УДК
in process
DOI
in process
Используйте это описание для цитирования:
Cite this article as:
Тойгамбаев, С. К. Технологический процесс восстановления автомобильного бура / С. К. Тойгамбаев // Управление рисками в АПК. – 2016. – № 3. – С. 5-17.
Toigambaev SK (2016) The process of recovery automotive drill. Agricultural Risk Management 3:5-17.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ | TECHNICAL SCIENCES
Тойгамбаев С.К.
Технологический процесс восстановления автомобильного бура
Тойгамбаев Серик Кокибаевич – кандидат технических наук, профессор, кафедра «Тракторы и автомобили», факультет «Процессы и машины в агробизнесе», РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия.
E-mail: kokibaewich@yandex.ru
Аннотация
В условиях рыночных отношении между агропредприятиями, когда новые детали, особенно быстроизнашиваемые, становятся дорогостоящими, ремонт и восстановление деталей машин приобретают все большую актуальность. Одним из быстроизнашиваемых деталей является буровой инструмент автомобильных установок. К износу бурильного резца и самого забурника приводят условия его работы в агрессивной абразивной среде, вследствие этого интенсивность износа возрастает в разы. Предприятия затрачивает на покупку новых буров финансовые средства, отражающиеся в свою очередь на бюджете организации. В статье рассмотрены методы восстановления изношенного бурового инструмента в условиях предприятии и предлагается методика расчета ремонта режущей части бура.
Ключевые слова
Восстановление; износ; дефект; бур; эксплуатация.
Toigambaev S.K.
The process of recovery automotive drill
Serik K. Toigambaev – Ph.D., Professor, Department «Tractors and Cars», Faculty “Processes and Machines in Agribusiness”, RSAU – MAA named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.
E-mail: kokibaewich@yandex.ru
Annotation
In conditions of market relations between enterprises, when new parts, especially parts that are quite expensive – repair and restoration of details of machines is becoming more urgent task. One of the would-straysalive parts is drilling tools automotive-mouth facilities. To wear of drill cutter and the lead suborned the conditions of his work in aggressive abrasive environments, as a consequence, the intensity of wear increases significantly. Company spends on buying new Burro financial means, reflecting in turn on the organization's budget. The article considers the methods of recovery of the worn-out drilling tools in the conditions of the enterprise and calculation technique of repair of the cutting part of the drill.
Keywords
Restoration; deterioration; defect; drill; operation.
Текст статьи
Каждая деталь имеет одну или несколько рабочих поверхностей. При этом условия работы каждой поверхности различны, а, следовательно, и скорости их изнашивания отличаются друг от друга.
Таким образом, каждую деталь можно рассматривать как совокупность поверхностей, каждая из которых имеет свои дефекты. И хотя появление каждого дефекта можно рассматривать как случайное событие, при статистической обработке значительного объема информации об износах различных поверхностей деталей устанавливается достаточно стабильная величина повторяемости дефектов каждой поверхности.
На основании технологических характеристик способов восстановления, устанавливаются возможные способы восстановления различных поверхностей детали по технологическому критерию. Известно, что изношенные поверхности бурового инструмента могут быть восстановлены, как правило, несколькими способами. Для обеспечения наилучших экономических показателей в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее рациональный способ восстановления.
Экспертная аналитика рынка зерна: цены, логистика, урожаи, торговля. Принимайте стратегические решения на основе полных и точных данных.
Экспертная аналитика рынка зерна: цены, логистика, урожаи, торговля. Принимайте стратегические решения на основе полных и точных данных.
Так при восстановлении бурового инструмента используем следующие виды восстановления:
- для забурника бурового инструмента – железнение, ручная наплавка, газопламенное напыление;
- для лопастей бурового инструмента – наплавка в среде углекислого газа, ручная наплавка, вибродуговая наплавка.
Выбор рационального способа восстановления зависит от конструктивно-технологических особенностей деталей (формы и размера, материала и термообработки, поверхностной твердости и шероховатости), от условий ее работы (характер нагрузки, род и вид трения) и величины износа, а также стоимости восстановления.
Для учета всех этих факторов рекомендуется последовательно пользоваться тремя критериями:
-технологическим критерием или критерием применимости;
-критерием долговечности;
-технико-экономическим критерием (отношением себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).
Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой – технологические возможности соответствующих способов восстановления. Принципиальная возможность применения наиболее распространенных методов восстановления, приведена в табл. 1.
