Совершенствование технологии восстановления корпусных деталей автомобилей железнением

Ресурс отремонтированных агрегатов в значительной мере зависит от уровня технологии и качества восстановления корпусных деталей. Восстановление изношенных отверстий корпусов приводит к нарушению межосевых расстояний, соосности отверстий, параллельности осей, что является причиной низкого ресурса отремонтированных узлов и агрегатов. Так, ресурс коробок передач, собранных из новых деталей и восстановленных корпусов с нарушениями пространственной геометрии, составляет менее половины ресурса новых /62/.

Корпусные детали трансмиссий изготовляют преимущественно из серого чугуна. Характерными дефектами корпусов являются: износ посадочных отверстий под подшипники и стаканы, резьбовых отверстий, отверстий под валики переключения передач, под установочные штифты, трещины и обломыкоробление присоединительных поверхностей. Коэффициенты восстановления корпусов при капитальном ремонте машин составляют 0,4 — 0,8 /62/.

Наибольшая повторяемость дефектов характерна для посадочных отверстий под подшипники и стаканы. Устранение этих дефектов представляет основную сложность технологического процесса восстановления корпусных деталей. В результате износов, старения и деформации корпусов нарушаются не только размеры отверстий, но и их взаимное расположение, параллельность и перпендикулярность осей отверстий между собой и относительно установочных баз. Поэтому в процессе восстановления наряду с доведением размеров отверстий до номинальных значений необходимо восстанавливать их пространственное расположение, выдерживая точные размеры.

Основная задача при восстановлении корпусов состоит в правильном выборе способа нанесения покрытия, схемы базирования и технологии механической обработки, позволяющих восстановить и износостойкость, и заданные параметры точности.

Актуальность вопроса Важнейшей задачей ремонтного производства на современном этапе является разработка новых более эффективных технологических процессов восстановления изношенных деталей машин. Наиболее остро эта проблема просматривается при технологическом формировании качества восстановления изношенных корпусных деталей машин, являющихся дорогостоящими, металлоемкими и сложными в производстве. Восстановление изношенных отверстий корпусов приводит к нарушению межосевых расстояний, соосности отверстий, параллельности осей, что является причиной низкого ресурса отремонтированных агрегатов. Основная задача при восстановлении корпусов состоит в правильном выборе способа нанесения покрытия, схемы базирования и технологии механической обработки, позволяющих восстановить и износостойкость, и заданные параметры точности. В связи с этим совершенствование технологии восстановления отверстий под кольца подшипников в корпусных деталях с целью обеспечения возможности восстановления геометрических параметров и требуемой износостойкости является актуальным.

Объектом исследования является технологический процесс нанесения электролитического железного покрытия со свойствами, обеспечивающими необходимую обрабатываемость, при восстановлении изношенных посадочных отверстий корпусных деталей машин.

Предметом исследования являются эксплуатационные свойства принципиально нового электролитического покрытия железо-медь.

Цель работы технологическое обеспечение эксплуатационных свойств электролитического железного покрытия применительно к восстановлению изношенных посадочных отверстий под подшипники корпусных деталей машин.

Научная новнзна:

— разработаны теоретические положения по определению влияния деформаций посадочных отверстий корпусов коробок передач на долговечность агрегатов и деталей;

— получена математическая зависимость, описывающая взаимосвязь прочности сцепления покрытия с материалом основы и геометрическими характеристиками посадочных отверстий корпусных деталей автомобилей, что позволяет производить расчет необходимой и достаточной прочности сцепления покрытия при разработке технологического процесса нанесения электролитического покрытия железо-медь;

— установлены закономерности, описывающие взаимосвязь между режимами технологического процесса нанесения электролитического покрытия железо-медь и его эксплуатационными свойствами. Практическая ценность и реализация результатов работы:

— установлены закономерности, описывающие взаимосвязь между режимами технологического процесса нанесения электролитического покрытия железо-медь и его эксплуатационными свойствами;

— определены целесообразные режимы железнения для получения износостойких железомедных покрытий;

— решенные задачи технологического обеспечения эксплуатационных свойств электролитического покрытия железо-медь нашли применение в производственной деятельности ГУП СПАТП-4, ОАО «Автоколонна 1181», НТЦ «Механик-Т» г. Саратова.

Задачи исследовании: провести анализ существующих технологических процессов восстановления отверстий под подшипники в чугунных корпусных деталях;

— разработать теоретические положения по определению влияния деформаций посадочных отверстий корпусов коробок передач на долговечность агрегатов и деталей;

— разработать теоретические положения для определения необходимой и достаточной прочности сцепления покрытия железо-медь применительно к технологическому процессу восстановления посадочных отверстий корпусных деталей машин железнением;

— исследовать влияние технологических режимов на эксплуатационные свойства электролитического покрытия железо-медь;

— разработать практические рекомендации по восстановлению изношенных посадочных отверстий деталей машин электролитическим покрытием железо-медь.

