Совершенствование рабочих процессов при строительстве газо-нефтепроводов

4. Технология восстановления детали

 

4.1 Функциональное назначение и особенности детали 

 

Рисунок 4.1. – Вал привода барабана

 

Вал предназначен для привода барабана лебёдки. Вал устанавливается в  подшипниках, закрепляется в корпусе  барабана, для соединения с коробкой передач привода лебёдки предусмотрен шпоночный паз.

Технические требования:

1. Допускаются поверхностные дефекты глубиной до 0,5 припуска на механическую обработку, на необрабатываемых поверхностях до 1,5 мм
2. Штамповочные уклоны, град…….….. 5
3. Неуказанные радиусы R, мм………… 3
4. Остатки заусенца до, мм…….……….. 3
5. Коробление до, мм………………….…0,8

 

Требования, предъявляемые  к технической конструкции детали:

 

– конструкция детали должна предусматривать  обработку только сопрягаемых поверхностей, а форма детали должна быть такой, чтобы обеспечивалась возможность получения заготовки с минимальными припусками;

– конструкция детали должна предусматривать  отсутствием деформации при термообработке;

– допуски на размеры точных сопряжений не должны усложнять технологию производства.

 

Дефект детали: износ поверхности под подшипник

Способ восстановления:

1. наплавка электродной проволоки;
2. точение;
3. шлифование.

Расчет режимов операций

4.1.1 Расчет режимов и норм времени при наплавке

Так как требуемая  поверхность детали, подлежащая восстановлению, должна иметь высокую твердость (HRC 50), то принимаем наплавку порошковой проволокой, в состав которой входит феррохром.

Определение величины наплавляемого  слоя: величина износа составляет 0,05 мм, припуск на механическую обработку составит 0,65 мм, следовательно, толщина наплавляемого слоя составит h = 0,7 мм.

Для наплавки применяем проволоку  Нп 50. Диаметр проволоки d_пр = 0,7 мм.

Шаг наплавки, мм/об

                                              S = 1,5 + d_пр,     (4.1)

S = 1,5 + 0,7 = 2,2

Скорость наплавки, мм/с

,    (4.2)

где: k – коэффициент перехода электродной проволоки в наплавленный металл, k = 0,9; h – заданная толщина наплавляемого слоя, h = 0,7 мм; a - коэффициент, учитывающий отклонения фактической площади сечения наплавленного слоя от площади четырехугольника с высотой h, a = 1.

 

Число оборотов детали, об/мин

,     (4.3)

где: D – диаметр поверхности детали до наплавки, D = 29,936 мм.

Сила тока, А

,     (4.4)

Принимаем I = 11,52 А.

Сварочный агрегат А-547У ВС-300

Расход электродной проволоки, г/мм

,      (4.5)

где: k_эл – коэффициент расхода электродной проволоки, с учетом потерь на угар и разбрызгивание, k_эл = 1,1; G – масса проволоки,       (4.6)

Определение нормы времени на выполнение сварки, мин

,     (4.7)

где: T₀ – основное время, мин;

,      (4.8)

где: i – количество проходов при наплавке, i = 1

- вспомогательное время, мин

      (4.9)

 

- дополнительное время, минут

 

                                          (4.10)

где - время обслуживания станка, минут

                      (4.11)

   где - оперативное время,

- время на отдых, 

 

Подготовительно-заключительное время  для ориентировочных расчетов принимаем .

Таблица 4.1 - Расчет параметров наплавки

Параметр	Sп, мм/об	Gэл, г	I, А	n, мин-1	T0, мин	Tшк, мин
Значение	2,2	0,0297	11,52	13,24	11,33	13,5783

 

4.2 Расчет режимов резания и норм времени при точении

Рисунок 4.3 - Точение

 

4.2.1 Определение вида обработки наплавленной поверхности при точении и глубины резания

При гладком точении  обычно производят черновую и чистовую обработку заготовки. В связи с тем, что износ поверхности детали под крыльчатку незначителен применяем  чистовую обработку за два прохода резца.

Необходимый параметр шероховатости  восстанавливаемой поверхности  принимаем равным , с учетом того что окончательная обработка будет производиться шлифованием с общей глубиной резания 0,050 мм. Следовательно при точении необходимо снять слой металла толщиной 0,60 мм (т.к. припуск на обработку =0,65 мм).

Для выбранных условий точения  принимаем /2/:

а) для первого прохода глубина  резания  ;

б) для второго прохода глубина  резания  .

