Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Анализ дефектов деталей и способы их определения в процессе эксплуатации
• 2. Анализ причин износа
• 3. Ведомость дефектов
• 4. Технологический процесс ремонта деталей
• 4.1 Анализ методов ремонта деталей
• 4.1.1 Ремонт деталей с изменением первоначальных номинальных размеров
• 4.1.2 Ремонт деталей применением компенсаторов износа
• 4.1.3 Ремонт деталей путем восстановления номинальных размеров
• 4.1.4 Восстановление утраченных механических свойств деталей
• 4.1.5 Восстановление целостности разрушенных деталей
• 4.1.6 Восстановление деформированных деталей
• 4.1.7 Ремонт деталей полиграфических машин металлизацией
• 4.1.8 Восстановление деталей склеиванием
• 4.2 Выбор методов ремонта
• 4.2.1 Восстановление деталей наплавкой и сваркой
• 4.3 Маршруты ремонта деталей
• 5. Расчетная часть
• 5.1 Расчет ремонтного размера деталей
• 5.1.1 Расчет ремонтных размеров вала
• 5.1.2 Расчет ремонтных размеров отверстия рычага
• 5.2 Расчет усилия запрессовки втулки при ремонте деталей
• 5.3 Расчет температуры нагрева (охлаждения) деталей при сборке механизма
• 5.4 Сравнение прочности деталей с ремонтными и номинальными размерами
• Заключение
• Список используемых источников

1. Анализ дефектов деталей и способы их определения в процессе эксплуатации

К дефектам механизмов и деталей относятся их износ, деформация, поломка. В большинстве случаев машины и станки выходят из строя вследствие изнашивания их деталей. Изнашивание - это процесс разрушения поверхностных слоев при трении, приводящий к постепенному изменению размеров, формы и состояния поверхности деталей.

Интенсивность изнашивания деталей в большой степени зависит от условий и режима работы; от материалов, из которых они сделаны; от температуры в зоне сопряжения; от удельных давлений и скорости скольжения (качения) сопряженных деталей; от характера смазки. Немалую роль здесь играет точность изготовления деталей и точность сборки.

Об износе деталей машины или станка можно судить по характеру их работы. Так, в машинах, имеющих коленчатые валы с шатунами, появление износа определяют по глухому стуку в местах сопряжения деталей. Шум в зубчатых передачах - признак износа профиля зубьев. При износе деталей шпоночных и шлицевых соединений глухие и резкие толчки ощущаются при изменении направления вращения, ухудшается качество выпускаемой продукции. Увеличение мертвого хода рукояток, укрепленных на винтах, сверх допустимого - свидетельство износа резьбы винтов и гаек. Об износе деталей часто судят по появившимся на них царапинам, бороздкам и забоинам, а также по изменению их формы.

Об износе подшипников качения можно судить по их температуре и характеру шума во время работы. При нормальной работе слышен слабый шум, если работа подшипников нарушена, возникают сильные шумы. Свист или резкий (звенящий) шум указывает на то, что в подшипнике нет смазки, шарики или ролики защемлены между беговыми дорожками колец. Гремящий шум означает, что на шариках, роликах или кольцах появились язвины или в подшипник попала абразивная пыль либо грязь. Глухие удары сигнализируют об ослаблении посадки подшипника на валу и в корпусе. Работу подшипника можно проверить и на ощупь, а именно наружной стороной кисти руки, которая безболезненно выдерживает температуру до 60°С. Повышенный нагрев подшипника может быть следствием защемления шариков или роликов или возникать при больших скоростях из-за отсутствия или избытка смазки.

Тугое провертывание вала свидетельствует об отсутствии соосности между ним и подшипником или о чрезмерно тугой посадке подшипника на валу или в корпусе.

При износе деталей, могут появляться вибрации, заедания, нарушения цикличности работы механизмов.

Механический износ деталей, имеющих направляющие поверхности, обычно происходит неравномерно по их длине.

Износ направляющих представлен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Износ направляющих

В результате износа нарушаются плоскостность, прямолинейность и параллельность направляющих; в некоторых случаях и перпендикулярность их к другим поверхностям.

Неравномерный износ - это результат действия на поверхность направляющих по их длине неодинаковых нагрузок.

Дефектами изношенных направляющих являются:

- общий или местный износ;

- выкрашивание;

- нарушение шероховатости поверхности.

У валов наблюдаются следующие дефекты:

- износ цапф, шпоночных пазов и шлицев, износ резьбы, потеря необходимой шероховатости поверхности;

- нарушение плотности посадки и крепления сопряженных деталей (поломка фиксирующих штифтов, винтов);

- трещина и поломка;

- скручивание и изгиб.

Износ цапф валов чаще всего вызывается:

- недостаточной смазкой или смазкой маслом с пониженной вязкостью;

- загрязнением смазки;

- повышенной вибрацией и толчками, возникающими при работе машины, которые могут быть причиной образования трещин на поверхности цапф валов или излома их;

- неправильной сборкой валов или установкой валов и подшипников;

- недостаточно качественной обработкой цапф валов.

