Технология восстановления шейки под наконечник электронасоса для молока

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

По мере увеличения наработки машин под действием нагрузок и окружающей среды искажаются формы рабочих поверхностей и изменяются размеры деталей; увеличиваются зазоры в подвижных и снижаются натяги в неподвижных соединениях; нарушается взаимное расположение деталей, что приводят к нарушению зацепления зубчатых передач, возникновению дополнительных нагрузок и вибраций; снижаются упругие и эластичные свойства, намагниченность; откладываются нагар и накипь; появляются усталостные и коррозионные разрушения и т. д. В результате перечисленных процессов отдельные детали и соединения при различных наработках теряют работоспособность.

Долговечность деталей машин зависит от выполняемых ими функций, широкого диапазона действующих нагрузок и скоростных режимов, разнообразия видов трения, используемых материалов, наличия отклонений в их свойствах, различия в допусках на размеры, качества обработки поверхностей, взаимного расположения деталей, влияния условий эксплуатации. Вот почему за срок службы машины, определяемый долговечностью базовых деталей, значительное число деталей требует замены или восстановления.

Эффективность использования машин, уровень их надежности во многом зависят от развития технического сервиса, в функции которого входят: изучение спроса сельских товаропроизводителей, информация о выпускаемой технике; снабжение машинами; монтаж и наладка реализуемой техники; обучение персонала эксплуатационников и ремонтников; обеспечение ремонтно-технологическим оборудованием, запасными частями, обменными агрегатами и материалами; выполнение технического обслуживания (ТО) и ремонта техники, поддержание ее в работоспособном состоянии в течение всего периода эксплуатации.

Одним из основных вопросов ремонтного производства является восстановление изношенных деталей.

Целью курсового проекта является ознакомление с основами технологии эксплуатации и ремонта оборудования для переработки продуктов сельскохозяйственного производства, с основами технологии восстановления изношенных деталей. Разработка технологической карты (схемы) разборки узла и технологии устранения дефектов заданной детали.

1. Назначение, устройство и описание работы электронасоса самовсасывающего для молока

Насосы применяются для транспортировки молока по трубам и перемещения его через рабочие объемы технологической аппаратуры, не обладающей собственными напорными устройствами.

По принципу действия насосы для перекачивания молока подразделяются на две группы: объемные и лопастные.

1.1 Назначение электронасоса самовсасывающего ПФ -15

Электронасос предназначен для перекачивания молока и сходных с ним по вязкости и химической активности продуктов с температурой не более 90°С и плотностью не более 1250 кг/м3.

1.2 Устройство и описание работы электронасоса

По конструкции насос центробежный, одноступенчатый, консольно-моноблочный с закрытыми лопастями рабочего колеса, самовсасывающий. В дальнейшем тексте именуется «насос». Насос устанавливается бесфундаментно. Все детали насоса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью, выполнены из нержавеющей стали и материалов, разрешенных для применения в пищевой промышленности.

Насос присоединить к трубопроводам по схеме, приведенной на рис. Трубопроводы, в особенности всасывающий, должны быть герметичными. Всасывающий трубопровод желательно делать как можно короче: чем меньше его сопротивление, тем больше производительность насоса.

На вертикальном участке трубопровода установить заливную воронку и регулирующий производительность (при необходимости) кран.

2. Пояснения к принятой схеме разборки

Трудоемкость разборочно-сборочных работ составляет свыше 50% от общей трудоемкости ремонта оборудования. Степень и технология разборки машин и оборудования зависят от их конструкции и технического состояния, вида и метода ремонта. При текущем ремонте оборудование разбирают частично, при капитальном -- полностью.

При разборке применяют различные оборудование, приспособления и инструмент: стенды, прессы, съемники, гайковерты, ключи и т.д. Многие машины, оборудование, их агрегаты при разборке закрепляют на специальных стендах, конструкция которых зависит от габаритов, массы, устройства и других параметров разбираемых объектов. Конструкция стендов должна обеспечивать безопасность и минимальную трудоемкость работ.

Общие правила разборки.