4.2.2 Определение подачи при чистовом точении наплавленной поверхности

Подачу при чистовом точении   принимаем в зависимости от шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца /2/.

Для первого прохода принимаем  резец токарный проходной прямой с пластинами из быстрорежущей стали  ГОСТ 18869-73 с радиусом при вершине  .  Принимаем подачу /2/.

Для второго прохода применяем  резец токарный проходной прямой с пластинами из быстрорежущей стали  ГОСТ 18869-73 с радиусом при вершине  . Принимаем подачу .

4.2.3 Определение скорости резания ,

                                 

,                                               (4.12)

где - поправочный коэффициент, /3/; - среднее значение стойкости инструмента, /2/; - показатели степени, /2/; - поправочный коэффициент, определяемый по    формуле:

                              

,                                                (4.13)

где - коэффициент, учитывающий материал заготовки, для стали:

                          

,                                                (4.14)

где - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости, /2/; - предел прочности стали, для стали Ст 50 ; - показатель степени, понимаем /2/.

.

  - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, /2/; - коэффициент, учитывающий материал инструмента, /2/.

.

Скорость резания при  первом проходе:

.

Скорость резания при  втором проходе:

.

Процесс точения осуществляется без подачи охлаждающей жидкости.

 При обработке конструкционных  и жаропрочных сталей резцами  из быстрорежущей стали необходимо  ввести поправочный коэффициент  на скорость резания, то есть получаем следующие скорости резания:

а) для первого прохода  ;

б) второго прохода  .

4.2.4 Определение силы резания при чистовом точении ,Н

                  

,                                      (4.15)

где - постоянная резания, /2/; - показатели степени, принимаемые /2/; - поправочный коэффициент, определяемый по формуле:

            

,                                    (4.16)

где - поправочные коэффициент для стали и чугуна, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, определяется по формуле:

         

,                                                      (4.17)

  где  - показатель степени при определении , при обработке резцами /2/.

.

, , , - коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания.

Принимаем: при главном угле резца в плане =60⁰ /2/.

                      при переднем угле резца /2/.

                      -применяется для резцов с твердыми сплавами режущей кромки. при /2/. при /2/.

Тогда для первого  прохода:

.

.

Для второго прохода:

.

.

4.2.5 Определение потребной мощности станка ,кВт

                              

.                                                   (4.18)

При первом проходе:

.

При втором проходе:

.

Принимаем  станок марки 16БО5П мощностью  /2/.

4.2.6 Определение частоты вращения ступицы n, об/мин

                                  ,                                                   (4.19)

где – диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Для первого прохода ( мм):

.

Для второго прохода ( мм):

.

4.2.7 Расчет норм времени при чистовом точении

Определение основное время  операции ,мин

                            

,                                                           (4.20)

где - расчетная длина обрабатываемой поверхности:

                                

,                                                   (4.21)

где - величина врезания, мм; - величина перебега, мм;  принимаем   мм /3/; -частота вращения ступицы , об/мин.

.

Для первого прохода:

.

 

Для второго прохода:

.

Определение вспомогательного времени , мин

                                

,                                                      (4.22)

где - вспомогательное время на установку детали на станок, - при креплении в трехкулачковом патроне с выверкой /3/; -  вспомогательное время, связанное с переходом; мин. – первый проход, мин - второй проход.

Для первого прохода:

.

Для второго прохода:

.

Определение дополнительного  времени  , мин

                             

,                                                  (4.23)

Для первого прохода:

.

Для второго прохода:

   

.

Определение штучно-калькуляционного времени  ,мин

                    

,                                              (4.24)

где - подготовительно-заключительное время , /3/; - количество деталей в партии, принимаем

Для первого прохода:

.

Для второго прохода:

.

 

 

 

 

 

Результаты сведем в  таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Расчетные параметры при точении

Режим резания		Подача, s,мм	Глубина резания t, мм	Скорость резания  , м/мин	Мощность резания  ,
Чистовое	1-й проход	0,35	0,35	136,96	1,24
	2-й проход	0,25	0,25	154,70	0,73

 

 

 

 

4.3 Расчет режимов и норм времени при шлифовании

Рисунок 4.4 - Шлифование

4.3.1 Выбор инструмента для шлифования

Разработку режима резания при  шлифовании начинаем с установления характеристики инструмента.

Выбираем по /6/ шлифовальный круг общего применения для круглого наружного шлифования. ПП – прямого  профиля.