В зубчатых передачах, изнашиваются зубья. Образуются задиры, зубья теряют форму, размеры и выламываются. Износ зубьев колес представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Износ зубьев колес

Поломка зубьев и зубчатых колес, появление трещин в спицах; ободе и ступице колес, износ посадочных отверстий и шпонок происходит по трем основным причинам:

- перегрузка зубчатой передачи;

- попадание посторонних тел в зону зацепления колес;

- неправильная сборка.

Износ резьбы у ходовых винтов, как правило, неравномерный.

Износ винта и гайки представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Износ винта и гайки

Сильнее изнашивается та часть винта, которая работает больше, то есть на которую во время работы действует больше нагрузки. Гайки ходовых винтов изнашиваются быстрее, чем винты, так как резьба гаек плохо защищена от загрязнения, ее неудобно очищать от пыли и грязи, у гайки участвуют все витки резьбы, тогда как у винта одновременно работает только небольшая часть его витков, равная числу витков гайки, кроме того, гайки в ряде случаев неудовлетворительно смазываются.

Износ резьбовых соединений проявляется следующим образом:

- изменяется профиль резьбы по среднему диаметру - увеличивается зазор;

- рабочие поверхности профиля резьбы сминаются под действием рабочих нагрузок;

дефект износ деталь ремонт

- стержень болта удлиняется в результате действия осевых рабочих нагрузок и усилия затяжки;

- изменяется под действием осевых рабочих нагрузок шаг резьбы.

Основные неисправности подшипников скольжения:

выработка внутренней поверхности, нарушение геометрической формы, царапины, задиры;

- заедание вала в подшипнике;

- загрязнение маслопроводных трубок и отверстий;

- нарушение крепления втулок и вкладышей в корпусах;

- отслоение бронзы в подшипнике;

- поломка отдельных деталей подшипника.

Выработка и задиры у подшипника скольжения представлены на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Выработка и задиры у подшипника скольжения

Неисправности подшипников качения - это вмятины и углубления, трещины, поломка тел качения и сепараторов, шелушение и отслаивание поверхностей рабочей части дорожек и элементов качения, задиры, изменение размеров подшипников, коррозия, разрушение сепаратор.

Износ ограничивает долговечность машин по разным условиям работоспособности:

- потере прочности;

- понижение коэффициента использования оборудования;

- понижение прочности вследствие уменьшения сечений и увеличения динамических нагрузок;

- повышение шума, увеличение вибрации, толчков;

- уменьшается производительность, снижается качество выпускаемой продукции, увеличивается расход электроэнергии, растут потери от брака, повышается себестоимость продукции, снижается технико-экономические показатели работы предприятия.

2. Анализ причин износа

В практике эксплутации полиграфических машин и оборудования встречаются самые разнообразные случаи разрушения деталей.

Можно выделить следующие виды разрушения материалов деталей:

· деформация и изломы;

· механический износ;

· молекулярно-механический износ;

· коррозионный износ;

· коррозионно-механический износ.

Деформация и изломы возникают при чрезмерном увеличении напряжений в материале деталей, превосходящих предел текучести или предел прочности. Остаточная деформация приводит к изменению размеров и конфигурации детали либо к аварийному разделению детали на части с полной утратой работоспособности.

Факторами, увеличивающими вероятность замедленного разрушения, являются дефекты конструкции и монтаж, некачественная термическая обработка, наличие концентраторов напряжений и др.

3. Ведомость дефектов

Обязательным условием ремонта является объективная запись состояния машины в журнале, где регистрируются все работы, выполняемые в период технического обслуживания, с описанием всех изложенных сборочных единиц и деталей, неполадок, которые должны быть устранены при очередном ремонте. Ведомость дефектов составляется механиком цеха и инженером по оборудованию. Уточнение ведомости дефектов производится на основании дефектаций деталей.

На основании ведомости определяется перечень деталей и сборочных единиц, подлежащих изготовлению или восстановлению, перечень необходимых чертежей на них, а также заявки на приобретение материалов, запасных частей, инструментов и приспособлений.

После окончания ремонта машины и сдачи ее в эксплуатацию, ведомость дефектов передается в отдел главного механика, где хранится в паспорте машины. Ведомость дефектов приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Ведомость дефектов

Наименование детали или сборочной единицы	Количество	Материал	Описание дефектов	Способ устранения дефектов
Вал	1	Сталь 45	Износ до 0,035 мм и задиры посадочных поверхностей ш 20is6	Вибродуговая наплавка с помощью обработки до размеров ш 20is6
Крышка	1	СЧ-25	Износ до 0,060 мм и задиры посадочных поверхностей ш 20Н7	Восстановление номинального диаметра с запрессовкой бронзовой втулки

4. Технологический процесс ремонта деталей

4.1 Анализ методов ремонта деталей

Современные методы восстановления деталей позволяют придавать им качества, не уступающие эксплуатационным качествам новых деталей. Часто восстановление изношенной детали экономически выгодно и благоприятно отражается на сокращении сроков ремонта.

Стоимость восстановления обычно составляет 15.40% стоимости новых деталей. Восстановление деталей способствует значительной экономии легированных и цветных металлов.