Разбираемые машины или агрегаты должны быть чистыми, для чего их подвергают наружной очистке.

Последовательность разборки должна соответствовать технологической карте или инструкции. Вначале снимают легко повреждаемые и защитные части (электрооборудование, трубопроводы, шланги, кожухи, капоты, тяги и т.п.), затем -- самостоятельные узлы и агрегаты, которые моют и разбирают на детали.

Во время разборки и ремонта запрещается разукомплектовывать детали, которые при изготовлении обрабатывают в сборе или балансируют: крышки коренных подшипников с блоком компрессора, крышки шатунов с шатунами, противовесы коленчатых валов, коленчатые валы с маховиками и др. Их метят, связывают проволокой, вновь соединяют болтами и т.д.

При разборке необходимо пользоваться съемниками, приспособлениями и инструментами, которые обеспечивают правильное центрирование деталей и равномерное распределение усилий. Не разрешается ударять стальным молотком или кувалдой по снимаемым или выпрессовываемым подшипникам, втулкам, сальникам и т.д.

Крепежные детали (болты, гайки, шайбы и т.д.) нужно укладывать в сетчатые ящики или вновь устанавливать на свои места. Нельзя разукомплектовывать соединения с резьбой повышенной точности (болты крепления крышек шатунов, маховика к коленчатому валу и др.). Во избежание появления трещин при снятии чугунных деталей, закрепленных несколькими болтами, сначала отпускают все болты или гайки на пол-оборота, а затем постепенно отворачивают полностью.

Открытые полости и отверстия, через которые внутрь детали или узла может проникнуть грязь, нужно закрывать крышками и пробками. Детали и агрегаты массой более 20 кг необходимо поднимать и перемещать подъемно-транспортными средствами с надежными захватами.

3. Описание возможных способов устранения дефектов

Описание возможных способов устранения дефекта детали следует начинать с характеристики особенностей восстанавливаемой детали.

Под восстановлением детали понимают комплекс технологических операций по устранению дефектов, обеспечивающих возобновление ее работоспособности и геометрических параметров, установленных нормативно-технической документацией. Восстановление изношенных деталей - основной путь снижения себестоимости и повышения качества ремонта машин и оборудования.

Любая деталь машины, поступившая на восстановление, как правило, имеет несколько дефектов, которые должны быть устранены, если они превышают допустимые пределы.

Детали типа «вал» чаще всего имеют следующие дефекты: изгиб валов; забоины в центровых отверстиях; износы поверхностей, на которых установлены подшипники; повреждение и износ резьбы; износы шпоночных канавок и шлицев.

Для устранения каждого из указанных дефектов можно применять несколько способов. При выборе способа необходимо учитывать следующее:

- материал и термическую обработку восстанавливаемой поверхности;

- характер и величину предельного износа поверхности;

- размеры восстанавливаемой поверхности и ее конструктивные особенности (наружная, внутренняя);

- условия работы детали в узле и др..

Учитывая выше изложенные факторы, влияющие на выбор способа восстановления, назначаем на восстановление вала насоса для перекачки охлаждающей жидкости следующие способы:

- электромеханическая обработка;

- напекания металлических порошков;

- гальваническое железнение.

Краткая характеристика возможных способов восстановления дефекта.

3.1 Электромеханическая обработка

Электромеханическая обработка - это разновидность способа восстановления деталей давлением, отличающийся локальным нагревом восстанавливаемой поверхности с одновременным деформированием разогретого участка.

Рисунок 1 - Схема восстановления детали электромеханическим способом: 1 - деталь; 2 - высаживающий инструмент; 3 - сглаживающий инструмент; dи - диаметр изношенной детали; dн - номинальный диаметр детали; dв - диаметр после высадки

Нагревание достигается пропусканием электрического тока через деформирующий инструмент. Высадка увеличивает диаметр детали, а последующим сглаживанием получают необходимый (заданный) размер. Для этого деталь устанавливают в центрах токарного станка, в суппорте которого закрепляют пружинную державку с твердосплавной пластинкой. К детали и державке подводят ток силой 300... 800 А, напряжением 1 ..5 В. При вращении детали и продольной подаче суппорта твердосплавная пластинка деформирует нагретый до температуры 800... 900°С металл. После прохода сглаживающей пластинки получают окончательный диаметр. Высаживающие пластины изготавливают из сплава Т15К6 с углом при вершине 60°. Шероховатость рабочей поверхности инструмента (пластины) должна быть не более RA = 0,04 мм. Сглаживающая пластина изготовляется из того же материала и должна иметь радиус закругления рабочей сферы 80... 100 мм.

