Осталивание. Выход металла по току при осталивании в 5- 7 раз выше, чем при хромировании, и равен 75-95%, а скорость отложения осадка в 10 раз больше (0,4 мм за час). При осталивании можно получить покрытия толщиной до 2 мм.

Для твердого и износостойкого осталивания обычно применяют хлористые электролиты следующего состава: хлористое железо FеС1₂ - 200-500 г./л, хлористый натрий NaС1 - 100 г./л, соляная кислота НС1 - 0,5-0,9 г/л, хлористый марганец MnCl₂ -10 г./л. Аноды изготавливают из малоуглеродистой стали. Общая площадь анодов должна быть в 2 раза больше покрываемой поверхности деталей [8].

Твердость, вязкость и износостойкость покрытий при осталивании можно изменять в широких пределах, изменяя состав электролита, его температуру и плотность тока. При малой плотности тока и высоких температурах электролита получают мелкозернистые вязкие покрытия. С повышением плотности тока увеличивается твердость покрытий.

Технологический процесс осталивания анологичен хромированию.

Недостатком восстановления гильз электролитическими покрытиями является небольшая толщина наносимого покрытия, большая продолжительность нанесения покрытия и неравномерность наносимого слоя.

3.4.5 Гальваномеханический способ восстановления

Проведенные исследования показали, что применение гальваномеханического способа при восстановлении деталей машин наиболее полно удовлетворяет требованиям ремонтного производства. Отличительной его особенностью является то, что в процессе электролиза покрываемая поверхность подвергается механическому активированию (царапанию) абразивными или алмазными инструментами в виде лент или брусков, которые перемещаются в межэлектродном пространстве. [6]

Механическое активирование способствует снижению перенапряжения разряда оседаемого металла за счет уменьшения концентрационных ограничений, интенсивного удаления с поверхности катода адсорбировавшихся гидридов, гидроокисей и газообразного водорода. Все это позволяет в десятки раз увеличивать рабочие плотности тока при нанесении хрома, никеля, кобальта, меди и существенно повышать скорость их осаждения.

Данный способ представляет собой разновидность электрохимического хонингования, где в качестве СОЖ используется электролит для нанесения соответствующего металла, и сводится к предварительному хонингованию, электроосаждению металла с одновременным хонингованием при незначительном давлении брусков и к окончательному хонингованию для получения необходимой геометрии обрабатываемой поверхности. Таким образом, весь технологический процесс осуществляется с одной установки на одном и том же оборудовании.

Постоянное хонингование обрабатываемой поверхности во время электроосаждения, высокая скорость циркуляции электролита при малом межэлектродном зазоре обеспечивают высокую скорость осаждения металла, которая в 20 - 50 раз выше, чем при стационарных условиях нанесения покрытий.

Технологический процесс сводится к обезжириванию, промывке в воде, гальваномеханическому процессу нанесения покрытий (декапирование 15…85 с, нанесение покрытия с выходом на режим в течение 8…10 мин, с плавным увеличением D_к и Р_а до оптимального), последующей промывке детали в проточной воде, их нейтрализации и ополаскиванию.

Разработана и изготовлена технологическая оснастка для восстановления зеркала гильзы цилиндра ЯМЗ-238, 236, Д-50 (Д-240). Прошли апробацию в условиях опытного производства технологический процесс и установка для восстановления зеркала гильз цилиндров Д-50 (Д-240), а также произведены стендовые испытания трех серий гильз, восстановленных по разработанной технологии, которые показали высокую работоспособность деталей [7].

Недостатком данного способа является сложность приобретения

необходимого оборудования, сравнительно высокая стоимость материалов, используемых при восстановлении.

3.4.6 Восстановление термопластическим деформированием

Способ заключается в нагреве наружней поверхности гильзы в индукторе в течение нескольких секунд до температуры 700…750⁰С и последующем быстром охлаждении в масле. При этом рабочая часть гильзы сокращается на величину до 0,1 мм, что позволяет дальнейшей механической обработкой восстановить требуемый размер.

Градиент температур создают в стенке детали непрерывно-последовательно вдоль оси детали.

При создании градиента температур деталь нагревают, например, током высокой частоты, а охлаждают струями воды.

Нагрев и охлаждение детали ведут в процессе перемещения детали, относительно источников со скоростью не более 3-4 мм/с, при этом температуру нагрева устанавливают не более 870-920 °С.

На рис. 3.8 показана установка для осуществления способа.



Рис. 3.8. Схема обработки детали ТВЧ:

а - при расположении источников нагрева и охлаждения внутри детали; б - при расположении источника нагрева снаружи детали, а источника охлаждения внутри ее; в-при расположении источников нагрева и охлаждения снаружи детали; 1 - восстанавливаемая деталь; 2 - источник нагрева; 3 - источник охлаждения.

Способ восстановления изношенной внутренней цилиндрической поверхности преимущественно стальных и чугунных деталей типа гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания осуществляется путем создания градиента температур посредством воздействия на деталь 1 источника 2 нагрева и источника 3 охлаждения (рис. 3.8), при этом градиент температур создают в стенке детали непрерывно - последовательно вдоль оси детали, нагрев осуществляют, например, током высокой частоты (ТВЧ), а охлаждают, например, струями воды.

При нагреве и охлаждении деталь перемещают относительно источников на грева ТВЧ и охлаждения со скоростью не более 3 - 4 мм/с, а температуру нагрева устанавливают при этом не более 870-920° С.

В результате создания температурного градиента возникают резко изменяющиеся (как от точки к точке тела, так и в каждой точке во времени) тепловые (термические) напряжения. При этом в нагретых участках возникают окружные напряжения сжатия, а в холодных - напряжения-растяжения. Нагретые участки металла стремятся расшириться, но этому препятствуют более холодные участки цилиндра, поэтому нагретые участки оказываются сжатыми, и, в свою очередь, действуют на холодную часть цилиндра как симметрично приложенная сила растяжения. Поскольку предел прочности металла с повышением температуры падает, то будет происходить деформация в сторону сжатия, т.е. вовнутрь цилиндра.

Результаты исследования показывают, что при создании в полой детали осевого температурного градиента ней появляется пластическая деформация (уменьшение внутреннего диаметра).

