Выбор рационального способа восстановления деталей

Для устранения дефекта, группы или комплекса сходных дефектов выбирают рациональный способ восстановления деталей. Рациональный способ выбирают пользуясь тремя критериями: технологическим (применимости), техническим (долговечности) и технико-экономическим (обобщающим).

Технологический критерий характеризует принципиальную возможность применения нескольких способов восстановления, в соответствии с конструктивно-техническими особенностями детали или группы деталей. Конструктивно-техническими особенностями являются: геометрическая форма, размеры, материал детали, вид поверхностной обработки, твердость, шероховатость поверхности и точность изготовления детали, характер нагрузки, вид трения и изнашивания, значения износа. Например: опорные катки гусеничных тракторов подвержены абразивному изнашиванию. Для повышения износостойкости необходимо повысить твердость поверхностей катков при восстановлении. Хромирование позволяет получить покрытия высокой твердости (HV 600…900), однако этот способ не годится, так как максимальная толщина наращиваемого покрытия составляет до 0,15 мм, а износ опорных катков достигает 8 мм. Способы восстановления, выбранные по технологическому критерию, обеспечивают восстановление размеров и формы изношенной детали.

Технический критерий оценивает каждый способ, выбранный по технологическому критерию, с точки зрения восстановления (или улучшения) свойств поверхностей детали. Выбранному способу дается комплексная оценка по коэффициенту долговечности К_д (учитываются износостойкость К_и, выносливость К_в, сцепляемость К_сц и фактическая работоспособность покрытия восстановленной детали К_п).

К_д = К_и К_в К_сц К_п,

где К_и, К_в, К_сц – коэффициенты износостойкости, выносливости и сцепляемости покрытий (табл. 1);

К_п – поправочный коэффициент, учитывающий фактическую работоспособность восстановленной детали в условиях эксплуатации, К_п = 0,8…0,9.

Выбирают те способы восстановления, у которых коэффициент долговечности имеет наибольшие значения (К_д  max). Наряду с вышеизложенным, необходимо обеспечить равнопрочность деталей сопряжения, а ресурсы деталей должны представлять ряд чисел, кратных ресурсу машины. При несоблюдении первого условия упрочненная деталь из-за высокой твердости будет изнашивать сопрягаемую деталь как абразив. Соблюдение второго условия позволяет значительно сократить количество ремонтов машины.

В заключении по технико-экономическому критерию оценивают выбранные предварительно по первым двум критериям способы восстановления.

Технико-экономический критерий К_т связывает стоимость восстановления детали и ее долговечность после устранения дефекта.

Критерий оценивают по формуле профессора В. А. Шадричева

К_т = С_в / К_д,

где С_в – себестоимость восстановления 1 м² изношенной поверхности детали, руб/дм² (табл. 1).

Рациональным считается способ восстановления, который имеет минимальное значение технико-экономического критерия (К_т → min).

Окончательный выбор способов восстановления изношенных поверхностей детали, производят при анализе различных сочетаний способов. Анализ начинают с минимального числа способов, а в качестве основного принимают способ, являющийся оптимальным для поверхности, коэффициент повторяемости дефекта которой максимальный. Если выбранный способ применим по технологическому и техническому критериям ко всем изнашиваемым поверхностям, определяют себестоимость восстановления детали в целом, как если бы все поверхности восстанавливали этим способом.

Если деталь восстановить одним способом нельзя, для следующей по частоте изнашиваемости поверхности, выбирают оптимальный способ восстановления и так далее.

Таблица 1. Характеристика способов восстановления деталей

* – условный показатель, применяемый для учебных целей Завершается анализ определением минимального значения отношения себестоимости восстановления детали оптимальным для каждой ее изнашиваемой поверхности способом к коэффициенту долговечности

где С_вдj – себестоимость восстановления изношенных поверхностей детали j-ым сочетанием способов, руб.;

С_удiр – удельная себестоимость восстановления i-ой восстанавливаемой поверхности p-м способом, руб/дм²;

S_i – площадь i-ой восстанавливаемой поверхности, дм²;

К_ддj – коэффициент долговечности детали, восстановленной j-ым сочетанием способов;

n – количество изнашиваемых поверхностей (дефектов).

где К_i – коэффициент повторяемости i-го дефекта;

K_дij – коэффициент долговечности i-ой поверхности, восстановленной

р-ым способом.

В качестве примера в табл. 2 и 3 сведены расчеты техникоэкономических показателей восстановления оси опорного катка.

Для изношенных поверхностей оси опорного катка были определены оптимальные способы восстановления:

для поверхности А – хромирование;

для поверхности В – контактная приварка ленты;

для поверхности С – наплавка в среде углекислого газа.

Рассмотрим применение трех вариантов сочетаний способов восстановления оси в целом:

1. вариант – наплавкой в среде углекислого газа всех изнашиваемых поверхностей А, Б и В;

Таблица 2 Технико-экономическая характеристика способов восстановления поверхностей оси опорного катка

Таблица 3 Технико-экономические показатели восстановления изношенных поверхностей оси опорного катка

1. вариант – контактной приваркой ленты восстанавливать поверхности А и Б, а поверхность В – наплавкой в среде углекислого газа;
2. вариант – восстанавливать каждую изнашиваемую поверхность оптимальным для нее способом: поверхность А – хромированием; Б – контактной приваркой ленты; В – наплавкой в среде углекислого газа.

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 детали и дальнейшего анализа эффективности ее восстановления.

Расчет себестоимости восстановления детали. Себестоимость восстановления детали определяют по формуле

где С_зп – основная заработная плата рабочих на все виды работ по восстановлению детали, руб.;

С_д – цена изношенной детали, приобретаемой в качестве ремфонда, руб.; С_соц – начисления на зарплату на социальные нужды, С_соц = 0,26 С_зп, руб.; С_рм – стоимость ремонтных материалов, руб.;

С_опу – затраты на организацию производства и управление, руб.

,

где C_чi – часовая тарифная ставка рабочих, соответствующая разряду выполняемой операции, руб/ч;

t_нi – норма времени на выполнение i-ой операции, ч;

К_доп – коэффициент, учитывающий доплаты за работу по смежной профессии, за мастерство, условия труда, сверхурочные и др., К_доп = 1,3…1,6;

m – количество операций по восстановлению детали. Стоимость ремонтных материалов рассчитывают по формуле

где Н_м – норма расхода материалов на одну деталь, кг;

Ц_м – цена материала, руб/кг.

Норму расхода материалов на одну деталь приближенно определяют по формуле

,

где S – площадь наращиваемой поверхности детали, дм²;

h – толщина покрытия, мм;

γ – плотность материала, г/см³;

К – коэффициент, учитывающий потери материала, К = 1,1…1,4.

Затраты на организацию производства и управление рассчитывают по формуле

где R_нр – процент цеховых и общезаводских накладных расходов ремонтного предприятия, для учебных целей рекомендуется R_нр = 200…250 %.