Направляющее колесо Т-150

Определяем отношение  себестоимостей восстановления к коэффициенту долговечности для каждого варианта:

,

                                                   ,

                                                   .

Определим значения коэффициентов  долговечности восстановленной  детали по каждому варианту:

Определяем отношение  себестоимостей восстановления к коэффициенту долговечности для каждого варианта:

Как следует из расчетов, наиболее целесообразным является первый вариант – восстановление всех поверхностей наплавкой проволоки в среде углекислого газа. Этот способ и должен лечь в основу разработки технологии восстановления коленчатой оси трактора Т-150.

2.5  Расчет режимов  предварительной механической обработки

Механическая обработка  восстанавливаемых деталей характеризуется  определёнными особенностями, заключающимися в высокой твёрдости, неравномерности распределения припуска на обработку, неоднородности свойств обрабатываемой поверхности.

Основными видами обработки  при различных методах восстановления являются токарная и шлифовальная. Токарная обработка применяется  в большинстве случаев тогда, когда после восстановления размеров одним из способов (наплавка, напыление, электрические покрытия), припуск на обработку превышает 0,25 мм на сторону, а твёрдость нанесённого покрытия менее HRC 35…40.

При этом в качестве режущего инструмента используют, как правило, резцы с пластинками из твёрдого сплава.

Шлифование применяют  тогда, когда твёрдость обрабатываемой поверхности превышает HRC 35…40, или когда нужно получить высокую точность обработки и малую шероховатость поверхности. Шлифование применяют либо сразу после покрытия, либо после предварительной токарной обработки.

Черновое шлифование наплавленных покрытий выполняют кругами  из нормального электрокорунда зернистостью 40…50, твердостью СТ…СТ1 /3/. Глубина  шлифования (резания) при черновом шлифовании составляет 0,005 … 0,01 мм.

Число проходов i определяют по формуле:                                                          

                                               i = z / t,                                                (2.5)

где z – припуск на шлифование (на одну сторону), мм; t – глубина резания, мм.

Поверхность А

                                                         i = 0,16/0,04 = 4.

Поверхность Б

                                                         i = 0,14/0,05 = 3.

Поверхность В

                                                         i = 0,15/0,05 = 3.

Поверхность Г

                                                         i = 0,16/0,04 = 4.

Продольную подачу рассчитывают по формуле:                                                          

                                               S_п = S_д · В,                                        (2.6)                    

где  S_д – продольная подача в долях ширины круга на один оборот        детали; В – ширина шлифовального круга, В = 20 – 60 мм.

S_п = 0,7∙20 = 14 мм.

Для деталей, изготовленных  из любых материалов: при черновом шлифовании и диаметре до 20 мм, S_д = 0,3 – 0,5; при диаметре больше 20 мм,      S_д = 0,6 – 0,7.

Принимаем S_д =0,7.

Окружная скорость вращения детали составляет для чернового шлифования V_д = 20 – 80 м/мин. Принимаем V_д = 80м/мин.

Частоту вращения детали можно определить по формуле:

                                   n = 1000 V_д / D,                                     (2.7)    

где D – диаметр детали, мм.

Поверхность А

n = 1000∙80/3,14∙75 = 340 мин^-1.

Поверхность Б

n = 1000∙80/3,14∙60 = 425 мин^-1.

Поверхность В

n = 1000∙80/3,14∙65 = 392 мин^-1.

Поверхность Г

n = 1000∙80/3,14∙55 = 463 мин^-1.

Скорость продольного  перемещения стола V_ст определяют по формуле:

                                        V_ст = S_п n / 1000,                                         (2.8)        

где  V_ст – скорость продольного перемещения стола, м/мин.

Поверхность А

V_ст = 14∙340/1000 = 4,76 м/мин.

Поверхность Б

V_ст = 14∙425/1000 = 5,95 м/мин.

Поверхность В

V_ст = 14∙392/1000 = 5,49 м/мин.

