2. Обоснование способов восстановления изношенных поверхностей

Изношенные валы могут быть восстановлены, как правило, несколькими способами. Для обеспечения наилучших экономических показателей в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее рациональный способ восстановления.

Выбор рационального способа восстановления зависит от конструктивно - технологических особенностей деталей (формы и размера, материала и термообработки, поверхностной твердости и шероховатости), от условий её работы (характера нагрузки, рода и вида трения) и величины износа, а также от стоимости восстановления.

Для учета всех этих факторов рекомендуется последовательно пользоваться тремя критериями:

• технологическим критерием или критерием применимости;

• критерием долговечности;

• технико-экономическим критерием (отношением себестои­мости восстановления к коэффициенту долговечности).

Технологический критерий учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой – технологи­ческие возможности соответствующих способов восстановления

Расшифровка способов восстановления: НУГ – наплавка в среде угле­кислого газа, ВДН – вибродуговая наплавка, НСФ – наплавка под слоем флюса, ДМ – дуговая металлизация, ГН – газопламенное напыление, X – хромирование электролитическое, Ж – железнение электролитическое, ЭКП – электроконтактная приварка металлического слоя, РН – ручная наплавка, ЭМО – электромеханическая обработка, ПД – пластическое деформирование, УДД – установка дополнительной детали.

На основании технологических характеристик способов восстановле­ния устанавливаются возможные способы восстановления различных по­верхностей детали по технологическому критерию. Предварительно устанав­ливаем, что дефекты оси могут быть устранены сле­дующими способами:

Дефект 3 (Износ шпоночного паза 3) – РН, ВДН

Дефект 5 (Износ поверхности 5) –ДМ, ГН, ЭМО, ЭКП.

Дефект 6 (Износ поверхности 6) –ДМ, ГН, ЭМО, ЭКП.

Для дальнейшего сокращения количества возможных способов восстановления используют критерий долговечности, в соответствии с которым от­бирают для последующего анализа только те из них, которые обеспечивают межремонтный ресурс восстановленной поверхности детали не ниже мини­мально допустимого.

При выборе рационального метода восстановления по критерию долго­вечности обычно пользуются коэффициентом долговечности К_д, который оп­ределяется из выражения:

где Т_в– ресурс восстановленной поверхности детали;

Т_н – ресурс одноименной поверхности новой детали.

В общем случае коэффициент долговечности К_д является функцией

трех переменных:

К_д =f(К_и,К_в, К_сц),

где К_и – коэффициент износостойкости;

К_в– коэффициент выносливости;

К_сц – коэффициент сцепляемости.

Численные значения коэффициентов – аргументов определяются на основании стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановлен-ных деталей. Коэффициент долговечности численно принимается равным значению того коэффициента, который имеет наименьшую величину.

При выборе способов восстановления применительно к деталям, не испытывающим в процессе работы значительных динамических и знакопеременных нагрузок, численное значение коэффициента долговечности опреде­ляется только численным значением коэффициента износостойкости.

В таблице 1 приведены примерные значения коэффициентов износо­стойкости, выносливости и сцепляемости, определенные по результатам исследований для наиболее распространенных методов восстановления.

Из числа способов, отобранных по технологическому критерию, к дальнейшему анализу принимаются способы, которые обеспечивают коэффициент долговечности восстановленных поверхностей не менее 0,8.

Определение коэффициента долговечности К_д по формуле :

1. Дефект 3 (Износ шпоночного паза 3)

- ВДН: К_д =0,85;

- РН: К_д =0,8;

2. Дефект 5 (Износ поверхности 5)

- ЭМО: К_д =1,08; - ДМ: К_д =0,7

- ЭКП: К_д =0,8; - ГН: К_д =0,72

3. Дефект 6 (Износ поверхности 6)

- ЭМО: К_д =1,08; - ДМ: К_д =0,7

- ЭКП: К_д =0,8; - ГН: К_д =0,72

Если установлено, что требуемому значению коэффициента долговеч­ности для данной поверхности детали удовлетворяют два или несколько способов восстановления, выбор оптимального из них проводится по технико-экономическому критерию, численно равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов. Окончательному выбору подлежит тот способ, который обеспечивает минимальное значение этого отношения:

,

где, К_д – коэффициент долговечности восстановленной поверхности;

С_в – себестоимость восстановления соответствующей поверхности, р.

