Критерии выбора рационального способа восстановления

Лекция 9 Критерии выбора рационального способа восстановления Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой — технологические возможности соответствующих способов восстановления. Принципиальная возможность применения десяти наиболее распространенных методов восстановления приведена в табл. 1. На основании технологических характеристик способов восстановления устанавливают возможные способы восстановления различных поверхностей детали по технологическому критерию. Для дальнейшего сокращения числа возможных способов восстановления применяют критерий долговечности, в соответствии с которым отбирают для последующего анализа только те из них, которые обеспечивают межремонтный ресурс восстановленной поверхности детали не ниже минимально допустимого. При выборе рационального метода восстановления по критерию долговечности обычно пользуются коэффициентом долговечности КД, который определяется из выражения где Тв — ресурс восстановленной поверхности детали; Тн — ресурс одноименной поверхности новой детали. В общем случае коэффициент долговечности КД является функцией трех переменных: где КИ — коэффициент износостойкости; Ка — коэффициент выносливости; КСЦ — коэффициент сцепляемости. Численные значения коэффициентов-аргументов определяют на основании стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановленных деталей. 1 Таблица 1 Технологические характеристики способов восстановления изношенных поверхностей Ж экп Сталь, ковкий и серый чугун Все материалы 50 30 30 30 12 10 10 40 40 60 40 30 0,5 1,5 0,3 0,3 0,3 0,05 0,1 0,1 1,0 0,05 Максимальная толщина наносимого покрытия, мм 3,5 3,0 5,0 3,0 1,5 3,0 0,3 1,5 1,5 6,0 0,12 Применимость способа по отношению к деталям, испытывающим знакопеременные нагрузки Да Да Да Да Да Да Да Да Нет 0,5 Нет Минимальная толщина наносимого покрытия, мм Нет Минимальный внутренний диаметр поверхности, мм 5 эмо X Сталь, ковкий и серый чугун 15 Сталь ПН Все материалы 15 Наружные и внутренние цилиндрические Наружные цилиндрические гн Все материалы Минимальный наружный диаметр поверхности, мм PH ДМ Все материалы Наружные цилиндрические, плоские Все материалы НСФ Сталь Виды поверхностей, по отношению к которым применим данный способ Наружные и внутренние цилиндрические, плоские вдн Сталь Вид металлов и сплавов, по отношению к которым применим способ НУГ Наименование характеристик Сталь Условные обозначения способов восстановления 2 Примечание. 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; ЭКП — электроконтактная приварка металлического слоя; PH — ручная наплавка; ЭМО — электромеханическая обработка; ПН — плазменное напыление или наплавка. Коэффициент долговечности КД численно принимают равным значению того коэффициента, который имеет наименьшее значение. Так, при выборе способа наплавки применительно к деталям, не испытывающим в процессе работы значительных динамических и знакопеременных нагрузок, численное значение коэффициента долговечности определяется только численным значением коэффициента износостойкости, а для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок, решающим признаком может оказаться коэффициент выносливости. Для деталей, восстановленных методами электролитического осаждения металлов и методами газотермического напыления (ДМ, ГН и ПН) и работающих также в условиях динамических нагрузок, решающим признаком может оказаться коэффициент сцепляемости. Примерные значения коэффициентов износостойкости, выносливости и сцепляемости, определенные по результатам исследований для наиболее распространенных методов восстановления, приведены в табл. 2. Таблица 2 Способ восстановления Наплавка в среде углекислого газа Вибродуговая наплавка Наплавка под слоем флюса Дуговая металлизация Газопламенное напыление Плазменное напыление Хромирование (электролитическое) Железнение (электролитическое) Электроконтактная наплавка (приварка) металлического слоя Ручная наплавка Электромеханическая обработка Обработка под ремонтный размер Установка дополнительной детали Пластическое деформирование Значения коэффициентов износостойкости выносливости сцепляемости 0,85-1,1 0,9-1,0 1,0 0,85-1,1 0,62 1,0 0,9-1,2 0,82 1,0 1,0-1,3 0,6-1,0 0,6-0,8 1,0-1,3 0,6-1,0 0,6-0,8 1,0-1,5 0,7-1,0 0,6-0,9 1,0-1,3 0,7-1,0 0,6-0,8 0,9-1,2 0,8 0,65-0,8 0,9-1,1 0,8 0,8-0,9 0,9-1,1 0,9-1,1 