Для подвода тока к детали на патроне устанавливают медное кольцо и медно-графитовые щетки. В качестве источника питаний используют обычный сварочный трансформатор, имеющий 3.. .4 витка независимой дополнительной обмотки проводов сечением 120 мм2. Этим же проводом подводят ток к детали и державке.

Наложение ультразвука на инструмент при сглаживании повышает качество обработки. При этом обработка ведется без подключения тока. Электромеханический способ целесообразен при увеличении диаметра детали не более чем на 0,15 мм.

Режимы электромеханической обработки приведены в таблице 1.

Табл. 1

Режимы работы	Высадка	Сглаживание
Подача, мм/об Давление инструмента, Н для сырых сталей для закаленных сталей Окружная скорость детали, м/мин Сила тока, А Число проходов	1...2 700...800 900…1200 3...8 400...500 2…4	1…1,5 300…400 300…400 5…8 350…400 1…2

Этот способ применяют для восстановления малоизношенных поверхностей валов и осей, а также как финишную упрочняющую обработку (без высадки). Его достоинствами являются простота технологии и оборудования, высокие качество и производительность, низкая себестоимость, отсутствие расхода материалов и коробления деталей и др. Он особенно эффективен в условиях перерабатывающих и небольших ремонтных предприятий. Применяют установку ОР-14136-УСХИ-ГОСНИТИ в комплекте с токарным станком

3.2 Электроконтактное напекание металлических порошков

Способ электроконтактного напекания порошков сочетает в себе ряд процессов, протекающих одновременно: прессование и спекание металлического порошка, припекание его к поверхности детали под действием давления и температуры.

Сущность способа состоит в том, что в место контакта двух токопроводящих поверхностей подается металлический порошок, который под давлением инструмента спрессовывается и под воздействием тепла, выделяемого электрическим током, и давления спекается и припекается к поверхности детали. Принципиальная схема процесса приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принципиальная схема способа электроконтактного напекания металлических порошков на поверхность деталей: 1 - трансформатор; 2 - шина; 3 - деталь; 4 - порошок; 5 - ролик медный; 6 - кран; 7 - редуктор давления; 8 - манометр; 9 - цилиндр пневматический; 10 - слой спеченного порошка

Напряжение от понижающего трансформатора 1 подается на деталь, вращающуюся в центрах или патроне станка, и на прижимной ролик. В зазор между роликом и деталью подается, например, металлический порошок ПЖЗМ 2 ( С 0,1%; Mn 0,32; Si 0,18; P 0,02; S 0,015%) размером частиц 0,16-0,071 мм, который прокатывается между медным роликом 5, охлаждаемым водой, и поверхностью детали с усилием 0,75-1,2 кН на сантиметр ролика. Процесс протекает при напряжении 0,8-1,2 В и токе 2500-4000 А (ширина ролика 15-30 мм) и 3500-5000 А (3-8 мм) на 1 см ширины ролика. Скорость напекания до 90 м/ч, шаг при напекании по винтовой линии от 0 до 0,35 ширины слоя.

Физико-химическая суть процесса заключается в том, что спекаемый и напекаемый на поверхность слой порошка нагревается за счет прохождения тока не до температуры плавления (Т ), а до температуры (0,7-0,8) Т . Спекание частиц порошка в слой и припекание слоя к основе происходят за счет диффузионных процессов и сплавления частиц порошка в отдельных контактирующих точках их поверхности.

Эта особенность процесса приводит к тому, что покрытия получаются пористыми. Заполнение маслом поры способствуют образованию устойчивой масляной пленки и уменьшению пускового момента.