Расшифровка способов восстановления: НУГ – наплавка в среде углекислого газа, ВДН – вибродуговая наплавка, НСФ – наплавка под слоем флюса, ДМ – дуговая металлизация, ГН – газопламенное напыление, X-хромирование электролитическое, Ж–железнение электролитическое, КП – контактная наплавка, РН – ручная наплавка.
Табл. 1. Технологическая характеристика способов восстановления
После отбора способов, которые могут быть применены для восстановления той или иной изношенной поверхности бурового инструмента, исходя из технологических соображений, отбирают те из них, которые обеспечивают наибольший последующий межремонтный ресурс этих поверхностей, т.е. удовлетворяют требуемому значению коэффициента долговечности Кд.
Коэффициент долговечности Кд в общем случае является функцией трех других коэффициентов:
Кд= f ( Kи, Кв, Ксц ), (1)
где Ки - коэффициент износостойкости, Кв - коэффициент выносливости, Ксц - коэффициент сцепляемости.
Базовым автомобилем БКМ-317 является автомобиль ГАЗ-3308 с двигателем ЗМЗ 513, имеющим следующие характеристики при бурении.
Рисунок 1 – Базовый автомобиль с буровой установкой
На рис. 1 представлен базовый автомобиль с оборудованием. 1- базовый автомобиль, 2- бурильно-крюкове оборудование, 3-гидралическая система, 4-электрооборудование, 5-буровой инструмент.
Таблица 2 – Характеристики двигателя ЗМЗ 513
Ниже на рисунке 2 приведена принципиальная кинематическая схема привода бурового инструмента и кранового оборудования:
Рисунок 2 – Кинематическая схема привода бурового инструмента и кранового оборудования
Численные значения коэффициентов-аргументов определяются на основании стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановленных деталей.
Коэффициент долговечности Кд численно принимается равным значению того коэффициента, который имеет наименьшую величину.
Рисунок 3
Таблица 3 – Количество зубьев на передачах
При выборе способов восстановления применительно к деталям, не испытывающим в процессе работы значительных динамических и знакопеременных нагрузок, численное значение коэффициента долговечности определяется только численным значением коэффициента износостойкости.
Лопасти бурового инструмента: наплавка в среде углекислого газа КД = 0,85, ручная наплавка КД = 0,8, вибродуговая наплавка КД = 0,62.
Забурник бурового инструмента: железнение КД = 0,7, ручная наплавка КД= 0,8, газопламенное напыление КД=0,45.
Если установлено, что требуемому значению коэффициента долговечности для данной поверхности детали удовлетворяют два или несколько способов восстановления, выбор из них оптимального проводится по технико-экономическому показателю, численно-равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов.
Окончательному выбору подлежит тот способ, который обеспечивает минимальное значение этого отношения:
(2 ),
где Кд – коэффициент долговечности восстановленной поверхности; Св- себестоимость восстановления соответствующей поверхности, руб.
При обосновании способов восстановления поверхностей значение себестоимости восстановления СВ определяется из выражения:
СВ = Су × S, руб., (3)
где Су — удельная себестоимость восстановления, руб./дм2; S – площадь восстанавливаемой поверхности, дм2.
Лопасти бурового инструмента: наплавка в среде углекислого газа СУ = 7, ручная наплавка СУ=5, вибродуговая наплавка СУ = 9.
Забурник бурового инструмента: железнение СУ = 3, ручная наплавка СУ = 5, газопламенное напыление СУ =10.
Необходимо определить площадь восстанавливаемой поверхности:
1. Износ лопастей бурового инструмента
D = 0,5м: (4)
2. Износ забурника:
(5)
С точки зрения организации производства, чем меньшее количество способов используется для восстановления различных изнашиваемых поверхностей детали, тем меньше требуется видов оборудования, выше его загрузка, а следовательно и выше эффективность производства. В связи с этим для окончательного решения вопроса о способах восстановления изношенных поверхностей бурового инструмента в целом, производится перебор различных сочетаний способов.
Перебор начинают с минимального числа способов, а за основной принимают способ, являющийся оптимальным для наиболее изнашиваемой поверхности, т.е. поверхности, коэффициент повторяемости дефекта у которой максимальный. Если данный способ применим по техническому критерию ко всем изнашиваемым поверхностям и обеспечивает коэффициенты долговечности этих поверхностей не ниже 0,8 ( Кd 0,8 ), определяют себестоимость восстановления бурового инструмента в целом, ели бы все поверхности восстанавливали этим способом.