Пластическая деформация наблюдается как у детали, изготовленной из чугуна, так и из стали.

Величина деформации зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются максимальная температура нагрева и форма температурного поля в детали, физико-механические свойства материала детали, скорость перемещения источников нагрева и охлаждения относительно детали, геометрические размеры детали, интенсивность охлаждения.

Процесс осуществляется следующим образом. Чугунная деталь - гильза двигателя устанавливается на стол устройства. Затем со скоростью 1,5 мм/с относительно индуктора гильза перемещается с непрерывно-последовательным нагревом внутренней поверхности до 870 °С и охлаждением струями воды с температурой 20⁰С и расходом 15 л/мин. При этом величина радиальной деформации Е составляет в среднем 0,7 мм. Затрата подготовительного, основного и заключительного времени на восстановление одной гильзы составляет 2 мин.

3.4.7 Способ постановки ремонтных втулок

Данный способ восстановления внутренней поверхности гильз цилиндров внутреннего сгорания позволяет увеличить процент повторно используемых гильз, так как появляется возможность ремонтировать гильзы при износе внутренней поверхности, превышающем 0,4 мм,

Способ осуществляется следующим образом. Измеряют зону износов 1 внутренней рабочей поверхности гильзы 2, на наружной поверхности которой от верхней кромки делают проточку 3 на длину, на 5… 10 мм превышающую зону износов внутренней рабочей поверхности гильзы. Глубина проточки не должна превышать 0,5 толщины стенки гильзы. Вычитают ремонтную стальную втулку 4, конфигурация которой соответствует удаляемому участку гильзы. Внутренний диаметр втулки 4 и наружный диаметр проточенной части гильзы 2 подбирают с учетом допуска на прессовую посадку.

На рис. 3.9 а, б представлены соответственно гильза и ремонтная втулка на подготовительной стадии; на рис. 3.9 в-гильза, прошедшая восстановительный ремонт.

Наружную поверхность втулки вытачивают с допусками на последующую доводку до номинальных размеров гильзы после операции напрессовки. Изготовленную втулку 4 нагревают до 300…400 °С и насаживают на подготовленный участок гильзы. При охлаждении втулки происходит обжим гильзы, за счет чего восстанавливается внутренний диаметр гильзы. В заключение обрабатывают внутреннюю и наружную поверхности гильзы под номинальные размеры.

а) б) в)

Рис. 3.9. Способ восстановления постановкой втулки:

а - гильза; б - ремонтная втулка; в-гильза с напрессованной втулкой.

Данный способ прост в изготовлении, не требует приобретения дополнительного оборудования, но имеет ряд недостатков: ухудшается охлаждение гильзы за счет ухудшения теплоотвода, так как нарушена однородность материала; для различных гильз необходимо изготавливать различные втулки, что удорожает производство и усложняет технологический процесс.

4. Конструктивная разработка

4.1 Устройство и работа приспособления для восстановления гильз гальваномеханическим способом

Особенностью восстановления внутренней поверхности гильз гальваномеханическим способом является то, что в процессе электролитического наращивания покрываемая поверхность подвергается механическому активированию режущим инструментом в виде брусков, которые перемещаются в межэлектродном пространстве. Также высокая скорость циркуляции электролита при малом межэлектродном зазоре обеспечивает высокую скорость осаждения металла, а за счет постоянного хонингования в процессе осаждения - высокую точность и качество восстанавливаемой поверхности.

Существуют установки для нанесения покрытий гальваномеханическим способом. Но появляется необходимость в их приобретении, что повышает затраты на восстановления гильзы. Предлагаемое приспособление предназначено для закрепления гильз на хонинговальном станке 3Б833 для восстановления гильз гальваномеханическим способом. Так как этот станок широко распространен, то нет необходимости покупать дорогостоящее оборудование [5].

Приспособление состоит из корпуса (8, рис. 5.1), установленного на опорной плите (7), которая крепится на столе хонинговального станка 8Б833. Закрепление гильзы (11) происходит за счет призм (9), которые перемещаются по резьбе за счет вращения вала, на котором они расположены. На опорный бурт гильзы устанавливается кожух (10) для отвода электролита в ванну и защиты деталей приспособления. Рядом со станком устанавливаются две ванны с электролитом и водой. Ванны через трубопроводами связаны с насосами для подачи электролита (2) и воды (17) соответственно. Ванны снабжены датчиками контроля температуры и нагревательными элементами для поддержания постоянной температуры.

Рис. 4.1. Схема гальваномеханического способа нанесения покрытий:

1 - ванна с электролитом; 2, 17 - насосы; 3, 6 - кран-распределитель; 4 - нагнетательный трубопровод; 5 - трубопровод отвода электролита; 7 - монтажная плита; 8 - корпус; 9 - призмы; 10 - защитный кожух; 11 - восстанавливаемая гильза; 12 - токосъемное устройство; 13 - электрод-инструмент; 14 - электрод; 15 - хонинговальные бруски; 16 - ванна с водой

Далее трубопроводы соединяются через кран-распределитель (3), который связан через нагнетательный трубопровод (4) с корпусом приспособления. К режущему инструменту (электрод-инструмент) (13) прикреплены электроды (14), которые подсоединены к источнику питания через токосъемное устройство (12). На гильзу (электрод-деталь) также подается напряжение через призмы.

Для хромироованиия был выбран универсальный электролит (состав, г/л: CrO₃ - 250, H₂SO₄ - 2,5) как наиболее стабильный и высокопроизводительный, обеспечивающий нанесение качественных покрытий в диапазоне катодной плотности тока D_k = 50…1000 А/дм² и температуры электролита t_эл= 35…55?C.

Для гальваномеханического железнения были выбраны электролиты следующего состава, г/л: FeCl₂•4H₂O - 500, NiSO₄•7H₂O - 40, виннокислый натрий - 3, смешанный - FeSO₄•7H₂O - 200, FeCl₂•4H₂O - 200. Данные электролиты наиболее стабильны по ионному составу при гальваномеханическом железнении и обеспечивают нанесение качественных покрытий толщиной более 1 мм при D_k = 50…300 А/дм² и t_эл= 20…50 °C [6].

