Курсовая работа: Технологический процесс восстановления коленчатого вала ЗМЗ-53
I – сила тока, А;
h – толщина наплавляемого слоя, мм;
S – шаг наплавки, мм;
γ – плотность электродной проволоки, г/см3 (γ = 7,85 г/см3).
Скорость наплавки
для шатунных шеек:
м/ч,
для коренных шеек:
м/ч,
для шеек под шестерню:
м/ч.
Принимаем скорость наплавки VН = 29…32 м/ч.
Частота вращения детали:
, мин-1, (11)
где d диаметр детали, мм.
Частота вращения вала:
для шатунных шеек:
мин-1,
для коренных шеек:
мин-1,
для шеек под шестерню:
мин-1.
Выбираем частоту вращения вала n = 2…4 мин-1.
Скорость подачи электродной проволоки:
, м/ч, (12)
где dПР – диаметр электродной проволоки, мм.
Скорость подачи электродной проволоки:
для шатунных и коренных шеек:
м/ч,
для шеек под шестерню:
м/ч.
Шаг наплавки определяется из соотношения:
S = (2…2,5)dПР, мм (13)
S = 3,5 мм/об – для шатунных и коренных шеек.
S = 2,64 мм/об – для шеек под шестерню.
Смещение электрода определяется из соотношения:
l = (0,05…0,07)d, мм (14)
где d – диаметр детали, мм.
l = 3 мм – для шатунных шеек.
l = 3,5 мм – для коренных шеек.
l = 2 мм – для шеек под шестерню.
Вылет электрода определяется из соотношения:
δ = (10…12)dПР, мм. (15)
δ = 17,6 мм – для шатунных и коренных шеек.
δ = 13,2 мм – для шеек под шестерню.
Толщина покрытия h определяется из соотношения:
h =
+
z1 + z2,
мм (16)
где И – износ детали, мм (берём средний из 50 износов);
z1 – припуск на обработку перед покрытием на сторону (z1 = 0,1…0,3 мм);
z2 припуск на механическую обработку после нанесения покрытия на сторону, мм. Определяется согласно табл. 9 [1].
hШШ = 1,97 мм;
hКШ = 1,84 мм;
hШПШ = 1,458 мм,
hШШ, hКШ, hШПШ соответственно толщина покрытия для шатунных шеек, коренных шеек и шеек под шестерню.
Норма времени на выполнение наплавочных работ определяется по формуле:
ТН =
Т0 + ТВС + ТДОП + 
, (17)
где Т0 основное время, определяется по формуле:
, мин, (18)
где l – длина наплавляемого участка детали, мм; n количество наплавляемых деталей, шт. (в учебных целях n = 7…12 штук).
Для шатунных шеек:
Для коренных шеек:
Для шеек под шестерню:
ТВС вспомогательное время наплавки, мин. (в учебных целях принимается 2 – 4 мин.);
ТДОП дополнительное время, определяется по следующей формуле:
, мин, (19)
где К = 10…14 % - коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от основного и вспомогательного.
Для шатунных шеек:
Для коренных шеек:
Для шеек под шестерню:
ТПЗ подготовительно-заключительное время, мин (в учебных целях принимается 16…20 мин).
Норма времени на выполнение наплавочных работ для шатунных шеек:
Для наплавочной операции коренных шеек:
Для наплавочной операции шеек под шестерню:
7 Расчет режимов механической обработки нанесенного покрытия
Расчёт шлифовальной операции
Механическая обработка покрытий, наносимых на изношенные поверхности, является завершающей операцией в технологии восстановления деталей. Шлифование применяют, если твердость обрабатываемой поверхности больше HRC 35 – 40 или нужно получить высокую точность обработки и малую шероховатость. В таблице 9 приведены режимы шлифования восстанавливаемых поверхностей.
