наплавки.
Поэтому для поддержания машинного парка в постоянной готовности необходимо расширять и совершенствовать эксплуатационную базу существующих ремонтных предприятий. На рассматриваемом ремонтном предприятии одним из узких мест является выход из строя в результате интенсивного изнашивания распределительных валов строительной и дорожной техники.
В настоящее время решение этого вопроса имеет существенное народнохозяйственное значение особенно когда выпуск техники снизился в 20 30 раз резко сократились её поставки и возникла большая потребность в запасных частях. При существующем дефиците запасных частей их высокой стоимости выбор рационального способа восстановления распределительных валов является актуальной задачей решение которой позволит избежать не только простоев машин но и сэкономить трудовые материальные и топливо энергетические ресурсы.
Целью дипломного проекта является разработка технологии и организация участка в сварочно-наплавочном цехе для восстановления деталей строительной и дорожной техники плазменной наплавкой а также пополнение бюджета ремонтного предприятия за счет выполнения различных работ по восстановлению различных изделий по договорам.

Вал.cdw

ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00
Сталь 45 ГОСТ 1050-74
Неуказанные предельные отклонения размеров: валов -t по СТ СЭВ 302-68

копир.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров: валов -t
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00
Сталь 45 ГОСТ 1050-74

каретка.cdw

5. Компоновочный план производственного корпуса.cdw

I - Участок наружной очистки и разборки машин; II - Участок технического обслуживания машин; III - Разборочно-сборочный участок; IV - Ремонтно-монтажный участок; V - Участок текущего ремонта двигателей
VI - Участок испытания и регулировки двигателей; VII - Участок заправки и обкатки машин; VIII - Участок ремонта электрооборудования; IX - Участок зарядки аккумуляторных батарей;
X - Участок хранения аккумуляторных батарей; XI - Участок ремонта шин; XII - Медницко-жестяницкий участок; XIII - Участок ремонта топливной аппаратуры;
XIV - Склад запасных частей и агрегатов обменного фонда; XV - Инструментально-раздаточная кладовая; XVI - Слесарно-механический участок; XVII - Участок ремонта машин и оборудования;
XIII - Кузнечно-сварочный участок; XIX - Участок плазменной наплавки распределительных валов; XX - Вентиляционная камера; XXI - Бытовые и вспомогательные помещения.
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00

9. Технологический процесс восстановления.cdw

Вал распределительный
Наименование дефекта. Содержание операций
Износ кулачков и шеек распределительного вала
Закрепить распределительный вал на станке
Править центровые отверстия
Закрепить распределительный вал на установке
Наплавить кулачки: I
расход порошка 20 гмин
Наплавить шейки вала: I
расход порошка 15 гмин
Закрепить распределительный вал на прессе
Править распределительный вал
радиального биения цилиндрических поверхностей
средних опорных шеек 0
Шлифовать кулачки до ремонтного профиля по копиру
базируясь на шпоночный паз и выдержав ближайший
ремонтный размер (диаметр d) цилиндрической поверхности
кулачков согласно таблицы ремонтного чертежа.
Черновое шлифование: V
Чистовое шлифование: V
Шлифовать цилиндрические поверхности опорных шеек
до первоначальных диаметров или до ремонтных диаметров
одной категории согласно таблицы ремонтного чертежа
Произвести контроль диаметров
Установка плазменная
Пресс гидравлический
Стол уч 29.00.00.000
Призма II-3-3 ГОСТ 5641-66
Штатив III-1-8 ГОСТ 10197-70
Индикатор ИЧ02 кл I ГОСТ 577-68
Центр 7032-0037 ГОСТ 13214-67
Делительное приспособление и
Образцы шероховатости
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00

3. Общий вид плазменной установки.cdw

10. Схема плазменной наплавки.cdw

11. Технико-экономические показатели.cdw

Наименование технико-экономических
Годовая производственная программа (N
Стоимость основных производственных
Стоимость активной части
основных производственных фондов (С
Численность основных производственных
Общий фонд заработной платы основных
производственных рабочих (С
Удельный вес активной части основных
производственных фондов (У
Фондоотдача активной части
Фондовооруженность труда (Ф
приходящаяся на одного
производственного рабочего (F
Выработка продукции на 1м
производственной площади (Q
Себестоимость восстановления одной
Годовая себестоимость (С
Производительность труда (П
Годовой экономический эффект (Э
Срок окупаемости основных фондов (О
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00