Припекание можно производить на торцевые поверхности (торцы клапанов, стержни мерительного инструмента), на плоские и цилиндрические поверхности (например, шейки коленчатого вала и др.). Во всех случаях давление на порошок и подвод тока осуществляются через охлаждаемый электрод (ролик, брус, стержень).

Толщина слоя, нанесенного за один проход, зависит от диаметра детали и ролика и колеблется в пределах 0,2-1,0 мм. Возможно напекание в несколько проходов. Ширина слоя зависит от ширины ролика, но не более 35 мм за один проход.

Этот способ позволяет восстановить такие сложные детали, как коленчатые валы двигателей, и обеспечить повышение их износостойкости в 1,5-2 раза за счет создания пористого маслоемкого слоя на шейках. Недостатками способа является ограниченная толщина напекаемого слоя, сложность механизации и дозирования подачи металлического порошка.

3.3 Гальваническое железнение

Восстановление деталей гальваническими покрытиями основано на использовании явления электролиза. Свойства покрытий зависят от состава и концентрации электролита и режима электролиза (рисунок 3). При прохождении постоянного тока через электролит на аноде 1 происходит растворение металла (переход его в электролит) и выделение кислорода, а на катоде 2 (деталь) - отложение металла и выделение водорода.

Железнение выполняют в металлических ваннах, облицованных изнутри винипластом, резиной, пластикатом, полиэтиленом, асбовинилом, кислотостойкой эмалью, диабазовыми и керамическими плитками на специальной замазке. Ванны для горячего травления в серной кислоте оборудуют свинцовыми или стальными освинцованными змеевиками.

электроконтактный гальванический железнение

Рисунок 3 - Схема процесса электролиза металла: 1 - анод; 2 - катод; 3 - ванна; 4 - электролит

В качестве анодов применяют пластины из малоуглеродистой стали. Соотношение между анодной и катодной поверхностями принимается от 1 до 2. В процессе железнения стальные аноды растворяются, и на их поверхности образуется шлам. Чтобы уменьшить загрязнение электролита шламом, аноды помещают в чехлы (мешки) из кислотостойкой ткани ТСФ-9П или ткани «Хлорина». Аноды располагаются двух сторон от деталей. Расстояния между деталями и анодами должны быть одинаковыми, равными 60... 150 мм. Длина анодов не более длины покрываемой поверхности. Расстояние между деталями 70... 150 мм.

Их верхние концы необходимо размещать ниже уровня электролита на 80...100 мм, а нижние - на расстоянии не менее 150...200 мм от дна ванны. Электролит периодически рекомендуется фильтровать.

Железнение используют:

- при восстановлении малоизношенных деталей (наращивании до номинального или ремонтного размера) автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, различного оборудования;

- при исправлении брака механической обработки;

- при упрочнении рабочих поверхностей деталей из малоуглеродистой и среднеуглеродистой сталей, не прошедших в процессе изготовления термической обработки.

Для восстановления детали выбираем способ восстановления - вибродуговую наплавку . Так как этот один из наиболее распространенных способов восстановления деталей на сельскохозяйственных ремонтных предприятиях, обладает высокой производительностью (до 2,6 кг/ч), незначительным нагревом детали (до 100С), отсутствием существенных структурных изменений поверхности детали (прожога или коробления).

4. Расчет толщины слоя покрытия и припуска на обработку

Расчёт толщины слоя А материала, который необходимо нанести на заданные изношенные поверхности детали при их восстановлении, определяем с учётом износа, близкого к предельному и припуска на последующую обработку ZПР, т.е. для вала:

; (1)

где dmax - наибольший размеры вала, мм; d- размеры изношенного вала, мм.

Образуемый в процессе восстановления припуск - это слой материала, который необходим для выполнения всех технологических операций с целью получения заданного размера.