При исследованиях по определению химической стойкости абразивных и алмазных брусков на керамической, бакелитовой, каучуксодержащей, эпоксидной и титановых связках было установлено, что наивысшей химической стойкостью в выбранных электролитах хромирования и железнения обладают абразивные бруски из электрокорунда белого, карбида кремния зеленого, а также алмазные на титановой и каучукосодержащей связках Р9 и PI4. Однако дальнейшее использование выбранных инструментов при гальваномеханичеоком хромировании и железнении показало, что алмазные бруски на титановой связке в процессе электролиза поляризуются и происходит их активное электрохимическое растворение, а также водородное охрупчивание, вследствие чего их использование становится нецелесообразным.

Так, лучшее качество покрытий достигается при гальваномеханическом хромировании при использовании абразивных (24AM40IIC2KII, 64СМ4СПСМ210Б), минералокерамических ВОК-60 и алмазных брусков (ACM 40/28-PI4E - 100%), а при железнении данным способом - соответственно абразивных (63С40ПСТ1Б, 64СМ40ПСМ2К10) и алмазных (КАБХ ACBI25/I00 BС-2, АББХ АСО 80/63 PI8T 100%) [7].

Варьируя катодной плотностью тока D_k и величиной давления инструмента Р_а можно управлять формированием структуры покрытий и величин пористости.

Выявлено, что увеличение D_k, P_a и снижение t_эл способствуют увеличению маслоемкости и смачивающейся способности покрытий хрома и железа, которая выше у аналогичных покрытий, полученных другими способами.

Наиболее существенное влияние на производительность гальваномеханического способа нанесения покрытий оказывают температура электролита, катодная плотность тока и тип применяемого инструмента. Замечено, что при гальваномеханическом хромировании производительность увеличивается в 20…50 раз, а при железнении по сравнению со стационарными условиями электролиза - в 5…10 раз.

4.2 Принцип действия приспособления

В процессе работы электролит из ванны (1) за счет действия насоса (2) поступает через кран-распределитель (3) по нагнетательному трубопроводу (4) в корпус приспособления. Подача воды осуществляется одновременно с электролитом. Кран-распределитель (3) настраивается на подачу воды в количестве, равном количеству испарившейся воды в процессе нанесения покрытия. Электролит попадает в корпус, где затем под действием электрического тока соприкасается с внутренней поверхностью гильзы. Далее через кожух по трубопроводу электролит поступает обратно в ванну. Процесс циркуляции электролита непрерывен на протяжении всей стадии нанесения покрытия.

4.3 Расчет приспособления

4.3.1 Расчет времени осаждения металла

Определим время, которое понадобится для восстановления внутренней поверхности гильзы двигателя Д-240.

Необходимо вычислить площадь покрываемой поверхности. У гильзы она представляет собой цилиндр:

мм² (4.1)

Толщина слоя покрытия:

, (4.2)

где D_k - плотность тока на катоде, А/дм²;

- выход по току, %;

с - электрохимический эквивалент, г / Ач;

- плотность металла, г/см³.

Необходимо выполнить хромирование гильзы гальваномеханическим способом и получить слой толщиной 0,3 мм. Из формулы (4.2) находим продолжительность осаждения t:

мин. (4.3)

Количество осаждаемого на катоде металла:

г. (4.4)

4.3.2 Определение усилия зажатия гильзы

При восстановлении внутренней поверхности гильзы гальваномеханическим способом, необходимо обеспечить прочность закрепления гильзы в призмах без возникновения проворачивания и вибраций.

Для этого необходимо выполнение следующего условия , то есть момент от силы резания () должен быть равен или больше момента силы резания ().

Для определения момента от силы резания находим тангенциальную составляющую усилия резания при расточке цилиндра [9]:

, (4.5)

где t - глубина резания, мм

S - подача

Сpz - коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала.

Для чугуна СЧ21-40 твердость 190 HB значение Сpz=92

H

Момент от тангенциальной составляющеей силы резания будет равен:

(4.6)

где - радиус резания, мм

Н мм.

Момент от силы трения должен быть больше момента от силы резания ().

, (4.7)

Значит

или H

Для определения момента от силы трения необходимо найти силу трения призм по внешней поверхности гильзы:

(4.8)

где - сила нормального давления, создаваемая призмами на гильзу, будет действовать в направлении к центру окружности гильзы перпендикулярно поверхностям призм.

f - коэффициент трения призм о гильзу (f=0,2 - чугун по стали).

Из (4) можно найти нормальную силу:

H (4.9)

Тогда сила, действующая в направлении движения призм:

H (4.10)

где - угол между направлением движения призм и силой нормального давления (30?).

4.3.3 Расчет валов

Основной расчет валов заключается в построении эпюр крутящих и изгибающих моментов методами сопротивлений материалов [10].

Расчет валов производился с использованием программы APM Beam. Графики построения изгибающего и крутящего моментов для наиболее загруженного вала (см. поз. 19, лист 4 графической части) представлены в приложении 2.

Далее по графикам определяем наиболее опасное сечение, то есть с наибольшими изгибающими моментами и рассчитываем изгибающий момент:

Н м, (4.11)

где - изгибающий момент в вертикальной плоскости;

- изгибающий момент в горизонтальной плоскости.

Эквивалентный момент:

Н м (4.12)

Расчетный диаметр вала:

(4.13)

МПа,

где [] - допускаемый предел прочности стали,

- предел прочности стали,

n - коэффициент запаса прочности.

мм

Принимаем диаметр вала d=18 мм, так как на валу необходима резьба стандартного диаметра.

4.3.. Расчет необходимого момента завинчивания резьбы

Необходимый момент завинчивания резьбы находится по формуле:

, (4.14)

где - момент трения в резьбе;

- момент трения на торце гайки или болта. В нашем случае =0.

Тогда завинчивания находится по формуле:

, (4.15)

где - осевая сила;

- средний диаметр резьбы;

- угол подъема резьбы;

- угол трения в резьбе.