Спецификация 1.spw

8. Ремонтный чертеж распределительного вала.cdw

Шестерня 130-1006049
по ремонтной категории
Номинально плоскость симметрий эксцентрика должна совпадать с плоскостью симметрии
профиля пятого выпускного кулачка.
Отклонение плоскостей симметрии профилей кулачков и эксцентрика от их номинального
h - d относятся к среднему сечению кулачка.
Угловое смещение в плоскости Д оси симметрии впадины на зубчатом венце шестерни
относительно продольной плоскости симметрии шпоночного паза не более
Наименование дефекта
Способ устранения дефекта
Изгиб вала - радиальное биение
цилиндрических поверхностей опорных шеек
Правка вала - шлифование цилиндрических
поверхностей опорных шеек
Уменьшение диаметра цилиндрических
Шлифование поверхностей опорных шеек до
ремонтного размера. Плазменная наплавка
Уменьшение разности между высотой
кулачка и диаметром его цилиндрической
Плазменная наплавка кулачка.
Шлифование до ремонтного профиля
риски на профиле кулачка
Плазменная наплавка - шлифование до
задиры на поверхности
Шлифование поверхности эксцентрика до
Уменьшение диаметра шейки под шестерню
Электродуговая метоллизация отворачивание
шейки до ремонтного размера
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00
Вал распределительный

Спецификация 2.spw

ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00
ДП.ВТУ.1709.045.06.00.00.00
Пояснительная записка
ДП.ВТУ.1709.045.06.01.00.00
ДП.ВТУ.1709.045.06.02.00.00
Электрод вольфрамовый
ДП.ВТУ.1709.045.06.03.00.00
ДП.ВТУ.1709.045.06.04.00.00
Вал распределительный
ДП.ВТУ.1709.045.06.05.00.00

2. Анализ технологических и технико-экономических показателей способов нанесения покрытий.cdw

Ручная газовая наплавка
Газопламенное напыление
Плазменное напыление
Анализ технологических и
технико-экономических
показателей методов нанесения
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕТОДОВ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

7. Результаты экспериментальных исследований.cdw

Для цилиндрической части
[мм] - для вершин кулачков;
[мм] - для цилиндрической части
- линия силы тока - 150 А
- линия силы тока - 180 А
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Зависимость толщины наплавленного слоя на вершине кулачка от скорасти наплавки
Зависимость толщины наплавленного слоя на вершине кулачка от расхода порошка
Математическая модель оптимизации режимов плазменной наплавки фасонных поверхностей:

6. Технологическая планировка участка.cdw

- Установка плазменная; 2 - Выпрямитель сварочный; 3 - Осцилятор; 4 - Реостат балластный
- Шкаф; 6 - Тележка передвижная; 7 - Перегородка защитная; 8 - Станок токарный;
- Стеллаж для приготовления порошков; 10 - Станок копировально-шлифовальный; 11 - Пресс
- Печь муфельная; 13 - Стол для контроля; 14 - Стойка для контроля.
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00
Участок ремонта машин и оборудования
Вентиляционная камера

1. Общая структура дипломного проекта.cdw

ОБЩАЯ СТРУКТУРА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
Тема: Проект участка ремонтной мастерской по восстановлению
распределительных валов строительной и дорожной техники плазменнойнаплавкой
с годовой программой 1000 ед.год.
Цель проекта: Повышение надежности работы двигателей ЯМЗ-238 за счет обоснования
ресурсосберегающей технологии восстановления распределительных валов.
Провести анализ существующих способов восстановления распределительных
валов двигателей ЯМЗ-238 строительной и дорожной техники.
Дать обоснование рационального способа восстановления распределительных валов.
Разработать приспособление для наплавки распределительных валов.
Оптимизировать режимы плазменной наплавки распределительных валов
Разработать технологию восстановлению восстановления рапределительных валов.
Разработать планировку участка плазменной наплавки распределительных
валов строительных и дорожных машин.
Разработать мероприятия по снижению вредных факторов
плазменной наплавке и требования к защите окружающей среды от загрязнения
производственными отходами.
Произвести оценку экономической эффективности разработанных проектных
выносимые на защиту:
Анализ существующих способов восстановления распределительных валов
двигателя ЯМЗ-238 строительной и дорожной техники.
Обоснование рационального способа восстановления распределительных валов
Конструкция приспособления для наплавки распределительных валов.
Математическая модель оптимизации режимов плазменной наплавки
распределительных валов.
Технологический процесс восстановления распределительных валов в условиях
ремонтных подразделений.
Проект участка плазменной наплавки распределительных валов строительных и
Оценка экономической эффективности спроектированного участка по
восстановлению распределительных валов строительной и дорожной техники.
ДП.ВТУ.170905.375.07.00.00.00