Этот припуск должен учитывать погрешности геометрической формы (отклонение от круглости, выпуклость и др.), пространственное отклонение (смещение осей, непараллельность осей, изогнутость, отклонение от взаимного расположения элементов детали), наличие дефектного слоя и погрешности при установке детали для обработки. В целом расчётная формула для определения припуска имеет вид:

(2)

где Rmax - наибольшая высота поверхностных микронеровностей после обработки, мм;

Сd - дефектный слой, мм;

- припуск, компенсирующий пространственные отклонения, мм;

- погрешности детали при обработке, мм.

Для размера 12 поверхности шейки под рабочее колесо насоса рассчитаем толщину слоя А материала, который необходимо нанести на поверхность для трёх способов восстановления (электромеханическая обработка; напекание металлических порошков; гальваническое железнение):

- электромеханическая обработка:

Rmax = 0,0063 мм; = 0,0016 мм; = 0,05 мм

- электроконтактное напекание металлических порошков:

Rmax = 0,0063 мм; Cd = 0,5 мм; = 0,0016 мм; = 0,05 мм

Zпр = 0,5 +0,0063 + 0,0016 + = 0,533 мм

мм

- гальваническое железнение:

Rmax = 0,0063 мм; Cd = 0,1 мм; = 0,0016 мм; = 0,05 мм

5. Выбор рациональной технологии восстановления детали

Износ насадки электронасоса (12 мм). Все данные для расчетов взяты из источника.

Целесообразность применения той или иной технологии определена в данном курсовом проекте по минимуму величины заработной платы.

Электромеханическая обработка.

Высадка

Частота вращения детали:

, мин-1

где V - скорость вращения детали, м/ч, V = 180 м/ч;

D - диаметр детали, мм, D = 12 мм;

мин-1.

Основное время на выполнение операции:

, мин;

где l - длина восстанавливаемой поверхности, l=21,33 мм; i - число проходов, i = 5; S - продольная подача, мм/об, S = 2 мм/об;

мин

Техническая норма времени:

, мин;

где - доля вспомогательного времени, = 0,7;

- доля дополнительного времени, = 0,09;

- подготовительно-заключительное время, мин, = 14 мин;

- число деталей в партии, = 10;

мин

Затраты на заработную плату:

, руб.;

где - тарифная ставка соответствующего разряда работы, руб./ч; =12,74 руб./ч;

руб.

Сглаживание

Частота вращения детали:

, мин-1

где V - скорость вращения детали, м/ч, V = 960 м/ч;

D - диаметр детали, мм, D = 12 мм;

мин-1

Основное время на выполнение операции:

, мин;

где l - длина восстанавливаемой поверхности, l=21,33 мм;

i - число проходов, i = 5;

S - продольная подача, мм/об, S = 2 мм/об;

мин

Техническая норма времени:

, мин;

где - доля вспомогательного времени, = 0,7;

- доля дополнительного времени, = 0,09;

- подготовительно-заключительное время, мин, = 14 мин;

- число деталей в партии, = 10;

мин.

Затраты на заработную плату:

, руб.;

где - тарифная ставка соответствующего разряда работы, руб/ч; =12,74 руб/ч;

руб.

Суммарные затраты на восстанавливаемую деталь:

руб.;

где , - затраты на заработную плату по операциям, руб.;

Кр --коэффициент, учитывающий ресурс восстановленной детали, КР=0,9…1,0;

руб.

Электроконтактное напекание металлических порошков.

Наплавка

Частота вращения детали:

, мин-1.

где V - скорость вращения детали, м/ч, V = 15 м/ч;

D - диаметр детали, мм, D = 12 мм;

мин-1

Основное время на выполнение операции:

, мин;

где l - длина восстанавливаемой поверхности, l=21,33 мм;

i - число проходов, i = 2;

S - продольная подача, мм/об, S = 3,5 мм/об;

мин

Техническая норма времени:

, мин;

где - доля вспомогательного времени, = 0,6;

- доля дополнительного времени, = 0,15;

- подготовительно-заключительное время, мин, = 10 мин;

- число деталей в партии, = 10;

мин

Затраты на заработную плату:

, руб.;

где - тарифная ставка соответствующего разряда работы, руб./ч; =14,10 руб./ч;

руб.