Таблица 9 Режимы шлифования восстанавливаемых поверхностей
| Способ восстановления |
Вид обработки |
Материал и характеристики шлифовального круга | Режим обработки | |||
|
Ско-рость враще-ния круга VК, м/с |
Скорость вращения детали, VД, м/мин |
Про-дольная подача камня, м/мин |
Глуби-на реза-ния, мм |
|||
| Наплавка под слоем флюса | Черно-вая | Нормальный электрокорунд зернистость 40…50, твердость СТ – СТ1, связка керамическая | 25 – 30 | 10 – 15 | 0,7 – 1,2 | 0,01 – 0,05 |
| Чисто-вая | Белый электро-корунд, зернистость 25…40, твердость СМ1 – СМ2, связка керамическая | 30 – 32 | 12 – 15 | 0,4 – 0,7 | 0,008–0,015 | |
Используется кругло шлифовальный станок 3Б161.
Выбран шлифовальный круг – ЭСТ (60) К.
Диаметр круга Dк – 600 мм;
Ширина круга Вк – 20 мм;
Расчёт шлифовальной операции проведём на примере чернового шлифования шатунных шеек.
Определим расчетную скорость шлифования:
, (20)
где Dд диаметр шлифуемой поверхности, Dд = 62,9 мм;
Т – стойкость шлифовального круга, примем Т = 40 мин.;
t глубина шлифования;
β – расчетный коэффициент шлифования, β = 0,35.
.
Расчётная частота вращения детали:
, (21)
.
Продольную подачу камня принимаем Sк = 0,7 м/мин.
Скорость вращения шлифовального круга:
, (22)
где Dк диаметр шлифовального круга, мм;
nх частота вращения шлифовального круга. Принято по паспортным данным станка nх = 1200 об/мин.
.
Скорость перемещения стола:
(23)
где Sпр перемещение обрабатываемой детали вдоль ее оси за один оборот;
где Вк ширина шлифовального круга, мм;
,
.
Полученное значение Vc = 0,39 мм/мин находится в пределах скоростей перемещения стола, указанных в паспортных данных выбранного станка.
Основная нагрузка при шлифовании приходится на черновое шлифование. Определим потребную мощность на вращение шлифовального круга.
Эффективная мощность на вращение шлифовального круга:
, (24)
Рz – тангенциальная сила резания.
, (25)
,
Потребная мощность:
, (26)
где η – КПД шлифовального станка. Принято η = 0,75.
кВт
Мощности выбранного станка достаточно для чернового шлифования на выбранных режимах.
Расчет коренных шеек и шеек под шестерню произведен аналогично. Полученные результаты внесены в таблицу 10
Таблица 10 – Режимы механической обработки коленчатых валов
| Наименова-ние операции |
Vд, м/мин |
nд, об/мин |
VK, м/мин |
Vc, м/мин |
Sпр, мм/об |
NПМ, кВт |
| Черновое шлифование шатунных шеек | 11 | 56 | 2,261 | 0,392 | 7 | 2,9 |
| Чистовое шлифование шатунных шеек | 18,1 | 95 | 2,261 | 0,665 | 7 | |
| Черновое шлифование коренных шеек | 11,5 | 50 | 2,261 | 0,385 | 7 | 2,2 |
| Чистовое шлифование коренных шеек | 19 | 85 | 2,261 | 0,6 | 7 | |
| Черновое шлифование шеек под шестерню | 9,82 | 73 | 2,261 | 0,51 | 7 | 2 |
| Чистовое шлифование шеек под шестерню | 15,4 | 108 | 2,261 | 0,74 | 7 |
8 Определения норм времени выполнения операции
Расчет норм времени произведен по общемашиностроительным нормам:
Тшт = Тосн + Тв + Тобс + Тф, (27)
где Тшт штучное время, мин;
Тосн основное (техническое) время, мин;
Тв вспомогательное время на установку и снятие детали с оборудования, Тв = 1,5 мин.
Тобс – время на обслуживание рабочего места и оборудования, мин. Принято 5% от (То + Тв), Тобс =2 мин.
Тф – время на физические надобности и отдых, мин. Принято 5% от (То + Тв), Тф = 2 мин.
Время на установку и снятие детали при обработке в центрах t = 1,5 мин.;
Основное (технологическое) время:
, (28)
где L – длина продольного хода детали, мм;
, (29)
где Lпов длина обрабатываемой поверхности, мм;
Вш – ширина круга, мм
.
h – припуск на обработку, мм;
К – коэффициент, учитывающий точность шлифования и износ круга. При черновом шлифовании К = 1,3 – 1,4, принято К = 1,3; при чистовом шлифовании К = 1,5 1,7, принято К = 1,3.