1,0 1,0 0,8-1,0 0,8 1,2 1,0 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 3 Из числа способов, отобранных по технологическому критерию, к дальнейшему анализу принимают те, которые обеспечивают коэффициент долговечности восстановленных поверхностей не менее 0,8. Это обусловлено тем, что ресурс отремонтированной машины или агрегата не должен быть менее 80% ресурса новой машины (агрегата). Если установлено, что требуемому значению коэффициента долговечности для данной поверхности детали удовлетворяют два или несколько способов восстановления, оптимальный из них выбирают по технико-экономическому критерию, численно равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов. Окончательно принимают тот способ, который обеспечивает минимальный критерий: где КЭ - технико-экономический критерий; СВij - затраты на восстановление i-й поверхности детали j-м способом, руб.; КД - коэффициент долговечности восстановленной поверхности. где g - коэффициент, учитывающий начисления на заработную плату; СЗij - часовая заработная плата производственных рабочих при восстановлении i-й поверхности детали j-м способом, руб.; СМЧij - стоимость машино-часа работы оборудования при восстановлении iй поверхности j-м способом, руб.; ТОПij - операционное время, затрачиваемое на восстановление i -й поверхности детали j -м способом, ч. где СMj - расходы на материалы за 1 ч работы при j-м способе восстановления, руб.; СЭj - энергетические расходы за 1 ч работы (электроэнергия, сжатый воздух, газ и др.) при j-м способе восстановления руб.; 4 СPj - затраты на обслуживание и ремонт оборудования за 1 ч работы при j-м способе восстановления руб.; Цj - стоимость оборудования при j-м способе восстановления, руб.; а - норма амортизационных отчислений, руб.; Е - нормативный коэффициент эффективности; nj - требуемое число единиц j-го оборудования для устранения i-го дефекта у деталей; N - годовое число деталей, подлежащих восстановлению (годовая программа); Kj - коэффициент повторяемости i-го дефекта. При обосновании способа затраты на восстановление i-й поверхностей j-м способом также можно определить по формуле где СBij - себестоимость восстановления i-й поверхности j-м способом, руб.; СУ ij- удельная себестоимость восстановления i-й поверхности j-м способом, руб./см2; Si - площадь восстанавливаемой поверхности, см2. Обоснование способов восстановления детали в целом. С точки зрения организации производства чем меньше способов используют для восстановления различных изнашиваемых поверхностей детали, тем меньше требуется видов оборудования, выше его загрузка, а следовательно, и эффективность производства. Для окончательного выбора способа восстановления изношенных поверхностей детали в целом рассматривают различные сочетания способов, начиная с минимального числа способов, а за основной принимают способ, оптимальный для наиболее изнашиваемой поверхности, т.е. поверхности, коэффициент повторяемости дефекта которой максимальный. Если данный способ применим по технологическому критерию ко всем изнашиваемым поверхностям и обеспечивает коэффициенты долговечности этих поверхностей не ниже 0,8 (КД > 0,8), то себестоимость восстановления детали в целом определяют так, как если бы все поверхности восстанавливали этим спосо- 5 бом. Если деталь нельзя восстановить одним способом, используют второй способ, являющийся оптимальным для следующей по изнашиваемости поверхности, и т.д. Заканчивается анализ определением отношения себестоимости восстановления детали оптимальным для каждой ее изнашиваемой поверхности способом к коэффициенту долговечности детали в целом по выражению где КЭД - технико-экономический критерий восстановления детали (устранения всех возможных дефектов); КДС - коэффициент долговечности восстановления детали; Кi - коэффициент повторяемости i-го дефекта; СВi - себестоимость восстановления i-й поверхности, восстановленной оптимальным для нее способом, руб.; n - число возможных дефектов детали. Коэффициент долговечности восстановления детали в целом определяют по формуле где КДС - коэффициент долговечности i-й поверхности, восстановленной j-м способом. Последовательность разработки технологического процесса Исходными данными для разработки ремонтного чертежа являются:  рабочий чертеж детали;  технические требования на новую деталь;  технические требования на дефектацию детали;  технические требования на восстановленную деталь. Основные требование при выполнении ремонтных чертежей 6 следующие:  места, подлежащие восстановлению, выделяют сплошной основной линией толщиной (2—3)S, остальную часть изображения — сплошной линией толщиной S. Обозначение ремонтного чертежа получают добавлением к обозначению детали буквы «Р» (ремонтный);  на чертежах деталей, восстанавливаемых сваркой, наплавкой, нанесением ме- таллопокрытий, резьбовыми вставками и т.