Если деталь нельзя восстановить одним способом, используют второй способ, являющийся оптимальным для следующей по изнашиваемости поверхности и так далее. Заканчивается анализ определением минимального значения отношения себестоимости восстановления детали оптимальным для каждой ее изнашиваемой поверхности способом к коэффициенту долговечности
(6)
где - себестоимость восстановления изношенных поверхностей детали j-м сочетанием способов, руб.; - удельная себестоимость восстановления i-ой поверхности р-м способом, руб/дм2; -площадь i-й восстанавливаемой поверхности, дм2; - коэффициент долговечности детали, восстановленной j-м сочетанием способов; n – количество изнашиваемых поверхностей (дефектов).
(7)
где - коэффициент повторяемости i-го дефекта, - коэффициент долговечности i-й поверхности, восстановленной р-м способом.
а) Себестоимость восстановления определяется:
(8)
б) Определяем отношение себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности:
(8.1)
Таблица 4 – Технико-экономические показатели восстановления
бурового инструмента
в) Разрабатывается маршрут восстановления.
Рисунок 3 – Маршрутная карта восстановления
Также определяем основные величины необходимые для нахождения дейсвующих напряжений во вращателе БКМ 317.
Находим мощность на рабочем инструменте:
(9) ..... (32)
(10)
Необходимо определить значения напряжений действующих во вращателе. Подбираем материал и вид термической обработки шестерни и колеса. Определяем действующие контактные напряжения (25).
Проверка условиий. Применяем для изготовления шестерни и колеса вращателя сталь 45Х с термообработкой – объемная закалка (HRC=55).
Определяем предел контактной выносливости:
(26)
Определяем допускаемые контактные напряжения:
(27),
Проверяем прочность зубьев по напряжениям изгиба:
(28)
Проверяется условие:
При объемной закалке предел выносливости на изгиб равен:
Допускаемые напряжения изгиба определяется формулой:
(29)
Силы действующие в зацеплении:
- окружная; (30)
- радиальная шестерни и осевая колеса:
(31)
- осевая шестерни и радиальная колеса:
(32)
Выбранный метод восстановления рабочих поверхностей бурового инструмента, является более рациональным в отличии от других применяемых методов ремонта данных деталей.
Выводы. На предприятиях эксплуатируются бурильно-крановые машины разного класса применения. Одним из проблем является частый износ бурильного инструмента. Проведенные расчеты показывают, что используя несложное технологическое оборудование можно восстанавливать изнашиваемые поверхности бура с повышением её стойкости и прочности. В результате сравнительных стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановленных деталей выявлено, что эти показатели долговечности деталей у восстановленных буровых инструментов возрастают в среднем на 7-10% по сравнению с новыми.
Источники:
1. Анурьев А.В. Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т.т. Т.1,Т.2,Т.3. 8-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001.
2. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. – 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. 200 с.
3. Руководство по эксплуатации «Машина бурильно-крановая БКМ-317». М.: ОАО «Стройдормаш», 2005. 66 с.
4. Каталог деталей «Машина бурильно-крановая БКМ–317». М.: ОАО «Стройдормаш», 2005. 50 с.
5. Тойгамбаев С.К., Шнырев А.П., Мынжасаров Р.И. Надежность технологических машин. М.: МГУП , 2008. 194 с.
6. Тойгамбаев С.К. Применение инструментальных материалов при резании металлов. М.: МГУП, 2007. 206 с.
References:
1. Anur'yev V.I. Spravochnik konstruktora mashinostroitelya: v 3-kh t. T.1, T.2, T.3. 8-ye izd., pererab. i dop. Moscow: Mashinostroyeniye, 2001.
2. Askinazi B.M. Uprochneniye i vosstanovleniye detaley mashin elektromekhanicheskoy obrabotkoy. 3-ye izd., pererab. i dop. Moscow: Mashinostroyeniye, 1989.
3. Rukovodstvo po ekspluatatsii «Mashina buril'no-kranovaya BKM-317». Moscow: OAO «Stroydormash», 2005.
4. Katalog detaley «Mashina buril'no-kranovaya BKM–317». Moscow: OAO «Stroy dormash», 2005.
5. Toygambayev S.K., Shnyrev A.P., Mynzhasarov R.I. Nadezhnost' tekhnologicheskikh mashin. Moscow: MGUP. 2008.
6. Toygambayev S.K. Primeneniye instrumental'nykh materialov pri rezanii metallov. Moscow: MGUP, 2007.
Все иллюстрации статьи | All visuals of paper