H мм

4.3.5 Расчет болтов на растяжение

Так как на вал при зажатии гильзы будет действовать осевое усилие от призм, необходимо рассчитать диаметр винта, чтобы выдержать нагрузку от давления вала на крышку.

Из сопротивления материалов и деталей машин известно [10]:

(4.16)

где - действующее напряжение, МПа;

- сила, действующая на деталь, Н;

- площадь действия нагрузки, мм².

Условие прочности болта при растяжении:

; (4.17)

МПа;

- предварительный затяг.

Тогда наименьший диаметр вала:

мм. (4.18)

По конструктивным соображениям принимаем диаметр болта 6 мм.

4.3.6 Расчет крышки на изгиб

1. Определяем опорные реакции

;

;

Н;

;

;

Н;

2. Проверка:

;

;

- реакции найдены верно.

3. 1 участок.

Н;

U	0	217
Mx	0	5,85

2 участок.

Н;

U	0	217
Mx	5,85	0

4. Строим эпюры от действия изгибающих сил и моментов (рис. 5.2).

5. Условие прочности при выборе размеров прямоугольного сечения:

, (4.19)

где - моменты по оси x и y соответственно в наиболее опасном сечении,

- осевые моменты сопротивления изгибу.

Из условия прочности (5.19) определяем :

; (4.20)

; . (4.21)

Так как в нашем случае вид нагружения - прямой поперечный изгиб, то , т.е.:

;

мм.

Рис. 5.2. Эпюра сил и моментов от действия сил

Минимально необходимая толщина крышки, которая необходима для выполнения условия прочности 1,95 мм. Из конструктивных соображений принимаем окончательную толщину 10 мм.

5. Разработка технологической карты

Технологический процесс восстановления гильзы сводится к растачиванию гильзы (для восстановления геометрии внутренней поверхности цилиндра), гальваномеханическому процессу нанесения покрытий (декапирование 15…85 с, нанесение покрытия с выходом на режим в течение 8…10 мин, с плавным увеличением плотности тока до оптимального), последующей промывке детали в проточной воде, их нейтрализации и ополаскиванию.

Таким образом для восстановления внутренней поверхности гильзы Д-240 необходимо провести операции:

- растачивание на станке 278Н;

- электрохимическое хонингование на станке 3Б833;

- промывка детали.

5.1 Расточка гильзы

Число проходов [11]:

, (5.1)

где h - припуск на обработку, мм (h = 0,2);

t - глубина резания, мм (t = 0,2);

.

Выбираем значение подачи [11]:

S = 0,3 мм/об.

Скорость резания [11]:

V_p = 65 м/мин.

Определяем число оборотов, об/мин [11]:

, (5.2)

где D - диаметр детали, мм;

Из технического паспорта станка выбираем обороты меньшие расчетных n_ф = 160 об/мин.

Фактическая скорость резания с учетом выбранной частоты вращения:

м/мин (5.3)

Основное время, мин [10]:

(5.4)

где l - длина обрабатываемой поверхности детали, мм;

у - величина врезания и перебега режущего инструмента, мм.

мин

Вспомогательное время [11]:

Т_всп = 2,9 + 0,5 = 3,4 мин (5.5)

Дополнительное время [11]:

(5.6)

где Т_оп = Т_о + Т_всп - оперативное время, мин;

К_доп - процентное отношение дополнительного времени к оперативному (для расточки К_доп = 7)

Штучное время, мин [11]:

Т_шт = Т_о + Т_всп +Т_доп = 5,21 + 3,4 + 0,6 =9,21 (5.7)

Подготовительно-заключительное время [10]:

Т_пз = 9 мин

Норма времени, мин [11]:

(5.8)

где - количество деталей в партии, шт. [11].

где К= 0,04…0,25 - показатель эффективности использования оборудования. Принимаем К = 0,2.

5.2 Гальваномеханическое хромирование гильзы

Гальваномеханическое хромирование представляет собой разновидность электрохимического хонингования.

Параметры хонингования выбираются экспериментально [7]:

i = 1;

значение подачи: S = 10 мм/об;

число оборотов: n = 400 об/мин.

Фактическая скорость резания с учетом выбранной частоты вращения:

 м/мин

Основное время будет равно продолжительности осаждения покрытия, которое уже определялось в пункте 4.3. Для толщины покрытия 0,3 мм продолжительность осаждения 32,5 мин

Т_о = 32,5 мин

Вспомогательное время:

Т_всп = 1 + 0,6 = 1,6 мин.

Дополнительное время:

Для хонингования К_доп = 9

мин.

Штучное время:

Т_шт = 32,5 + 1,6 + 3,07 = 37,17 мин.

Подготовительно-заключительное время:

Т_пз = 7 мин

шт.

Принимаем n_шт = 2 шт.

Норма времени для расточки, мин:

мин.

Норма времени для хонингования, мин:

мин.

5.3 Промывка гильзы

Промывают гильзы в проточной воде, затем сушат в сушильном шкафу (t = 20⁰С, = 10 мин).

Технологическая карта восстановления гильзы цилиндра двигателя Д-240 представлена 8-ым листом графической части.

6. Охрана труда

гильза цилиндр гальваномеханический восстановление

6.1 Меры безопасности при ремонте гильз ДВС

Безопасность жизнедеятельности - это комплекс мероприятий по обеспечению по обеспечению безопасности жизненной деятельности человека в условиях производства. Охрана труда, является важнейшим разделом в безопасности жизнедеятельности. Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда [13]

При работе на станках рабочие подвергаются различным опасным и вредным факторам. Так как эти факторы непосредственно влияют на безопасность жизнедеятельности при восстановлении гильз двигателей, то необходимо разработать ряд мероприятий по предотвращению их вредного воздействия.

6.1.1 Общие вопросы безопасности труда

Создание безопасных и здоровых условий труда на каждом рабочем месте является главной задачей всех руководящих и инженерно-технических работников сельскохозяйственных предприятий. Администрация обязана соблюдать требования государственных стандартов, норм и правил по охране труда, осуществлять мероприятия по технике безопасности и производственной санитарии, принимать необходимые меры по предупреждению несчастных случаев.