Таблица 1 - Коэффициенты износостойкости, выносливости, сцепляемости.

Способ восстановле­ния	Значения коэффициентов
	износостой­кости	выносливости	сцепляемости
Ручная наплавка	0,9	0,8	1,0
Вибродуговая наплавка	0,85	0,62	1,0
Электромеханическая обработка	До 3,00	1,2	1,0
Электроконтактная приварка	0,9…1,1	0,8	0,8…0,9

При обосновании способов восстановления поверхностей значение се­бестоимости восстановления определяется из выражения:

где С_у – удельная себестоимость восстановления, р./дм²;

S – площадь восстанавливаемой поверхности, дм².

Значение С_у для наиболее распространенных способов восстановления приведены в таблице 2

Определение удельной себестоимости восстановления изношенных поверхностей детали по таблице 2.

1. Дефект 3 (Износ поверхности 1)

-РН: С_у =50;

-ВДН: С_у =90;

2. Дефект 5 (Износ поверхности 5)

-ЭМО: С_у =85;

-ЭКП: С_у =80;

3. Дефект 6 (Износ поверхности 6)

-ЭМО: С_у=85;

-ЭКП: С_у=80.

Таблица 2 - Удельная себестоимость восстановления

изношенных поверхностей деталей различными способами

Способ восстановления	Удельная себестоимость восстанов­ления, р./дм^2
Электромеханическая обработка	80,0...90,0
Электроконтактная приварка	75,0...85,0
Ручная наплавка	40,0...60,0
Вибродуговая наплавка	80,0…100,0

Площадь изнашиваемой цилиндрической поверхности находится по формуле:

,

где d – диаметр детали, дм;

h – длина детали, дм.

1. Дефект 3 (Износ шпоночного паза 3)

2. Дефект 5 (Износ поверхности 5)

;

3. Дефект 6 (Износ поверхности 6)

Определение себестоимости восстановления поверхности по формуле (2.4):

1. Дефект 3 (Износ шпоночного паза 3)

-РН: С_в=50∙1,16=0,006 руб;

-ВДН: С_в=90∙1,16=0,01 руб.

2. Дефект 5 (Износ поверхности 5)

-ЭМО: С_в= (85∙17,90)/10000=0,18 руб;

-ЭКП: С_в= (80∙17,90)/10000=0,14 руб.

3. Дефект 6 (Износ поверхности 6)

-ЭМО: С_в= (85∙17,90)/10000=0,18 руб.;

-ЭКП: С_в= (80∙17,90)10000=0,14 руб.

Определение минимального значения отношения С_в/К_д по формуле (2.3):

1. Дефект 3 (Износ шпоночного паза 3)

-РН: С_в/К_д = 0,006 / 0,8 = 0,008 руб.;

-ВДН: С_в/К_д = 0,01 / 0,85 = 0,011 руб.;

2. Дефект 5 (Износ поверхности 5)

-ЭМО: С_в/К_д = 0,18 / 1,01 = 0,17 руб.;

-ЭКП: С_в/К_д = 0,14 / 0,8 = 0,16 руб.;

3. Дефект 6 (Износ поверхности 6)

-ЭМО: С_в/К_д = 0,18/ 1,01 = 0,17 руб;

-ЭКП: С_в/К_д = 0,14 / 0,8 = 0,16 руб.

Таблица 3 - Технико-экономическая характеристика способов восстановления поверхностей вала

№	Наименование дефекта	Кi	Способы восстановления	Шифр способа	Кд	Су, р./дм^2	S, дм^2	Св/Кд, руб
1	Износ шпоночного паза 3	0,5	РН	1.1	0,8	50	1,16	0,008
			ВДН	1.2	0,85	90		0,011
3	Износ поверхности 5	0,7	ЭМО	2.1	1,01	85	17,90	0,17
			ЭКП	2.2	0,8	80		0,16
6	Износ поверхности 6	0,6	ЭМО	3.1	1,01	85	17,90	0,17
			ЭКП	3.2	0,8	80		0,16

Вывод: как видно из таблицы 3 основными способами восстановления детали являются для деф.5 и 6 ­­– электроконтактная приварка, деф.3 – ручная наплавка.

Этот способ должен лечь в основу разработки технологической документации восстановления детали.