Способ ремонта изношенного вала выбирают после того, как соответствующей проверкой установят характер и степень его износа. Износ поверхностей устраняют путем их восстановления:

- до номинального размера;

- до размера, меньше номинального;

- до размера, больше номинального.

Ремонт цилиндра можно выполнить несколькими способами:

- нанесением слоя стираклира;

- наращиванием металла вибродуговой наплавкой;

- обработкой цилиндра до ремонтного размера;

- методом осталивания;

- методом напыления.

Ремонт кронштейна можно произвести следующими способами:

- методом компенсаторов;

- переводом изношенных поверхностей в ремонтный размер.

- методом заливки бронзы;

Метод ремонта с применением деталей компенсаторов износа заключается в том, что применяют устройства, компенсирующие износ детали. Восстанавливается этим методом отверстие малого диаметра, поверхность, имеющая значительный износ.

Таким образом, если при ремонте изношенная поверхность не восстанавливается до своих чертежных размеров, то приходится иметь дело с ремонтным размером рычага. В результате обработки (отверстия рычага) рычаг получает нужную форму и требуемую шероховатость.

4.1.1 Ремонт деталей с изменением первоначальных номинальных размеров

Ремонт деталей с изменением первоначальных номинальных размеров, может быть произведен следующими способам:

переводом размеров изношенной детали в ремонтные размеры,

применением деталей - компенсаторов износа.

Ремонт деталей переводов размеров в ремонтные размеры

Если при ремонте изношенная поверхность не восстанавливается до своих чертежных размеров, то приходится иметь дело с ремонтным размером детали.

Ремонтным размером детали называется размер, по которому осуществляется механическая обработка детали с сохранением первоначальной посадки, класса точности и шероховатости поверхности.

При способе ремонтных размеров основная деталь более дорогая и трудоемкая в изготовлении обрабатывается по ремонтному размеру, а сопряженная деталь заменяется новой.

Различают свободные и регламентированные ремонтные размеры.

Свободные ремонтные размеры не устанавливаются заранее, а получаются непосредственно в процессе ремонта. Обработку детали прекращают сразу после достижения нужной формы и требуемой шероховатости рабочих поверхностей. При ремонте одни и те же детали могут получить различные размеры в зависимости от величины и характера износа. Сопряженная деталь подгоняется к отремонтированной до величины свободного ее размера. В этом случае заранее изготовить детали с окончательными размерами нельзя. Поэтому приходится осуществлять - подгонку деталей по месту.

Регламентированные ремонтные размеры устанавливаются заранее техническими условиями на ремонт деталей. Недостатком регламентированных ремонтных размеров является то, что в процессе обработки приходится снимать не, только дефектный поверхностный слой металла, образовавшийся в результате износа, но и вести дальнейшую обработку до тех пор, пока не будет достигнут ремонтный размер детали. Однако важное преимущество данных размеров заключается в том, что они позволяют заранее иметь готовые детали (запасные части) и осуществлять ремонт методом частичной взаимозаменяемости.

Ремонт деталей переводом размеров в ремонтные размеры имеет следующие преимущества:

возможность многократного использования изношенных деталей;

простота ремонта основной детали;

уменьшение простоев машин в ремонту.

Способ ремонтных размеров имеет также и недостатки:

увеличение номенклатуры деталей;

необходимость изготовления новых деталей, сопряженных с деталями, обработанными по ремонтным размерам;

усложнение планирования и учета.

Способ ремонта деталей переводом размеров в ремонтные размеры не всегда приемлем, так как он влечет за собой необходимость изготовления новой сопряженной детали.

4.1.2 Ремонт деталей применением компенсаторов износа

Долговечность полиграфических машин, возможность сокращения объемов ремонтных работ во многом зависит от того, применяются: ли устройства, компенсирующие износ деталей.

Этими устройствами чаще всего являются детали - компенсаторы. Дополнительные детали, компенсирующие износ, основных деталей полиграфических машин, называются деталями-компенсаторами.

Детали-компенсаторы применяют при восстановлении:

отверстий малого диаметра,

поверхностей; имеющих значительный износ,

плоских поверхностей большой протяженности,

поверхностей, механические свойства которых должны быть выше, чем при наплавке металла.

Компенсаторы износа применяют и при необходимости увеличить размеры деталей в связи с тем, что сопряженные с ними другие детали в процессе ремонта потеряли первоначальные размеры.

Используя детали - компенсаторы, можно сохранить в соединениях частично изношенные детали, не нарушая точности этих соединений.

Компенсаторы износа изготовляют в виде различных втулок, гильз, колец, резьбовых ввертышей, зубчатых венцов колес и т.д. представленных на рисунке 3.1.

Существуют детали - компенсаторы сменные и подвижные. Сменные компенсаторы износа устанавливают в сопряжении, в котором износ появился к моменту ремонта.

Рисунок 4.1 - Ремонт деталей применением компенсаторов износа.

1 - компенсаторы износа.

4.1.3 Ремонт деталей путем восстановления номинальных размеров

Ремонт деталей путем восстановления номинальных размеров, может быть выполнен следующими способами:

анаплавкой (дуговой, газовой, виброконтактной, элек - трошлаковой),

металлизацией (электрической или газовой),

электролитическими методами наращивания (хромированием, осталиванием),

заливкой (баббитом, бронзой),

гильзованием,

пластической деформацией (осадкой, раздачей, обжатием и т.д.),

наращиванием пластмассами,

электроискровой обработкой и др.