Важнейшее значение имеет обучение работающих безопасности труда, которое осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.0.004-90 на всех предприятиях и в организациях, независимо от степени опасности. Вновь принятых или меняющих работу рабочих должны обучать в учебных мастерских (в цехах, на участках) безопасным приёмам работы инструкторы, на рабочем месте - высококвалифицированный рабочий, бригадир, мастер, имеющий соответствующую подготовку. Производственное обучение производится с помощью инструктажей.

Различают следующие виды инструктажа:

1) вводной инструктаж (его проводит инженер по охране труда со всеми приглашаемыми на работу);

2) первичный инструктаж (на рабочем месте до начала производственной деятельности);

3) повторный инструктаж (со всеми рабочими по безопасным приёмам и методам работы);

4) внеплановый инструктаж (в случаях введения новых или переработки стандартов, правил, инструкций, замены оборудования инструмента и т.п., при аварии, травме, пожаре, перерыве в работе более 30 календарных дней;

5) целевой инструктаж (при выполнении разовых работ, ликвидации аварий, бедствий, катастроф) [13].

6.1.2 Мероприятия по обеспечению нормальных санитарно-технических условий

В процессе труда человек вступает во взаимодействие с предметами, орудиями труда и другими людьми. Кроме того, на него воздействуют различные факторы производственной обстановки, в которой протекает труд. Все это в совокупности характеризует определенные условия труда человека. От условий труда в большей степени зависят здоровье и работоспособность человека, его отношение к труду и его результаты, поэтому улучшение условий труда придает очень большое значение.

Если системами, противодействующими воздействиям вредных факторов на организм, не обеспечиваются нормативные параметры вредных выделений в рабочей зоне, то необходимо выдавать рабочим средства индивидуальной защиты.

Многие производственные процессы сопровождаются выделением в воздух рабочей зоны различного рода загрязнений и тепловых излучений. Вредные вещества проникают в организм человека главным образом через дыхательные пути, а также через кожные покровы и слизистые оболочки.

Для защиты органов дыхания от вредных газов и паров, присутствующих в воздухе в концентрациях, не превышающих ПДК более чем в 15 раз, рекомендуется противогазовый респиратор РПГ-67.

Глаза необходимо защищать при работе с концентрированными химическими веществами, а также при эксплуатации шлифовального и полировального оборудования. Для защиты глаз пригодны полузакрытые или герметичные очки с обыкновенными или коррегирующими бесцветными безосколочными стеклами. Для защиты глаз от пыли и брызг едких жидкостей рекомендуются очки типа ЗПС-80, ЗП2-80, ЗПЗ-80. [15]

Огромное значение для нормализации воздушной среды при восстановлении гильз имеет вентиляция, с помощью которой можно достичь удаления загрязненного или нагретого воздуха из помещений и подачей в него свежего воздуха.

В зависимости от способа перемещения воздуха различают вентиляцию естественную и механическую.

При естественной вентиляции воздух поступает и удаляется через щели, окна, двери и т.п. Если перемещение воздуха производят с помощью вентиляторов, то такую вентиляцию называют механической. В зависимости от направления потока воздуха вентиляция бывает приточной и вытяжной. По зоне действия различают общеобменную, местную и смешанную вентиляции.

Местную механическую вентиляцию проектируют в случае фиксированных мест вредных выделений в конструкции оборудования или технологического процесса. У гальванических ванн, абразивно-заточного и другого оборудования, имеющего места интенсивного вредного выделения, проектируют зонты, бортовые, щелевые и другие устройства для их местного удаления. Кроме того, в помещениях с таким оборудованием проектируют общеобменную вентиляцию, чтобы уменьшить концентрацию загрязнений в окружающем воздухе.

Правильное проектирование и рационально выполненное освещение помещений на предприятии оказывает положительное влияние на работающих, способствует повышению качества продукции, благоприятствует более высокой производительности труда, обеспечению его безопасности, снижает утомляемость и травматизм на производстве, сохраняет высокую трудоспособность в процессе труда.

Учитывая это, рационально использовать смешанное освещение, в котором будет сочетаться естественное, а именно боковое односторонне освещение и искусственное (рабочее) освещение.

К рациональному освещению будут предъявляться следующие требования: соблюдение норматива освещенности, равномерное распределение светильников; в поле зрения не должна быть прямой и отраженной блеклости. Нормы освещенности для различных помещений ремонтных предприятий указаны в справочной литературе [14].

Большое влияние на самочувствие работающих оказывает шум, создаваемый оборудованием. Сильный шум вызывает перегрузку слухового аппарата, слуховое утомление, понижает внимание, воздействует на элемент центральной нервной системы, что может содействовать возникновению несчастного случая.

Причиной возникновения шума является вибрация. Для снижения вибрации, воздействующей на работающих, применяют следующие методы: ослабление вибрации в источнике, применение средств виброзащиты; расположение станков на 1-м этаже помещения, на отдельных фундаментальных плитах; применение амортизаторов (резиновой прокладки).

Одним из важнейших мероприятий является соблюдение требований техники безопасности рабочими при работе на станках: чистку, смазку, регулировку механизмов и установку деталей производить при остановленном станке с выключенным электродвигателем; измерения и другие рабочие приемы производить только при остановленном станке; запрещается работать на неисправном станке и т.д.

6.1.3 Мероприятия по обеспечению безопасности оборудования

Основными техническими средствами охраны труда являются защитные устройства.

Для предотвращения захвата, удара рабочими механизмами все виды передач различных станков и установок, используемых при восстановлении гильз должны иметь оградительные устройства - кожухи, щиты, экраны, козырьки, планки, барьеры (сплошные и сетчатые). Кроме того применяют: блокировочные устройства (механические, электронные, электрические, пневматические, гидравлические), устройства, к которым относятся системы защиты от поражения электрическим током, устройства сигнализации.

Для безопасности эксплуатации при нормальном режиме работы электроустановок необходимо обеспечить защитное заземление.

При обнаружении нагрева трущихся деталей, появлении гари или дыма станок нужно немедленно остановить и приступить к тушению пожара имеющимися средствами, вызвать пожарную команду. Загоревшийся двигатель или электропроводку необходимо тушить сухим песком или огнетушителем (углекислотным или порошковым). При значительном распространении пожара, когда его нельзя ликвидировать имеющимися на участке средствами, рабочие будут эвакуироваться через заранее предусмотренное необходимое количество дверей [14].