Положения, выносимые на защиту:

1. Теоретические положения технологического обеспечения эксплуатационных свойств электролитического покрытия железо-медь при восстановлении отверстий под подшипники в корпусных деталях машин.

2. Результаты исследований, подтверждающие возможность управления эксплуатационными свойствами электролитического железа, применительно к проблеме восстановления изношенных посадочных отверстий корпусных деталей машин и получению износостойких покрытий.

Апробация работы: основные результаты работы докладывались на Шестой Российской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2003), 17-м Межгосударственном постоянно действующем научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС» (Саратов, 2004), ежегодных научно-технических конференциях на кафедрах «Автомобили и автомобильное хозяйство», «Технология машиностроения» СГТУ (2000 -2004 гг.).

Публикации: по материалам работы опубликовано 6 печатных работ. Структура н объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 95 источников, приложения. Содержит 139 страниц, включая 34 рисунка и 7 таблиц.

Вывод:

— оптимальной концентрацией хлорной меди в электролите железнения, при условии достижения повышенной износостойкости, является 1,5 г/л.

ГЛАВА 5.

Техннко-экопомнческая эффективность использования результатов исследовании и практические рекомендации.

5.1 Определение коэффициента относительной экономической эффективности предлагаемого технологического процесса восстановления картера КПП автомобиля КамАЗ.

Решение задачи оценки технико-экономической эффективности сводится к уточнению себестоимости Св восстановления картера КПП автомобиля КамАЗ по рекомендованному выше технологическому процессу (ТП). При этом должно выполняться условие:

Св < Цнов (38).

Использование прямого счета затрат калькуляции себестоимости восстановления обеспечивает более высокую точность расчетов. Однако, требует значительных затрат времени — до трех часов только по одной деталеоперации /81, С. 11/ и при наличии банка исходных данных. Поэтому представляется возможным рассчитать технологическую себестоимость восстановления по укрупненной методике /82/ на основании установленных общемашиностроительных нормативов /83, 84 — Пр. 31/.

Годовой экономический эффект от использования предлагаемого ТП для собственных нужд определяется выражением.

Эг = (Цн — Св)*Ы, (39) где N — количество восстанавливаемых деталей в год.

В условиях современной рыночной экономики возникают трудности в определении программы N (39). Однако, при условии внедрения предлагаемого ТП на предприятиях автомобильного транспорта, возможно выразить коэффициент относительной экономической эффективности /86/:

Кэ = Цн / Св (40).

При этом, результат, полученный в (40), не будет существенно зависеть от колебания цен на материалы, затрачиваемые на производство, и затрат на оплату труда и энергии. По данным оптово-розничной фирмы ОАО «ВехаАвто» в настоящий момент для картера КПП КамАЗ в среднем Цн = 9000 руб.

Себестоимость восстановления Св суммируется из затрат на оплату труда Сот и на расходные материалы и электроэнергию.

Св = Сот + Срм (41).

При определении Сот (41) необходимо знать время, затрачиваемое на ТП восстановления одной детали™ и тарифную ставку рабочего (ш).

Сот = tm * ш, (42) tm = t" PpaCT + t" + tOKpacT, (43) где tnppacT — время операции предварительного растачивания посадочных отверстийt" - время операции гальванического наращивания электролитического покрытия Fe-Cu;

ОК t раст — время операции окончательного растачивания в номинальный размер всех четырех посадочных отверстий картера КП.

Так как припуски на предварительную и окончательную обработку составляют около 0,2 мм, то принимаем допущение tnppacr = t0KpacT = tp.

Tm = 2*tp + t" (44).

Далее определим tp = 4* tp1, где tp' - время на растачивание одного отверстия (toen' = 0,2 мин, tncn' = 0,55 мин). При определении нормативных значений времени на вспомогательные операции /83/, учитывалось, что картер КП относится к 3-ей категории по сложности, а площадь обрабатываемой поверхности S1 = 1.2 дм. Тогда tp = 4*(0,2 + 0,55) = 3 мин Аналогично, t" = 4* t"n, где t"11 — время операции гальванического наращивания одной поверхности. Определим t"n из следующих условий:

— общая площадь восстанавливаемых поверхностей одной детали равна 4,8 дм²;

— катодная плотность тока 20 А/дм. t"II = 24I1+t1I2 + tII3 + tII4 + tH5, (45) где — время на монтаж — демонтаж электролитической ячейкиt"2 = 2 мин — время анодного травленияt"3 = 1 мин — промывка водойtH4 = 0,2 мин — время анодной очисткиt, 5 = 80 мин — продолжительность процесса осаждения /83/.

Время на монтаж — демонтаж суммируется из времени на перемещение приспособления (ячейки) (0,26 мин), времени на крепление контактов (0,14 мин), времени на монтаж (демонтаж) резьбовых соединений. Для деталей 3ей категории сложности вводится коэффициент 1,2. Тогда tH' = (0,26 + 0,14 + 0,34)* 1,2 = 0,9 мин.