Восстановление тем или иным способом, изношенные поверхности деталей затем подвергают механической обработке с выдерживанием первоначальных размеров, посадок, классов точности и шероховатости поверхностей в соответствии с рабочими чертежами и техническими условиями.

4.1.4 Восстановление утраченных механических свойств деталей

Восстановление утраченных механических свойств деталей производится в тех случаях, когда детали должны обладать какими-либо специальными свойствами (например, твердостью, упругостью и др.), но в результате длительной работы частично или полностью их утратили. Иногда эти же свойства придаются деталям, которые их до этого не имели, но, как показала практика эксплуатации, должны иметь.

Для восстановления утраченных механических свойств деталей в ремонтном производстве применяются электродуговая и газовая наплавка твердыми сплавами, различные виды термической и химикотермической обработки, электроискровая обработка и ряд других процессов.

4.1.5 Восстановление целостности разрушенных деталей

Восстановление целостности разрушенных деталей применяется в случаях, когда по тем или иным причинам замена деталей невозможна. Для восстановления используются различные способы механического соединения частей детали, сварка, склепывание и другие процессы.

4.1.6 Восстановление деформированных деталей

Детали, имеющие деформации изгиба, скручивания и т.п., восстанавливаются правкой с последующей механической обработкой.

4.1.7 Ремонт деталей полиграфических машин металлизацией

Сущность процесса металлизации состоит в следующем: металл, расплавленный электрической дугой и распыленный струей сжатого воздуха под давлением до 6 ат, покрывает поверхность деталей мельчайшими частицами величиной 15.20 мкм. Эти частицы, ударяясь на большой скорости (100.250 м/сек) о металлизируемую поверхность, сцепляются с ней, образуя сплошное покрытие.

Последовательным наслаиванием распыленного металла можно получить покрытие с толщиной слоя 0,03. - 10 мм и более.

С помощью металлизации можно:

восстанавливать изношенные плоские, наружные и внутренние цилиндрические поверхности;

заделывать трещины на корпусных деталях;

покрывать алюминием поверхность детали с целью повышения жаростойкости.

В отличии от наплавки при металлизации деталь нагревается лишь до 50.70°С. При этой температуре материал детали не претерпевает структурных изменений. Этим определяется возможность нанесения распыленного металла на легкоплавкие и легковоспламеняющиеся материалы (стекло, ткани и др.). Высокая твердость покрытий достигается применением легированного исходного металла или специальных пластмасс.

Отличием покрытий, полученных металлизацией, является пористоть, которая составляет 8.14% от объема покрытий.

К достоинствам металлизации можно отнести следующие:

структура основного металла восстанавливаемой детали не изменяется, так как температура ее не повышается больше 70°С, не возникает внутренних напряжений и коробления детали

технологический процесс металлизации достаточно прост и экономически эффективен;

наращиваемый слой достаточно пористый и хорошо удерживает смазку, что обеспечивает повышенное сопротивление его износу;

применением проволоки из высокоуглеродистых и легированных сталей можно значительно повысить твердость наращиваемого слоя.

Недостатки процесса металлизации:

прочность связи напыленного металла с основным металлом детали в значительной мере зависит от качества подготовки поверхности;

поверхности изношенных деталей, обладающих повышенной твердостью, трудно поддаются механической обработке перед металлизацией, в частности, при подготовке поверхности не получить рваной резьбы;

напыление слоя металла в отверстиях деталей не дает прочного сцепления с основным металлом;

нельзя восстанавливать напылением слоя металла профиль зубьев изношенных зубчатых колес;

в процессе напыления деталей цилиндрической формы средних и малых диаметров происходят значительные потери металла.

Металлизация находит все более широкое применение при ремонте деталей полиграфических машин.

4.1.8 Восстановление деталей склеиванием

Этим способом заделывают трещины в корпусных деталях и накладывают заплаты, устраняют забоины и ликвидируют задиры на направляющих поверхностях оборудования, устанавливают детали - компенсаторы износа цапф валов, восстанавливают резьбовые соединения, ремонтируют колодочные и конусные фрикционные муфты, восстанавливают изношенные отверстия шкивов и маховиков, выполняют много других работ. Клеевой шов непроницаем, не разрушается от воздействия кислорода воздуха, воды, минеральных масел и сохраняет свою прочность при температуре до 60.100°С. Склеенные детали можно обрабатывать на металлорежущих станках с применением охлаждающей жидкости и всухую, подвергать хромированию, осталиванию, металлизации.

4.2 Выбор методов ремонта

Чтобы выбрать способ восстановления или упрочения детали, необходимо знать сроки службы новых и восстановленных деталей.

Целесообразность применяемого способа восстановления и упрочения детали в каждом отдельном случае зависит от ряда факторов:

условия работы деталей сопряжения в машине;

характер сопряжения (подвижная или неподвижная посадка);

величина и характер действующих нагрузок, скорость взаимного перемещения деталей сопряжения, условия смазки;

величина и характер износа;

прочность детали к моменту ремонта;

требования технических условий на восстановление;

конструкция, материал и термическая обработка;

наличие ремонтных средств;

количество однотипных деталей, подлежащих одновременному восстановлению.