6.2 Безопасность труда при восстановлении гильз гальваномеханическим способом, предложенным в конструктивной разработке

В конструктивной разработке данного дипломного проекта предложено приспособление для восстановления внутренней поверхности гильз цилиндров двигателей гальваномеханическим способом. Характерной особенностью является использование разнообразных химических веществ. Работа с такими веществами создает опасность отравлений, ожогов и профессиональных заболеваний.

Вдыхание вредных веществ приводит к поражению верхних дыхательных путей и общетоксичному воздействию. Попадание кислот и щелочей на кожу может вызвать раздражение или ожог.

Наряду с химическими опасными и вредными факторами технологический процесс гальваномеханического железнения характеризуется и физическими факторами: шумом, вибрацией и др.

При восстановлении гильз гальваническими покрытиями одним из основных факторов является локальное выделение вредных веществ. Поэтому для вентиляции необходимо применять систему местной вытяжной вентиляции, не объединенной с вентиляционными системами других помещений.

Для местной вентиляции будем использовать вытяжной зонт. Размеры зонта:

м;

м;

м;

;

мм.

Размеры , , Н назначаются из конструктивных соображений.

Требуемую производительность отсоса, обеспечивающая оптимальную эффективность улавливания, находим по формуле:

,

где - предельная производительность отсоса, характеризующая полное улавливание струи;

- коэффициент, характеризующий улавливание вредных веществ. Находят по графику в зависимости от содержания вредных веществ в приточном и вытяжном воздухе (=1,3).

Относительный предельный расход отсоса [15]:

;

где - расход воздуха в струе.

м³/с;

м³/с.

Скорость истечения загрязненной приточной струи:

м/с,

где Q - производительность источника по теплоте, Вт.

м³/с

Производительность отсоса:

м³/с=3664,44 м³/ч

Принимаем вентилятор ВОК - 4,0 производительностью 4500 м³/ч, мощность электродвигателя 180 Вт.

Схема местной вытяжной вентиляции представлена в приложении 3.

Отсасываемый от оборудования и помещений загрязненный воздух должен компенсироваться поступлением такого же количества чистого воздуха. По объему отсасываемого и нагнетаемого воздуха и по производительности выпускаемых вентиляторов рассчитывают необходимое количество вентиляционных агрегатов.

Для очистки загрязненного воздуха, удаляемого вентиляторами, предусматривают специальные очистные устройства.

6.3 Обеспечение пожарной безопасности при восстановлении гильз

При восстановлении гильз могут возникнуть различные опасности в пожарном отношении. По технологии ремонта здесь используется открытый огонь при сварке; электрооборудование, склонное к воспламенению; легко воспламеняющиеся жидкости.

Опасными и вредными факторами пожара (ОФП), воздействующими на людей, являются: открытый огонь, повышенная температура окружающей среды и предметов, токсические продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода, падающие части строительных конструкций; при взрыве - ударная волна, разлетающиеся части и вредные вещества.

Участки, цехи, склады группируют по признакам пожарной опасности. Кузнечные, сварочные, термические, окрасочные разделяют несгораемыми стенами, перегородками и перекрытиями.

В ремонтных мастерских необходим один пожарный щит типа ЩП-СХ возле наиболее пожароопасного места где производятся сварочные работы. В других менее опасных местах устанавливается по одному порошковому огнетушителю вместимостью 5 л [13].

Вывод

В разделе безопасности жизнедеятельности дипломного проекта представлен анализ общих вопросов охраны труда, рассмотрены основные вредные факторы, возникающие в процессе ремонта и их влияние на организм человека, предложены мероприятия для обеспечения нормальных условий труда.

Для обеспечения безопасности оборудования предложены защитные и огорадительные устройства, чтобы исключить поражение электрическим током необходимо применение заземляющих устройств.

При соблюдении правил безопасности возникновение несчастных случаев на производстве будет минимальным.

7. Экономическое обоснование проекта

7.1 Определение экономической эффективности конструкторской разработки

Для оценки экономической эффективности конструкторской разработки необходимо рассчитать затраты на изготовление конструкции и ее балансовую стоимость, себестоимость единицы ремонтной продукции, удельные капитальные вложения и удельные приведенные затраты, коэффициент потенциального резерва эффективности конструкции, показатели снижения трудоемкости и роста производительности труда, срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, годовую экономию или дополнительную прибыль.

7.1.1 Затраты на изготовление приспособления [16]

С_к = С_м + С_п.л. + С_з.п. + С_о.п. (7.1)

где С_м - стоимость материалов (основных и вспомогательных), применяемых при изготовлении конструкции, руб.;

С_п.д. - стоимость покупных деталей, узлов, агрегатов, руб.;

С_з.п. - заработная плата с отчислениями производственных рабочих, занятых изготовлением и сборкой конструкции, руб.;

С_о.п. - общепроизводственные (цеховые) накладные расходы, руб.

1. Стоимость основных материалов определяется по выражению [7]:

С_м=, (7.2)

где M_i - масса израсходованного материала i - го вида, руб.;

Ц_i - цена одного килограмма материала 1-го вида, руб.;

Масса материала М (по видам) определяется по формуле [16];

(7.3)

где М_г - масса готовой детали, кг;

А и n - постоянные зависящие от вида материала детали, способов и методов ее изготовления, наличия механической обработки и т.д. ([16], приложение 1, 2).

Уровень цен принимается по фактическим затратам на их приобретение и доставку на ремонтное предприятие.

М₁ - масса двух ванн, кг;

М₂ - масса опорной плиты, кг;

М₃ - масса корпуса, кг;

М₄ - масса двух призм, кг;

М₅ - масса валов, кг;

М₆ - масса крышки шестерен, кг;

М₁ = 1,68 • 34^0,94 = 46,23 кг.

М₂ = 1,18 • 15^0,96 = 15,88 кг.

М₃ = 1,68 • 7^0,94 = 10,46 кг.

М₄ = 1,68 • 4,8^0,94 = 7,34 кг.