Поверхность Г

V_ст = 14∙463/1000 = 6,48 м/мин.

Основное время при  шлифовании:

                                             t_о = L K i / n S,                                     (2.9)

где L – длина продольного хода стола, при шлифовании на проход

L = l + (0,2 – 0,4) B, при шлифовании в упор L = l - (0,2 – 0,4) B;

l – длина шлифуемой поверхности, мм;

Поверхность А

L = 75 + 0,2∙20 = 79 мм,              

Поверхность Б

L = 63 + 0,2∙20 = 67 мм.

Поверхность В

L = 26 + 0,2∙20 = 30 мм.

Поверхность Г

L = 30 + 0,2∙20 = 34 мм.

К – коэффициент точности, при черновом шлифовании К = 1,1; чистовом – К = 1,4.

Поверхность А

t_о = 79∙1,1∙4/340∙14 = 0,07 мин,

Поверхность Б

t_о = 67∙1,1∙3/425∙14 = 0,04 мин.

Поверхность В

t_о = 30∙1,1∙3/392∙14 = 0,02 мин.

Поверхность Г

t_о = 34∙1,1∙4/463∙14 = 0,03 мин.

Вспомогательное время t_в определяют при помощи таблицы 3.16.

Оперативное время рассчитывают по формуле:

                                               t_оп = t_о + t_в,                                        (2.10)

где t_о – основное время, мин; t_в – вспомогательное время, мин.

Поверхность А

t_оп= 0,07 + 0,72 = 0,79 мин.

Поверхность Б

t_оп = 0,04 + 0,72 = 0,76 мин.

Поверхность В

t_оп = 0,02 + 0,72 = 0,74 мин.

Поверхность Г

t_оп = 0,03 + 0,72 = 0,75 мин.

 

2.6 Расчет режимов  наплавки в среде углекислого  газа

Наплавка в среде  углекислого газа получила большее  применение, чем вибродуговая и успешно  замещает в ряде случаев автоматическую наплавку под слоем флюса. Достоинства  способа: меньшая по сравнению с флюсами стоимость углекислого газа, возможность наложения неудобных швов (вплоть до потолочных) сложной конфигурации, видимость сварочной ванны, более высокая производительность (на 25 – 30%), а также возможность, из-за малой зоны термического влияния, восстанавливать детали малого диаметра (начиная с 10 мм).

Недостатком способа  является склонность наплавленного  слоя к образованию трещин и выгорание легирующих элементов. Причиной является разложение углекислого газа при высокой температуре на оксид углерода и атомарный кислород. Твердость слоя, наплавленного проволоками с содержанием углерода более 0,3% (30ХГСА и др.) после закалки достигает 50 HRC.

Наплавочное оборудование: универсальные полуавтоматы А-715 которые могут быть использованы также при наплавке под слоем флюса.

Диаметр электродной  проволоки выбираем из стандарта  равной 1,3 мм.

Вылет электрода принимаем  равным 8 – 15 мм. При наплавке на постоянном токе обратной полярности коэффициент наплавки _н = 10 – 12 г/А ч.  Расход углекислого газа составляет 8 – 20 л/мин.

Расчет  нормы времени при автоматической наплавке

Норму времени определяют по формуле

                        Т_н = Т_о + Т_вс + Т_доп + Т_пз / N,                                 (2.11)

где Т_о, Т_вс, Т_доп и Т_пз  – соответственно основное, вспомогательное, дополнительное и подготовительно – заключительное время, мин; N – количество восстанавливаемых деталей в партии, шт.

Основное время рассчитывают по зависимости

                           Т_о = d L / 1000 V_н S    (2.12)

Поверхность А  

Поверхность Б  

Поверхность В  

Поверхность Г  

где L – длина наплавляемого покрытия, мм.

Вспомогательное время  Т_вс принимают равным 2 – 4 мин.