п., рекомендуют выполнять эскиз подготовки соответствующего участка детали к восстановлению;  при применении наплавки, пайки и т.п. на ремонтном чертеже указывают на- именование, марку материала, используемого при восстановлении, а также номер стандарта на этот материал. Ремонтный чертеж, как указывалось выше, включает: 1) собственно чертеж детали с указанием дефектов и размерноточностных параметров восстанавливаемых поверхностей; 2) наименования дефектов и коэффициенты их повторяемости; 3) технические требования на восстановление детали; 4) схемы базирования детали при восстановлении и механической обработке; 5) основной и дополнительный способы устранения дефектов; 6) технологический маршрут восстановления. В маршрутной карте указывают: 1) названия всех операций по очередности их выполнения (очистная, дефектовочная, наплавочная и т.д.); операции нумеруются цифрами, кратными 5 (005, 010, 015 и т.д.); 2) оборудование для выполнения каждой операции; 3) наименование и характеристику материала, используемого для выполнения каждой операции; 4) штучное время на выполнение каждой операции. При установлении последовательности выполнения операций необходимо исходить из следующих положений: 7  тепловые операции (кузнечные, сварочные, наплавочные и т.д.) выполняют в первую очередь, так как при этом вследствие остаточных внутренних напряжений возникает деформация деталей;  операции, при выполнении которых снимают металл большой толщины, так- же выполняют в числе первых, так как при этом выявляются возможные внутренние дефекты;  если при восстановлении детали применяют термическую обработку, то опе- рации выполняют в такой последовательности: черновая механическая, термическая, чистовая механическая;  совмещать черновые и чистовые операции не рекомендуется, так как они вы- полняются с различной точностью;  в последнюю очередь выполняют чистовые операции. Если у детали изношены установочные базы, то их восстанавливают в первую очередь. Операционные карты предназначены для описания технологических операций с указанием переходов, режимов обработки, данных о средствах технологического оснащения, норм штучного времени выполнения операции и переходов. В операционных картах после наименования операции (перехода) указывают технические требования, относящиеся к выполняемой операции (переходу). Номера переходов в операционных картах обозначают арабскими цифрами в технологической последовательности. Записывают переходы кратко с указанием метода обработки, выраженной глаголом в повелительном наклонении или в форме прилагательного по названию оборудования и поверхности. Карты эскизов выполняют для каждой операции. В них отражают следующую информацию: эскиз детали, схему базирования при выполнении данной операции, размеры поверхности или другие характеристики, получаемые при выполнении данной операции. 8 Определение экономической целесообразности восстановления деталей с различными сочетаниями дефектов Экономическую эффективность восстановления изношенных деталей определяют по формуле где ЭВ - экономическая эффективность восстановления деталей, руб.; ЦИ, ЦВ - цены соответственно новой и восстановленной деталей, руб.; ТН, ТВ - ресурсы соответственно новой и восстановленной деталей, ч; СНост, СВост - остаточная стоимость после эксплуатации соответственно новой и восстановленной деталей, руб. Из формулы 3.50 следует, что экономически целесообразно восстанавливать детали, для которых Эв >0. Если принять, что СНост,=СВост , а отношение Тв / Тн представить как коэффициент долговечности КД восстановленной детали, соотношение цен новой и восстановленной деталей должно удовлетворять выражению Как новые, так и восстанавливаемые детали реализуют потребителю по договорной цене. Однако для предприятия очень важно определить возможные максимальную и минимальную цены на восстановленную деталь, при которых, с одной