М₅ = 1,2 • 2,6^0,98 = 3,06 кг.

М₆ = 1,18 • 1,32^0,96 = 1,54 кг.

?М_i = М₁ + М₂ + М₃ + М₄ + М₅ + М₆ (7.4)

?M_i = 46,23 + 15,88 + 10,46 + 7,34 + 1,54 =81,45 кг.

Все детали конструкции кроме валов изготовлены из стали Ст3. Цена стали Ст 3 - 15 руб./кг. Валы изготовлены из стали 20. Цена - 18 руб./кг.

С_м = 81,45 • 15 + 3,06 • 18 = 1276,83 руб.

2. Стоимость покупных деталей (С_п.д.) узлов и агрегатов по ценам их приобретения с учетом затрат на их доставку составляет 3670 руб.

Покупные детали: Насос НШ-10 - 495 руб.

Насос НШ-50 - 850 руб.

Трубопровод - 320 руб.

Регулятор температуры - 1905 руб.

Доставка: 100 руб.

3. Заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке конструкции и изготовлении деталей к ней (С_з.п.), рассчитывается по формуле [16]:

С_з.п. = С_о.з.п. + С_д.з.п + С_соц (7.5)

где С_о.з.п. - основная заработная плата, руб.;

С_д.з.п. - дополнительная заработная плата, руб.,

С_соц - отчисления на социальные нужды, руб.

Основная заработная плата определяется произведением:

С_о.з.п. = (Т_из + Т_сб) • С_ч (7.6)

где Т_из - трудоемкость изготовления элементов изделия, чел.-ч;

Т_сб - трудоемкость сборки, чел.-ч:

С_ч - часовая тарифная ставка рабочих, исчисляемая по среднему

разряду, руб. С_ч = 50 руб.

Трудоемкость изготовления элементов изделия определяется на основе пооперационных расчетов. Примерная трудоемкость изготовления некоторых деталей приведена в приложениях 3 [16].

Т_из= 10,2 ч.

Трудоемкость сборки конструкции (Т_сб) определяется по выражению:

Т_сб = К_с • (7.7)

где К_с - коэффициент, учитывающий соотношения между полным и оперативным временем сборки (принимаем равным 1,08):

- трудоемкость сборки отдельных элементов конструкции.

(Приложение 4) [16].

?t_c6 = 6t₁ + 14t₂ + 2t₃ +2t₄ + 3t₅ (7.8)

где t₁ - трудоемкость завертывания винта, чел.-ч.;

t₂ - трудоемкость завертывания болта, чел.-ч.;

t₃ - запрессовка втулки, чел.-ч.;

t₄ - пригонка шпонки к валу, чел.-ч.;

t₅ - установка шестерни и муфты на вал, чел.-ч.;

?t _сб = 6 • 0,008 + 14 • 0,01 + 2 • 0,03 + 2 • 0,45 + 3 • 0,033 = 1,247 чел.-ч.

Т_сб = 1,08 • 1,247 = 1,35 чел.-ч.

С_о.з.п. = (1,35+10,2) • 50 = 577,5 руб.

Дополнительную заработную плату можно принять в размере 5… 12% от основной [16]:

(7.9)

руб.

Отчисления на социальные нужды определяются по формуле [7]:

С_соц = К_от • (С_о.з.п. + С_д.з.п.) (7.10)

где К_от - коэффициент отчислений. К_от =0,395.

С_соц = 0,395 • (577,5 + 57,5) = 250,83 руб.

С_з.п. = 577,5 + 57,5 + 250,83 = 885,83 руб.

4. Общепроизводственные расходы определяем по формуле [16]:

(7.11)

где R_oп - процент общепроизводственных расходов, R_oп = 3,8%.

руб.

С_к = 1276,83 + 3670 + 885,83 + 21,95 = 5854,61 руб.

7.1.2 Балансовая стоимость конструкции

Для определения балансовой стоимости конструкции (Б_к) к затратам на ее изготовление добавляются расходы на транспортировку, доставку и монтаж в размере 10… 12% при предположении этих расходов [16].

руб. (7.12)

Б_к = С_к + С_оп =5854,61 + 644 = 6498,61 руб.

7.1.3 Себестоимость ремонта единицы ремонтной продукции

По сравнительным вариантам (базовому и проектируемому) определяем себестоимость ремонта единицы ремонтной продукции.

1. Полная заработная плата, рабочих занятых на этой конструкции рассчитывается по формуле [16]:

С_з.п. = С_о.з.п. + С_д.з.п. + С_соц (7.13)

где С_о.з.п. - основная заработная плата, руб.

С_д.з.п. - дополнительная заработная плата, руб.:

С_соц - отчисления на социальные нужды, руб.

Основная заработная плата определяется по формуле [16]:

(7.14)

где Сч_i - часовая тарифная ставка i - го разряда, pуб. Сч_i = 34 руб. (3 разряд);

Л_i - количество работников, оплачиваемых по i-му разряду, чел.

Л_i = 1.

? - ритм выполнения операции, шт./ч.

Величина ? рассчитывается по формуле [16]:

(7.15)

где Л - количество рабочих в операции; чел.;

Т_уд - трудоемкость единицы ремонтной продукции (работы.), чел.-ч/шт.

Т_{уд п}= 1,132 чел.-ч/шт. - для проектируемого варианта

Т_{уд б} = 2,218 чел. ч/шт. - для базового варианта

руб.

руб.

Дополнительную оплату труда (С_д.з.п.) и отчисления на социальные нужды (С_соц) рассчитываем по методике, изложенной в пункте 7.1.1.

руб.

руб.

С_{соц п} = 0,395 • (38,5 + 3,85) = 16,73 руб.

С_{соц б} = 0,395 • (73,4 + 7,34) = 31,89 руб.

С_{з.п. п} = 38,5 + 3,85 + 16,73 = 59,08 руб.

С_{з.п. б} = 73,4 + 7,34 + 26,39 = 107,13 руб.

2. Амортизационные отчисления определяются по формуле [16]:

(7.16)

где Б_к - балансовая стоимость конструкции (оборудования), руб.;

а - норма амортизации, %;

Q - годовой объем работ на данной операции, шт.