Основным показателем оценки экономической эффективности восстановления изношенных деталей и определения целесообразности применения того или иного способа восстановления и упрочения служит относительная себестоимость, т.е. себестоимость восстановления деталей, отнесенная к сроку службы ее после ремонта.

Целесообразным считается тот способ восстановления и упрочения детали, который полностью восстанавливает техническую характеристику детали, при этом стоимость восстановления ниже стоимости изготовления новой детали, а сроки восстановления короче.

При наращивании слоя толщиной, измеряемой в сотых долях миллиметра, лучше всего применять электролитическое покрытие хромом; для слоя 1,5.2,0 мм - осталивание; для слоя толщиной 10.12 мм - металлизацию.

Если допустима деформация детали, то наращивание может вестись электродуговой наплавкой вручную, автоматической наплавкой под слоем флюса.

При работе детали в коррозийной среде применяют электрическое покрытие хромом, а в среде, благоприятной для развития механического (абразивного) износа, применяют электродуговую наплавку твердым сплавом.

Если деталь испытывает ударную нагрузку, то применяют электродуговую наплавку; в этом случае металлизация имеет ограниченное применение.

4.2.1 Восстановление деталей наплавкой и сваркой

Наплавка - нанесение расплавленного металла на поверхность детали, нагретую до температуры плавлении. Наплавка применяется для восстановления размеров, а также для повышения твердости и износостойкости рабочих поверхностей деталей.

Вес наплавляемого металла обычно незначителен по отношению к весу детали. Это объясняется тем, что у детали изнашивается, как правило, небольшой слой и наплавкой необходимо или восстановить его, или создать стойкий против износа слой.

Процесс наплавки отличается высокой экономичностью.

Выбор марки наплавочного материала производится в соответствии с условиями работы восстанавливаемых деталей и особенностями применяемого метода наплавки.

Слой метала, полученный наплавкой, прочно соединяется с основным металлом вследствие образования металлической связи.

Способы наплавки определяются, в основном, применяемым способом сварки и могут быть ручными и механизированными.

Способы ручной наплавки не обеспечивают стабильности процесса, являются малопроизводительными и характеризуются тяжелыми условиями труда. Наплавка вручную применяется в основном в мелких типографиях или в условиях, когда деталь имеет сложную конфигурацию и в этом случае не удается применить механизированный способ наплавки.

Сварка применяется для соединения поломанных деталей, а также для устранения дефектов, как трещины, отколы, пробоины и т.п. Сварка может быть осуществлена газовым племенем или электрической дугой. Сваркой быстро, дешево и надежно восстанавливают сложные и ответственные детали полиграфических машин (цилиндры печатных и красочных аппаратов, станины, стенки, валы и др. детали).

Широко применяются следующие способы, механизированной наплавки деталей:

электродуговая наплавка под слоем флюса,

наплавка открытой дугой,

вибродуговая наплавка

Вибродуговая наплавка применяется для восстановления требуемых размеров детали и придания заданных свойств ее поверхности путем подбора химического состава и структуры наплавляемого металла.

Вибродуговая наплавка, кроме высокой производительности, обеспечивает исключительно малую зону термического воздействия. Нагрев детали во время наплавки не превышает 90°С.

Сущность вибродуговой наплавки состоит в следующем. Электрод с помощью специального устройства вибрирует, периодически касаясь наплавляемой детали. В момент короткого замыкания конец электрода плавится, и расплавленный металл переносится на деталь

Применяемое при наплавке охлаждение способствует быстрому затвердению металла в зоне контакта. Наиболее высокая температура в этом случае будет на электроде рядом - с застывшим металлом.

Для вибродуговой наплавки используется постоянный ток, вырабатываемый генератором 10 (рис.4.2). Сила тока регулируется дросселем 9 (РСТЭ-24 или РСТЭ-34). Вибратор - электрода состоит из качающегося рычага 3 и электромагнита 4, питаемого переменным током. Пружины 8 способствуют созданию устойчивых колебаний рычага. Электродная проволока проходит через мундштук 2, укрепленный на качающемся рычаге. Автоматическая подача проволоки из кассеты 6 производится роликовым механизмом 5, приводимым в действие электродвигателем 7.

В зону наплавки охлаждающая жидкость подается насосом 1 по шлангу. Охлаждающая жидкость защищает металл от окисления кислородом воздуха, уменьшает зону термического воздействия, способствует быстрому формированию шва, повышает твердость наплавленного елея.

Наплавляемая деталь устанавливается в центрах токарного станка. Головку для вибродуговой наплавки монтируют на суппорте вместо резцедержателя. В процессе наплавки деталь вращается со скоростью 0,2.0,4 м/мин. Каретке суппорта с головкой сообщается продольная подача 2.3 мм/об.

На рисунке 4.2 представлена схема установки вибродуговой наплавки.