Время, затраченное на 4 шатунные шейки:
Штучное время для чернового шлифования шатунных шеек:
Тшт = 39,2 + 1,5 + 2 + 2 = 44,7 мин.
Штучное время для чистового шлифования шатунных шеек:
Тшт = 20,1 + 1,5 + 1,1 + 1,1 = 23,8 мин.
9 Технико-экономическая оценка технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя СМД-62
Оценка целесообразности и эффективности применения разработанного технологического процесса восстановления детали производится по технико-экономическому критерию, который выражается неравенством:
, (30)
где СВ стоимость восстановления детали, руб.;
КД коэффициент долговечности, К , = 0,8;
СН – стоимость новой детали. СН = 3260 руб.
Значение СВ находим по формуле:
СВ = СП + Н, (31)
где СП полная себестоимость восстановления, руб.;
Н – прибыль ремонтного предприятия, руб.
Прибыль ремонтного предприятия определяется по формуле:
Н = 1,05 ∙ СП. (32)
Полную себестоимость восстановления детали рассчитываем по формуле:
СП = ЗП + СРМ + СОП + СОХ + СВН, (33)
где ЗП – заработная плата производственных рабочих, руб.;
СРМ стоимость ремонтных материалов, руб.;
СОП, СОХ, СВН – соответственно общепроизводственные, общехозяйственные и внепроизводственные накладные расходы, руб.
Заработная плата производственных рабочих определяется по формуле:
ЗП = ЗО + ЗД + ССОЦ, (34)
где ЗО основная заработная плата рабочих, руб.;
ЗД дополнительная заработная плата рабочих, руб.;
ССОЦ – начисления по единому социальному налогу в размере 35,6% от (ЗО + ЗД), руб.
Значение ЗО находим по формуле:
ЗО = ТР ∙ СЧ ∙ Кt, (35)
где ТР трудоемкость восстановления детали, чел.-ч.;
СЧ – часовая тарифная ставка, руб./ч.;
Кt – коэффициент, учитывающий доплату за сверхурочные и другие работы, равный 1,1–1,12
ЗО = 28 ∙ 8,2 ∙ 1,1 = 252,56 руб.
Дополнительная заработанная плата:
, (36)
.
Отсюда получим:
ЗП = 252,56 + 50,51 + 107,9 =411 руб.
Стоимость ремонтных материалов укрупнённо можно определить исходя из доли заработной платы и доли стоимости материалов:
, (37)
где КРМ – доля стоимости ремонтных материалов, КРМ = 0,25-0,35;
КЗП – доля заработной платы, КЗП = 0,66-0,75.
Общепроизводственные расходы определим по формуле:
, (38)
где ПОП процент общепроизводственных накладных расходов для ремонтной мастерской, равен 73,7%.
Общехозяйственные расходы определим по формуле:
, (39)
где ПОХ - процент общехозяйственных расходов, равен 20%
Внепроизводственные накладные расходы определяем по выражению:
, (49)
где ПВН процент внепроизводственных расходов, равен 3%.
Подставляя полученные данные в формулу (33), получим:
СП = 411 + 109,6 + 302,9 + 82,2 + 12,3 = 918 руб.
Прибыль ремонтного предприятия составит:
Н = 1,05 ∙ 918 = 963,9 руб.
Подставив значения в формулу (31) определим стоимость восстановления коленчатого вала:
СВ = 918 + 963,9 =1881,9 руб.
Подставляя в неравенство 
значения СВ,
получим:
,
.
Неравенство верно, следовательно, разработанный технологический процесс восстановления коленчатого вала двигателя СМД-62 экономически целесообразен.
Список использованных источников:
1. В. А. Комаров, Е. А. Нуянзин. Курсовое проектирование по технологии ремонта машин: учебное пособие. – Саранск: "Рузаевский печатник", 2006. – 60 с.
2. И. С. Серый, А. П. Смелов, В. Е. Черкун. Курсовое и дипломное проектирование по надёжности и ремонту машин. – 4-е издание, перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1991. – 185 с.
3. Д. Н. Решетов. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.
4. Сенин П. В. Курсовое проектирование по метрологии, стандартизации и квалиметрии : Учеб. пособие. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1997. – 80 с.