руб./шт.

3. Затраты на ремонт и техническое обслуживание подсчитываем аналогично амортизационным отчислениям [16]:

(7.17)

где r - норма отчислений на ремонт и техническое обслуживание, %

(r = 6,5…10%) [9].

руб./шт.

4. Стоимость ремонтных материалов (С_р), электроэнергии (С_э), вспомогательных материалов (С_в) определяют исходя из существующих на них цен и норм расхода на единицу объема ремонтной продукции.

Стоимость электроэнергии [16]:

 (7.18)

где К_с - коэффициент спроса. К_с = 0,6;

Р_у - мощность установки по электродвигателю. Р_у = 2,8 кВт;

С - стоимость 1 кВт•ч. С = 0,8 руб.;

Ф_об - годовой фонд времени оборудования, ч. Ф_об = 1706 ч.

руб./шт.

При ремонте используются ремонтный и вспомогательный материал стоимостью: С_р = 15 и С_в = 30.

Себестоимость единицы ремонтных работ определяем, как сумму найденных слагаемых по вариантам [16]:

И = С_з.п. + А + Р + С_э + С_р + С_в (7.19)

И_п = 59,08 + 0,26 + 0,394 + 1,638 + 15 + 30 = 106,372 руб.

И_б = 107,13 + 0,26 + 0,394 + 1,638 + 15 + 30 = 154,422 руб.

7.1.4 Удельные капитальные вложения

Удельные капитальные вложения определяются по сравнительным вариантам удельных капитальных вложений [16]:

(7.20)

руб./шт.

7.1.5 Удельные приведенные затраты

Удельные приведенные затраты рассчитываются по формуле [9]:

 (7.21)

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений

(Е_н = 0,12) [16].

руб./шт.

руб./шт.

7.1.6 Показатель снижения трудоемкости, % [16]:

(7.22)

%

7.1.7 Показатель роста производительности труда, в разах [16]:

(7.23)

7.1.8 Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, лет [16]:

(7.24)

где Ц_п н Ц_б - новая и старая отпускная цена. В нашем случае равны.

г.

7.1.9 Дополнительная прибыль рассчитывается по формуле [16]:

П = [(И_б - И_п) - (Ц_п - Ц_б)/m] • Q_п (7.25)

П = (154,422 - 106,372) • 1400 = 67270 руб.

Результаты расчета заносятся в таблицу 7.1.

Внедрение данной конструкторской разработки возможно и целесообразно, так как трудоемкость восстановления внутренней поверхности гильзы снизится на 48,9%, что является очень высоким показателем. Производительность труда возрастает почти в 2 раза. Дополнительная прибыль в год составит 67270 руб.

Показатели экономической эффективности разработки

Наименование показателя	Исходный вариант	Проектируемый вариант
Балансовая стоимость, руб.	-	6498,61
Годовой объем ремонтных работ, шт.	1400 / J	1400
Трудоемкость единицы объема работ, чел.-ч/шт.	2,218	1,132
Показатель снижения трудоемкости, %	-	48,9
Показатель роста производительности труда, раз.	-	1,96
Себестоимость единицы объема работ, руб./шт.	154,42	106,37
Удельные капитальные вложения, руб./шт.	-	4,64
Годовая экономия от снижения себестоимости (или дополнительная прибыль), руб.	-	67270
Удельные приведенные затраты, руб./шт.	154,42	106,93
Ритм операции, шт./ч.	0,451	0,833
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, лет.	-	0,1

7.2 Технико-экономическая оценка проекта

Экономическая оценка проектных решений по совершенствованию технологии и организации производственного процесса проводится на основе сравнения показателей стоимости восстановления внутренней поверхности гильзы цилиндра двигателя Д-240 гальваномеханическим способом в случае износа гильзы до размеров, превышающих ремонтные и стоимостью новой гильзы.

7.2.1 Себестоимость восстановления гильзы

Себестоимость расточки гильзы

Себестоимость восстановления гильзы с учетом балансовой стоимости конструктивной разработки была посчитана в пункте 7.1.3. Но для анализа экономической эффективности необходимо знать себестоимость ремонта с учетом балансовых стоимостей всего оборудования, поэтому к себестоимости восстановления из пункта 7.1.3. прибавляются амортизационные отчисления и затраты на ремонт расточного станка модели 278.

1. Амортизационные отчисления определяются по формуле [16]:

(7.26)

где Б_к - балансовая стоимость станка модели 278, руб.;

а - норма амортизации, %;

Q - годовой объем работ на данной операции, шт.

руб./шт.

2. Затраты на ремонт и техническое обслуживание подсчитываем аналогично амортизационным отчислениям [16]:

(7.27)

где r - норма отчислений на ремонт и техническое обслуживание, %

(r = 6,5…10%) [16].

руб./шт.

7.2.2 Себестоимость гальваномеханического нанесения покрытия гильзы

1. Полная заработная плата, рабочих занятых на восстановлении гильзы [16]:

С_з.п. = С_о.з.п. + С_д.з.п. + С_соц (7.28)

где С_о.з.п. - основная заработная плата, руб.

С_д.з.п. - дополнительная заработная плата, руб.:

С_соц - отчисления на социальные нужды, руб.

Основная заработная плата определяется по формуле [16]:

(7.29)

где Сч_i - часовая тарифная ставка i - го разряда, pуб. Сч_i = 34 руб. (3 разряд);

Л_i - количество работников, оплачиваемых по i-му разряду, чел.

Л_i = 1.

? - ритм выполнения операции, шт./ч.

Величина ? рассчитывается по формуле [16]:

(7.30)

где Л - количество рабочих в операции; чел.;

Т_уд - трудоемкость единицы ремонтной продукции (работы.), чел.-ч/шт.

Т_{уд п}= 1,132 чел.-ч/шт.

руб.

Дополнительную оплату труда (С_д.з.п.) и отчисления на социальные нужды (С_соц) рассчитываем по методике, изложенной в пункте 4.5.1.

руб.

С_соц = 0,395 • (38,5 + 3,85) = 16,73 руб.

С_з.п. = 38,5 + 3,85 + 16,73 = 59,08 руб.