Рисунк 4.2 - Схема установки вибродуговой наплавки

Вибродуговая наплавка применяется для восстановления изношенных цилиндрических поверхностей. Толщина, слоя, наплавляемого за один проход, составляет 0,5 - 3,5 мм и зависит от диаметра электродной проволоки, который принимается равным 1,5 - 2,5 мм.

Технологический процесс вибродуговой наплавки включает:

подготовку изношенной поверхности детали,

наплавку слоя металла или сплава,

механическую обработку.

Подготовка деталей под вибродуговую наплавку предусматривает выполнение следующих операций:

очистку детали от грязи, ржавчины и масел;

механическую обработку деталей с неравномерным износом для придания наплавляемой поверхности правильной геометрической формы; местные дефекты на наплавляемой поверхности (выбоины, вмятины) глубиной более 2 мм заделывают электродуговой сваркой;

изоляцию поверхностей детали (отверстий, пазов), которые не подлежат наплавке путем постановки медных, графитовых или стальных вставок.

Для удаления вставок после наплавки они должны выступать над поверхностью детали на величину несколько большую толщины наплавляемого слоя.

Механическая обработка после вибродуговой наплавки для получения требуемых размеров, классов точности, посадок и шероховатости поверхностей деталей производится точением твердосплавными режущими инструментами и шлифованием.

Вибродуговая наплавка находит широкое применение в ремонтном деле благодаря следующим своим достоинствам:

малая величина деформации деталей;

возможности получения относительно твердых слоев без термической обработки (HRC38.56);

высокое качество наплавляемого слоя;

высокая производительность процесса.

Недостатками вибродуговой наплавки являются:

наличие микротрещин в наплавляемом слое и неравномерна его твердость.

4.3 Маршруты ремонта деталей

Маршруты ремонта составляются на основании ремонтных документов-карт ремонта приведенных в приложениях А, Б, В, Г и сводятся в таблицы 4.1, 4.2,

Таблица 4.1 - Маршрут ремонта вала путем восстановления номинального размера методом наращивания слоя металла вибродуговой наплавкой

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Приспособление
005	Очистка	Ванна моечная
010	Токарно-винторезная	Плита поверочная	Поводковый патрон; центр
015	Дефектация	16К20	Призма
020	Токарно-винторезная	16К20	Поводковый патрон; центр
025	Вибродуговая наплавка	Установка для вибродуговой наплавки
030	Токарно-винторезная	16К20	Поводковый патрон; центр
035	Кругло-шлифовальная	3У133	Центра; люнет
040	Слесрная	Тиски
045	Контрольная	Плита поверочная	Призма

Таблица 4.2 - Маршрут ремонта вала методом перевода в ремонтный размер

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Приспособление
005	Очистка	Ванна моечная
010	Токарно-винторезная	16К20	Поводковый патрон; центр
015	Дефектация	Плита поверочная	Призма
020	Токарно-винторезная	16К20	Поводковый патрон; центр
025	Кругло-шлифовальная	3У133	Центра; люнет
030	Контрольная	Плита поверочная	Призма

Таблица 4.3 - Маршрут ремонта рычага путем восстановления номинального размера методом запрессовки втулки - гильзованием

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Приспособление
005	Очистка	Ванна моечная
010	Дефектация	Плита поверочная	Призма
015	Горизонтально-расточноа	2М614	Приспособление для установки и закрепления
020	Токарно-винторезная (для втулки)	16К20	Патрон самозажимной 3-х кулачковый
025	Круглошлифовальная (для втулки)	3А110В	Оправка; центра
030	Слесарная	Верстак, пресс
035	Горизонтально-расточноа	2М614	Приспособление для установки и закрепления
040	Контрольная	Плита поверочная	Призма

Таблица 4.4 - Маршрут ремонта рычага методом перевода в ремонтный размер

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Приспособление
005	Очистка	Ванна моечная
010	Дефектация	Плита поверочная	Призма
015	Горизонтально-расточная	2М614	Приспособление для установки и закрепления
020	Контрольная	Плита поверочная	Призма

5. Расчетная часть

5.1 Расчет ремонтного размера деталей

5.1.1 Расчет ремонтных размеров вала

Из таблиц (справочник [1] с.289 ч 292) выбирают допуск на вал и отверстие в соединении ш20 . Вал - ?20 is6 (), отверстие - ?20 Н7 (+0,021).

Ремонтный размер вала , мм определяется по формуле ([2], с 119 формула (32)):

- г, (5.1)

где - номинальный диаметр вала, мм; = 20 мм согласно заданию;

г - ремонтный интервал, мм г = 0,36 мм (определяют по формуле (5.2)).

Ремонтный интервал, г, мм определятся по формуле ([1], с.120 формула (5.4)):

(5.2)

Где д_В - предельный износ вала, мм; д_В = 0,03 мм ([2] с.78 таблица 16);

- припуск на шлифовку вала, мм; = 0,15 мм ([2] с 134 приложение 12).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (5.1) получено:

г = 2 Ч (0,03 + 0,15) = 0,36 мм, 20 - 0,36 = 19,64 мм.

Принимаем ремонтный размер вала ш19,64 мм.

5.1.2 Расчет ремонтных размеров отверстия рычага

Ремонтный размер отверстия D, мм определяется по формуле ([2], с 119):

, (5.3)

где - номинальный диаметр отверстия, мм; = 20 мм согласно заданию;

г - ремонтный интервал, мм г = 0,44 мм (определяют по формуле (5.4)).

