2. Обоснование способов восстановления изношенных поверхностей.

Известно, что изношенные поверхности деталей 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, КП – электроконтактная приварка металлического слоя, РН – ручная наплавка, ЭМ – электромеханическая обработка, РМР- обработка под ремонтный размер ,УДД- установка дополнительной детали.

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

1. Дефект 1 (трещины, обломы, сколы) – наплавка в сре­де углекислого газа (НУГ), , шлифование под ремонтный размер (РМР).

2. Дефект 2 (износ опорных шеек ) – наплавка в сре­де углекислого газа (НУГ), вибродуговая наплавка (ВДН), наплавка под слоем флюса (НФС), шлифование под ремонтный размер (РМР).

3. Дефект 3 ( износ кулачков по высоте ) – наплавка в среде углекислого газа (НУГ), наплавка под слоем флюса (НСФ), дуговая металлизация (ДМ), шлифование под ремонтный размер (РМР).

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 восстановленных 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 те, которые обеспечивают коэффициент долговечности восстановленных поверхностей не менее 0,8.

Определение коэффициента долговечности К_д по формуле :

1. Дефект 1 ( трещины, обломы, сколы )

- НУГ: К_д = f(0,85; 0,95; 1,0) = 0,85;

- РМР: К_д = f(1,0;1,0; 1,0) = 1,0.

2. Дефект 2 (износ опорных шеек)

- НУГ: К_д = f(0,85; 0,95; 1,0) = 0,85;

- ВДН: К_д = f(0,85; 0,62; 1,0) = 0,62;

- НСФ: К_д = f(0,9; 0,82; 1,0) = 0,82;

- РМР: К_д = f(1,0;1,0; 1,0) = 1,0.

3. Дефект 3 (износ кулачков по высоте)

- НУГ: К_д = f(0,85; 0,95; 1,0) = 0,85;

- ВДН: К_д = f(0,85; 0,62; 1,0) = 0,62;

- НСФ: К_д = f(0,9; 0,82; 1,0) = 0,82;

- РМР: К_д = f(1,0;1,0; 1,0) = 1,0.

Таблица 1 - Коэффициенты износостойкости, выносливости, сцепляемости

Способ восстановле­ния	Значения коэффициентов
	износостой­кости	выносливости	сцепляемости
Наплавка в углеки­слом газе	0,85	0,9...1,0	1,0
Вибродуговая наплав­ка	0,85	0,62	1,0
Наплавка под слоем флюса	0,90	0,82	1,0
Дуговая металлизация	1,0...1,3	0,6...1,1	0,2...0,6
Газопламенное напы­ление	1,0...1,3	0,6...1,1	0,3...0,8
Плазменное напыле­ние	1,0...1,5	0,7...1,3	0,4...0,8
Хромирование	1,0...1,3	0,7...1,3	0,4...0,8
Железнение	0,9... 1,2	0,8	0,65...0,8
Контактная наплавка	0,9...1,1	0,8	0,8...0,9
Ручная наплавка	0,9	0,8	1,0
Клеевые композиции	1,0	-	0,7
Электромеханическая обработка	До 3,00	1,2	1,0
Обработка под ре­монтный размер	1,0	1,0	1,0
Установка дополни­тельной детали	1,0	0,8	1,0
Пластическое дефор­мирование	0,8...1,0	1,0	1,0

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.

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.

Дефект 1 (трещины, обломы, сколы)

- НУГ: С_у=70;

- РМР: С_у=12.

Дефект 2 (износ опорных шеек)

- НУГ: С_у = 70;

- ВДН: С_у = 90;

- НСФ: С_у = 130;

- РМР: С_у=12.

Дефект 3 (износ кулачков по высоте)

- НУГ: С_у = 70;

- ВДН: С_у = 90;

- НСФ: С_у = 130;

- РМР: С_у=12.

Таблица 2 - Удельная себестоимость восстановления изношенных поверхностей деталей различными способами.