Черновая обработка

Частота вращения детали:

, мин-1

где V - скорость вращения детали, м/ч, V = 1200 м/ч;

D - диаметр детали, мм, D = 12 мм;

мин-1

Основное время на выполнение операции:

, мин;

где l - длина восстанавливаемой поверхности, l=21,33 мм;

i - число проходов, i = 10;

S - продольная подача, мм/об, S = 2 мм/об;

мин

Техническая норма времени:

, мин;

где - доля вспомогательного времени, = 2,0;

- доля дополнительного времени, = 0,09;

- подготовительно-заключительное время, мин, = 7 мин;

- число деталей в партии, = 10;

мин

Затраты на заработную плату:

, руб.;

где - тарифная ставка соответствующего разряда работы, руб./ч; =12,74 руб./ч;

руб.

Окончательная обработка

Частота вращения детали:

, мин-1

где V - скорость вращения детали, м/ч, V = 1000 м/ч;

D - диаметр детали, мм, D = 12 мм;

мин-1

Основное время на выполнение операции:

, мин;

где l - длина восстанавливаемой поверхности, l=21,33 мм;

i - число проходов, i = 20;

S - продольная подача, мм/об, S = 1,0 мм/об;

мин

Техническая норма времени:

, мин;

где - доля вспомогательного времени, = 2,0;

- доля дополнительного времени, = 0,09;

- подготовительно-заключительное время, мин, = 9 мин;

- число деталей в партии, = 10;

мин

Затраты на заработную плату:

, руб.;

где - тарифная ставка соответствующего разряда работы, руб./ч; =12,74 руб./ч;

руб.

Суммарные затраты на восстанавливаемую деталь:

руб.;

где , , - затраты на заработную плату по операциям, руб;

Кр --коэффициент, учитывающий ресурс восстановленной детали, КР=0,8…1,0;

руб.

Заключение

Решение по схеме разборки было принято исходя из факторов ремонтного производства, таких как: недорогое ремонтное оборудование, сокращённое время работы и невысокая квалификация рабочих. Все данные факторы прямопропорционально снижают себестоимость ремонта детали.

Принятая схема разборки приводит кратчайшую последовательность разделения деталей насоса, при этом, используются самые простые инструменты, такие как, гаечный ключ, вороток, съёмник, шпилечный ключ.

Рациональная технология восстановления была продиктована производственными обстоятельствами выполнения ремонтных работ. На ремонтном участке имеются установки: для электромеханической обработки, металлического порошка, гальванического железнения.

Рациональной, с экономической точки зрения, оказалась электромеханическая обработка.

Принятая ремонтная технология обеспечивает восстановление детали с применением минимального количества оборудования и технологической оснастки. Целесообразность применения электромеханической обработки было определено в курсовом проекте по величине заработной платы. Из всех трёх видов ремонтных работ только у выбранной технологии затраты на заработную плату минимальны.

Исходя из принятых схемы разборки и технологии восстановления, была составлена технологическая документация в виде маршрутной карты (МК) и карты эскизов электромеханической обработки.

Графическая часть содержит эскиз узла, схему разборки узла и ремонтный чертеж детали, выполненный в соответствии с ОСТ 70.0009.006-8.5.

Литература

1. Авдеев М.В., Воловик Е.Л., Ульман И.Е. Технология ремонта машин и оборудования. М. Агропромиздат, 1986.

2. Краснокутский Ю.В. Механизация первичной обработки молока. - М.: Агропромиздат, 1988.

3. Борисенко В.А. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Монтаж, эксплуатация и ремонт технологического оборудования». Челябинск, 2000.

4. Батищев А.Н., Чижикова Т.В., Голубев И.Г. и др. Монтаж, эксплуатация и ремонт технологического оборудования перерабатывающих отраслей АПК. - М.: Информагротех, 1997.

5. Черноиванов В.И., Бледных В.В., Северный А.Э. и др. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве. - М.-Чел.: ГОСТНИТИ, ЧГАУ, 2003.

Размещено на Allbest.ru

...