Ремонтный интервал, г мм определятся по формуле ([1], с.120 формула (5.4)):

(5.4)

Охватываемая деталь совершает вращательное движение, следовательно, отвер стие изнашивается только с одной стороны, потому предельный износ отверстия, мм определяется по формуле ([1], с.82)

= 0,5 , (5.5)

где - предельный зазор изношенных соединений вал - подшипник скольжения, мм; мм выбирается из ([2] с.77 таблица 15);

- предельный номинальный зазор в соединении вал - подшипник скольжения, мм; определяется (5.6);

предельный износ вала, мм; = 0,06 мм выбирается из ([2] с.78 таблица 16);

Для минимального зазора в соединении вал - подшипник скольжения используют формулу ([2], с.83):

, (5.6)

- максимальный предельный размер отверстия, мм; = 20,021 мм согласно заданию;

- минимальный предельный размер вала, мм; = 19,9935 мм согласно заданию.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (5.6) получено:

= 20,021 - 19,9935 = 0,028 мм.

Схема допусков и посадок с зазором представлена на рисунке 5.1

Рис. 5.1.

По ([2] с.78 таблица 16) выбирают предельный износ вала = 0,06 мм.

По ([2] с.77 таблица 15) выбирают предельный номинальный зазор в соединении вал - подшипник скольжения = 0,2 мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (5.5) получено:

.

По ([2] с.134 приложение 12) выбирают припуск на шлифовку отверстия = 0,15 мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (5.4) и (5.3) получено:

мм,

= 20+0,42 = 20,42 мм.

Принимаем ремонтный размер отверстия 20,42 мм.

5.2 Расчет усилия запрессовки втулки при ремонте деталей

Определим усилие запрессовки бронзовой втулки длиной L=20 мм и внешним диаметром 28r6 мм в чугунный рычаг 28H7, если шероховатость сопряженных поверхностей = 1,25 мкм.

Схема полей допусков соединяемых деталей показана на рисунке 5.2

Рисунок 5.2 - схема допусков и посадок с натягом

Условия запрессовки втулки:

Материал втулки - бронза;

Материал рычага - чугун;

Длина втулки 20 мм;

Размер сопрягаемых поверхностей 28;

Шероховатость сопрягаемых поверхностей = 1,25 мкм.

Усилие запрессовки втулки , Па определяется по формуле ([2], с.90, формула (5.7)):

(5.7)

Где f - коэффициент трения при запрессовке, f = 0,1 ([2], с.92, таблица 21);

Р - напряжение сжатия контактной поверхности, Па, определяется формулой (5.9);

D - диаметр поверхности сопряжения, мм; D = 28 мм согласно заданию;

L - длина поверхности сопряжения, м; L = 20 мм согласно заданию.

Напряжение сжатия контактной поверхности Р, кН определяется по формуле ([2], с.90, формула (5.8)):

, (5.8)

Где Nmax - максимальный расчетный натяг, м; расчет выполняется по формуле 5.11;

л - поправочный коэффициент на шероховатость; расчет выполняется по формуле 5.10;

Е₁ - модуль упругости бронзовой втулки, Па; Е₁ = 1,2Ч1011 Па ([2], с.93, таблица 22);

Е₂ - модуль упругости чугунного рычага, Па; Е₁ = 1,4Ч1011 Па ([2], с.93, таблица 22);

С₁ - коэффициенты учитывающие отношение диаметров сопряженных деталей и материал, из которого они сделаны; С₁ = 2,59 ([2], с.91 - 92, таблица 20);

С₂ - коэффициенты учитывающие отношение диаметров сопряженных деталей и материал, из которого они сделаны; С₂ = 3,17 ([2], с.91 - 92, таблица 20);

D - диаметр поверхности сопряжения, мм; D = 28 мм согласно заданию.

Максимальный натяг в сопряжении определяют по формуле ([2], с.90):

, (5.9)

где - максимальный диаметр вала, м; = 28,041 мм согласно заданию;

- минимальный диаметр отверстия, м; = 28 мм согласно заданию.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (5.9) получено:

м

Поправочный коэффициент на шероховатость определяют по формуле ([2], с.91):

(5.10)

где средне арифметическое отклонение профиля сопрягаемых поверхностей, м; м.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (5.10) получено:

л= 5 (1,25+1,25) = 12,5 мкм = 1,25 Ч 10^-5м.

По таблице 20 ([2], с.91 - 92) выбирают С₁ и С₂.

Коэффициент С₁, определяется в соответствии со значением отношения наружных и внутренних диаметров детали. В нашем случае это вал с размерами d_o = 20 мм и D = 28 мм:,

Следовательно С₁ соответствует значению C₁ = 2,59.

При определении коэффициента С₂, охватываемой деталью является чугунный рычаг с размерами D = 28 мм, и D₁ = 40. Тогда отношение наружных и внутренних диаметров будет равно:

Следовательно С₂ соответствует значению С₂ = 3,17.