Подставив полученные значения в (45), получим t"" = 2*0,9 + 2,0 + 1,0 + 0,2 + 80 = 85 мин.

Тогда общее время операций гальванического наращивания t" = 4*85 = 340 мин.

Из выражения (30) получим Тш = 2*3 + 340 = 346 (мин) = 5,8 ч.

Принимая условно тарифную ставку рабочего ш = 100 руб./ч, получим из (42).

Сот = 5,8 * 100 = 580 руб.

Затраты на расходные материалы и электроэнергию определим из выражения.

Срм = Сж + Сэ, (46) где Сж — затраты на реактивы для ТП восстановления одной детали железнением, руб.

Сэ — затраты на энергоснабжение горизонтально — расточного станка при предварительной и окончательной обработке отверстий.

По данным /84, 85/ Сж для Бобщ = 4,8 дм² равно 34руб/дм2*4,8 дм² = 163,2 руб, а себестоимость работы станка 6,0мин*19руб/мин = 114 руб. Тогда Срм = 163,2 + 114 = 277,2 (руб). Из выражения (41) получим.

Св = 580 + 277,2 = 857,2 (руб).

Исходя из выше изложенного определим по выражению (40) относительную экономическую эффективность:

Кэ = 9000/857,2 = 10,5.

С учетом выше изложенного, можно сделать вывод: себестоимость восстановления одного картера КП КамАЗ по предлагаемому ТП восстановления электролитическим покрытием железо — медь в 10,5 раз меньше цены новой детали.

5.2 Техническая эффективность результатов исследовании.

Силы резания Р действуют на систему СПИД и вследствие этого возникает потребность в проведении расчетов, устанавливающих необходимые прочность, жесткость, виброустойчивость и другие требуемые свойства указанных элементов.

В режущей пластинке, закрепленной в державке, силы резания вызывают также изгибающие и сжимающие напряжения и при значительных силах, особенно при наличии ударов, возможна поломка пластинок. Касательная сила резания, воздействуя на заготовку, производит кручение и изгиб в вертикальной плоскости. Крутящий момент Мкр составляет:

Мкр = Pz*D/2 (кг/мм2) (47) где D — диаметр обработанной поверхности в мм (D = 150 мм — диаметр посадочного отверстия под подшипник корпуса коробки переключения передач КамАЗ) .

Крутящий момент должен быть меньше момента, создаваемого станком Мст, так как в противном случае произойдет торможение.

Сила Pz действует на механизм главного движения станка, суппорт, станину и заднюю бабку. По силе Pz определяют потребную мощность на вращение детали Ne.

Pz * у.

Ne = 60*120 (кВт) (48) v = 40 м/мин — скорость резания при проведении эксперимента.

По данным /31/ касательная сила резания «чистого» электролитического покрытия составляет 760 Н. Режимы электролиза соответствуют полученным диапазонам для покрытия Fe-Cu. При измерении усилия резания также выдерживались режимы приведенного в данной работе эксперимента.

С учетом выше изложенного, можно сделать вывод:

— при определенных диапазонах изменения режимов электролиза покрытия железо-медь по сравнению с «чистым» электролитическим железом касательная сила резания снижается на 46,6%;

— потребная мощность станка при обработке вторичной заготовки снижается на 45,2%.

Заключение

.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили решить поставленные в работе задачи оптимизации эксплуатационных свойств электролитического железного покрытия, применительно к восстановлению изношенных корпусных деталей машин.

1. Проведен анализ способов восстановления отверстий под подшипники в чугунных корпусных деталях и обоснован выбор технологического процесса восстановления в зависимости от величин износа отверстий.

2. Установлены математические зависимости по определению влияния деформаций посадочных отверстий корпусов коробок передач на долговечность агрегатов и деталей, в частности между коэффициентами долговечности деталей коробки передач и отклонением от соосности отверстий.

3. Установлены математические зависимости для определения необходимой и достаточной прочности сцепления покрытия с материалом детали в соответствии с ее условиями работы, что позволяет производить расчет достаточной прочности сцепления покрытия при разработке технологического процесса нанесения электролитического покрытия железо-медь.

4. Проведены исследования влияния режимов электролиза на эксплуатационные свойства электролитического покрытия железо-медь. Установленные математические зависимости показателей свойств от факторов процесса позволяют получать покрытия с заданными значениями касательной силы резания, прочности сцепления с материалом основы, микротвердости, процентного содержания меди в покрытии, износостойкости.

5. Разработаны практические рекомендации по восстановлению посадочных отверстий корпусных деталей машин электролитическим покрытием железо-медь. При установленных целесообразных диапазонах изменения режимов электролиза покрытия железо-медь по сравнению с чистым" электролитическим железом касательная сила резания снижается на 46,6%. Потребная мощность станка при обработке вторичной заготовки снижается на 45,2%.Себестоимость восстановления одного картера коробки передач КамАЗ по предлагаемому технологическому процессу восстановления электролитическим покрытием железо — медь в 10,5 раза меньше цены новой детали.