Дополнительное время  определяют по следующей формуле

                         Т_доп = (Т_о + Т_вс) К,     (2.12)

Поверхность А   Т_доп = (0,082 + 2)* 0,1 = 0,21 мин.

Поверхность Б   Т_доп = (0,048 + 2)* 0,1 = 0,205 мин.

Поверхность В   Т_доп = (0,022 + 2)* 0,1 = 0,202 мин.

Поверхность Г   Т_доп = (0,021 + 2)* 0,1 = 0,202 мин.

где К – коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от суммы основного и вспомогательного (К = 0,14 для наплавки под слоем флюса, К = 0,1 для остальных видов наплавки).

Подготовительно – заключительное время составляет 16 – 20 мин.

Скорость наплавки определяют по формуле /3/

                         ,    (2.13)

Поверхность А     м/ч.

Поверхность Б     м/ч.

Поверхность В     м/ч.

Поверхность Г     м/ч.

где  V_н – скорость наплавки, м/ч; _н – коэффициент наплавки, ( _н  = 11 – 14 при наплавке постоянным током обратной полярности), г/А×ч;

I – сила тока, А;

h – толщина наплавленного слоя, мм;

S – шаг наплавки, мм /об;

 – плотность электродной  проволоки ( = 7,85), г/см³.

Размерность членов формул при расчетах должна соответствовать размерности, приведенной в формулах.

Частоту вращения детали рассчитывают по формуле 

                         ,   (2.14)

Поверхность А      мин^-1.

Поверхность Б      мин^-1.

Поверхность В      мин^-1.

Поверхность Г      мин^-1.

где n – частота вращения, мин^-1; d – диаметр детали, мм.

Силу тока определяем эмпирической формуле /2/

                                                            (2.15)

Поверхность А    А.

Поверхность Б    А.

Поверхность В    А.

Поверхность Г    А.

 

 

Напряжение источника  питания рассчитываем по формуле

                                                .    (2.16)

Поверхность А     В.

Поверхность Б     В.

Поверхность В     В.

Поверхность Г     В.

 

Скорость подачи проволоки  определяем по формуле

                              ,   (2.17)

Поверхность А     м/ч.

Поверхность Б     м/ч.

Поверхность В     м/ч.

Поверхность Г     м/ч.

 

где V_np – скорость подачи проволоки, м/ч; d_пр – диаметр электродной проволоки, мм.

Шаг наплавки рассчитываем по зависимости

                                                        ,    (2.18)

Поверхность А     = 2,6  мм/об.

Поверхность Б     = 2,6  мм/об.

Поверхность В     = 2,6  мм/об.

Поверхность Г     = 2,6  мм/об.

Вылет и смещение электрода l (в миллиметрах) определяем соответственно по зависимостям:

                                    ,    (2.19)

_.

                                   ,    (2.20)

Поверхность А     .

Поверхность Б     .

Поверхность В     .

Поверхность Г     .

Толщину покрытия, наплавляемого  на наружные цилиндрические поверхности, определяют по формуле

                                     ,    (2.21)                         

Поверхность А     .

Поверхность Б     .

Поверхность В     .

Поверхность Г     .

где h – толщина покрытия, мм;

z₀ – толщина слоя поверхности детали, снятого при предварительной мехобработке, ориентировочно 0,1 … 0,3 мм;

И – диаметральный  износ детали, мм;

z – припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм.

Для наплавки используют сварочную проволоку Св-30ХГСА.

Норма времени:

Поверхность А   Т_н = 0,084 + 2 + 0,21 + 10/1 = 12,3 мин.

Поверхность Б   Т_н = 0,051 + 2 + 0,205 + 10/1 = 12,1 мин.

Поверхность В   Т_н = 0,022 + 2 + 0,202 + 10/1 = 12,22 мин.

Поверхность Г   Т_н = 0,021 + 2 + 0,202 + 10/1 = 12,22 мин.

 

7. Расчет режимов окончательной механической обработки

2.7.1 Выбор режимов резания при черновом шлифовании