Из таблицы 22 ([2] с.93) выбирается модуль упругости втулки Е₁ и рычага и Е₂: Е₁ =1,2Ч10¹¹Па, Е₂ = 1,4Ч10¹¹Па.

Из таблицы 21 ([2], с 93) выбирают коэффициент трения при запрессовке втулки: л= 0,1

Подстановкой указанных выше значений в формулу (5.8) и (5.7) получено:

Па.

кН

5.3 Расчет температуры нагрева (охлаждения) деталей при сборке механизма

Сборка деталей с гарантированным натягом осуществляется прессованием с нагревом охватывающих деталей или охлаждением охватываемых. Охватывающей деталью является кронштейн, поэтому в данном случае используют охлаждение охватываемой детали - втулки. Размер сопряженных деталей ?28. Следует учесть, что при переносе охлажденная деталь нагревается, поэтому температуру охлаждения понижаем на 20 - 30%.

Температуру охлаждения втулки при ее установки в стенку определяют по формуле ([2], с.95):

, (5.11)

где t_СБ - температура помещения сборочного цеха, принимаем равной 20 С ⁰;

N_max - максимальный натяг в соединении, мм; N_max = 0,041 мм определен по формуле (5.9);

S_{СБ -} необходимый зазор при сборке, принимается равным минимальному зазору обеспеченным посадкой Н7/r6; определяется по формуле (5.12);

коэффициент линейного сжатия при охлаждении; = 15/1 С^о Ч 10⁶ ([2], с.95 таблица 24);

D - номинальный диаметр посадочной поверхности сопряжения, мм;

D = 28 мм.

(по чертежу),

При охлаждении втулка уменьшается, образуя минимальный зазор в сопряжении. Такой зазор обеспечивается посадкой Н7/r6 с предельным отклонением размеров для 28H7 (+0,021) и 28r6 ().

Минимальный зазор в сопряжении определяют по формуле ([2], с.91):

, (5.12)

где - минимальный зазор в сопряжении, мм;

- минимально допустимый диаметр отверстия (рычага), мм;

- максимально допустимый размер вала (втулки), мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (5.12) и (5.11) получено:

,

5.4 Сравнение прочности деталей с ремонтными и номинальными размерами

Детали ремонтируют таким способом, чтобы не ухудшились их прочностные характеристики. После ремонта прочностные характеристики деталей недолжны ухудшиться. Отремонтированная деталь должна выдерживать возникающее в ней напряжение, при нагружении во время работы механизма.

Шейки цилиндра консольно нагружены и при приложении силы Р, допустимое напряжение , кН определяется по уравнению ([3], c.121 по формуле (5.6)):

, (5.13)

Где

М_Р - максимальное напряжение цапфы вала;

d - диаметр цапфы вала, мм.

Расчетное напряжение при номинальном диаметре , кН определяется по уравнению ([3],c121 (5.7)):

, (5.14)

Где р - приложенная сила;

l - длина цапфы вала, мм;

d_{H -} номинальный диаметр шейки вала, мм.

Максимальное напряжение , кН при минимальном диаметре цапфы определяется по формуле ([3],c121 (5.7)):

, (5.15)

Рассматривая отношение максимального и минимального напряжения, получим:

, (5.16)

откуда, после сокращения получим:

, (5.17)

Следовательно, предельный номинальный диаметр шейки вала будет равен:

, (5.18)

Допустимое уменьшение диаметра шейки вала не должно превышать 10%. Подставляя это значение, получим:

d_min = d_max Ч 0,9 = 20 Ч 0.9 = 18 мм

Отремонтированный вал имеет диаметр - 19,64 мм, значит, вал удовлетворяет условиям прочности.

Заключение

При выполнении курсового проекта была проведена дефектация деталей, составлена ведомость дефектов, в которой было принято решение целесообразности ремонта. Кроме того, составлены технологические карты ремонта на две детали двумя способами ремонта:

ремонт деталей переводом в ремонтные размеры;

ремонт деталей путем восстановления номинальных размеров.

Проведен анализ прочностных характеристик деталей с номинальными и ремонтными размерами.

В результате ремонта некоторое изменение прочностных характеристик деталей, существенного влияния на работу узла не оказывают.

Зазоры в соединениях в результате ремонта, доведены до номинальных.

На основании выше изложенного можно сделать вывод, что в результате ремонта повысилась точность и надежность работы узла, кроме того, уменьшился шум.

Список используемых источников

1. Антонов В.Н. Дипломное проектирование в полиграфическом колледже. - РПК, 2003.

2. Чехман Я.И. Печатные машины. М.: Книга, 1987. - 304 с.

3. Волков П.Н. и др. Ремонт полиграфического оборудования. - М.: Книга, 1982. - 264 с.

4. Воронкин Ю.Н. и др. Методы профилактики и ремонта промышленного оборудования. - М.: Академия, 2005. - 240 с.

5. Антонов В.Н. Ремонт и монтаж полиграфического оборудования (части 1 и 2) - М: МПИ, 1980. - 139 с.

6. Технический паспорт машины.

7. Ермолин С.Н. и др. Положение о техническом обслуживании и ремонте оборудования полиграфических предприятий. - М.: Книжная палата, 1990. - 272 с.

Размещено на Allbest.ru