Способ восстановления		Удельная себестоимость восстанов­ления, р./дм^2
Наплавка в углекислом газе		6,0...8,0
Вибродуговая наплавка		8,0...10,0
Наплавка под слоем флюса		12,0...14,0
Дуговая металлизация		8,0...12,0
Газопламенное напыление		8,0...12,0
Плазменное напыление		10,0... 14,0
Хромирование		4,0...9,0
Железнение		0,5...5,0
Контактная наплавка		7,5...8,5
Ручная наплавка		4,0...6,0
Клеевые композиции		3,0...6,0
Электромеханическая обработка	8,0...9,0
Обработка под ремонтный размер	0,8...1,4
Установка дополнительной детали	4,0...10,0
Пластическое деформирование	0,8...1,4

Площадь изнашиваемой поверхности находится по формуле (2.5):

,

S = L h/10000

L – длина пятна контакта, мм;

h- ширина пятна контакта, мм;

где d – диаметр детали, мм;

h – длина детали, мм.

1. Дефект 1(трещины, обломы,сколы)

Длину всех трещин поверхности детали примем равной до 60 мм (в общем случае)

S=60*30/10000=0,18 дм²

2. Дефект 2 (износ опорных шеек)

дм².

S=0,51*7=3,57 дм².

3. Дефект 3 (износ кулачков по высоте)

дм².

S=0,265*24=6,36 дм²

Определение себестоимости восстановления поверхности по формуле (2.4):

1. Дефект 1 (трещины, обломы, сколы)

- НУГ: С_в = 70∙0,18=12,6руб;

- РМР: С_в=12∙0,18=2,16руб .

2. Дефект 2 (износ опорных шеек)

- НУГ: С_в = 70∙3,57=249,9руб;

- ВДН: С_в = 90 ∙3,57=321,3 руб;

- НСФ: С_в = 130 ∙3,57=464,1 руб;

- РМР: С_в=12∙3,57=42,84руб .

3. Дефект 3 (износ кулачков по высоте)

- НУГ: С_в = 70 ∙6,36=445,2руб;

- ВДН: С_в = 90 6,36∙=572,4 руб;

- НСФ: С_в = 130 ∙6,36=826,8 руб;

- РМР: С_в=12∙6,36=76,32руб .

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

1. Дефект 1 (трещины, обломы, сколы)

- НУГ: С_в /К_д=12,6/0,85=14,82 руб;

- РМР: С_в /К _д=2,16/1,0=2,16руб .

2. Дефект 2 (износ опорных шеек)

- НУГ: С_в/К_д =249,9/0,85=294 руб.;

- ВДН: С_в/К_д = 321,3/0,62=518,2 руб.;

- НСФ: С_в/К_д = 464,1/0,82=566 руб.;

- РМР: С_в /К _д=42,84/1,0=42,84 руб .

3. Дефект 3 (износ кулачков по высоте)

- НУГ: С_в/К_д =445,2/0,85=523,8 руб.;

- ВДН: С_в/К_д = 572,4/0,62=923,2 руб.;

- НСФ: С_в/К_д = 826,8/0,82=1008,3 руб.;

- РМР: С_в /К _д=76,32/1,0=76,32 руб .

Исходя из требования , для дефектов № 1, 2 и 3 наплавка в среде углекислого газа. На осно­вании произведенных расчетов данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Технико-экономическая характеристика способов восстановления поверхностей

вала.

№ дефекта	Наиме-нование Дефекта	Кi	Способы восстанов-ления	Шифр способа	Кд	Су, р./дм^2	S, дм^2	Св/Кд, руб.
1	Износ шатунной шейки	0,5	НУГ	1.1	0,85	70	0,18	14,82
			РМР	1.3	1,0	12		2,16
2	Износ коренной шейки	0,8	НУГ	2.1	0,85	70	3,57	294
			ВДН	2.2	0,62	90		518,2
			НСФ	2.3	0,82	130		566
			РМР	2.4	1.0	12		42,84
3	Износ поверхности по шестерню	1	НУГ	3.1	0,85	70	6,36	523,8
			ВДН	3,2	0,62	90		923,2
			НСФ	3.3	0,82	130		1008,3
			РМР	3.4	1,0	12		76,32