стороны, потребитель был бы заинтересован приобрести ее вместо новой детали, а с другой стороны, восстановление ее обеспечивало бы ремонтному предприятию хотя бы нормативную рентабельность. Потребитель будет заинтересован приобрести восстановленную деталь вместо новой в случае, если затраты на единицу ресурса при использовании восстановленной детали будут меньше, чем при использовании новой детали. Таким образом, максимальная цена, за которую потребитель предпочтет приобрести восстановленную деталь вместо новой, может быть определена из выражения 9 где КД - коэффициент долговечности восстановленной детали. Минимальную цену восстановленной детали, при которой производителю было бы выгодно восстановить деталь, определяют по формуле где СЗi - заводская себестоимость восстановления детали с j-м сочетанием дефектов, руб.; П - планируемая балансовая прибыль, руб. В зависимости от числа дефектов и их сочетаний заводская себестоимость восстановления конкретных деталей одного наименования СЗi будет различной. В общем случае она определяется из выражения где Свi - себестоимость устранения i-го сочетания дефектов без учета затрат на дополнительные работы (очистку, дефектацию) детали, руб.; ДП - стоимость дополнительных работ, которые необходимо выполнить при восстановлении детали с любым сочетанием дефектов (очистка, дефектация и др.), руб.; СФ - затраты на приобретение ремонтного фонда (стоимость изношенной детали), руб.; n - число дефектов. Значение ДП принимается равным 0,1 от себестоимости устранения всех возможных дефектов: Стоимость изношенных деталей СФ, получаемых от поставщиков ремонтного фонда (предприятий, торговых баз, обменных пунктов), на практике обычно устанавливается равной 0,1 от цены новой детали Цн Прибыль П определяется из выражения 10 где НПР - норма прибыли, %. Значение нормы прибыли должно быть не меньше коэффициента эффективности вложений, равного процентной ставке за кредит, установленной Центральным банком РФ и увеличенной на коэффициент гарантии получения положительного эффекта). Разработка маршрутов восстановления. В зависимости от масштаба производства восстановление деталей может быть организовано по подефектной или маршрутной технологии. Подефектная технология характеризуется тем, что изношенные детали формируют в небольшие партии для устранения каждого отдельного дефекта. После устранения дефекта эта партия распадается. Такая форма организации имеет ряд существенных недостатков, и ее применяют только на предприятиях с небольшими объемами восстановления. Маршрутная технология характеризуется тем, что партия деталей, скомплектованная для определенного технологического маршрута, не распадается в процессе ее восстановления, а сохраняется от начала и до конца маршрута. В общем случае число технологических маршрутов восстановления может изменяться от одного, когда все изношенные детали с любым сочетанием дефектов объединяют в единый маршрут, до числа сочетаний дефектов, когда детали с каждым отдельным сочетанием дефектов формируют в отдельный маршрут. Изменение числа технологических маршрутов восстановления в значительной мере влияет на эффективность производства. Увеличение числа маршрутов требует увеличения площадей для хранения деталей, ожидающих ремонта, так как одновременно будет формироваться столько партий деталей, сколько принято технологических маршрутов, а также увеличения затрат, связанных с усложнением организации и управления производством. Уменьшение количества маршрутов, наоборот, сокращает время на комплектование производственной партии деталей, а следовательно, снижает потребности в производственных площадях, но в этом случае в каждый технологический маршрут 11 объединяют детали с различными сочетаниями дефектов, а это значит, что в маршрут включаются детали как бы с несуществующими дефектами. При формировании технологических маршрутов восстановления обычно руководствуются следующими положениями:  сочетание дефектов по каждому маршруту должно быть устойчивым;  число маршрутов по каждой ремонтируемой детали должно быть минималь- ным;  в составе маршрута должно быть как можно меньше «несуществующих» де- фектов;  маршруты должны обеспечивать экономическую целесообразность их реали- зации. Учитывая эти требования, изношенные детали обычно формируют в 2—4 маршрута. Таким образом, маршрутная технология представляет собой законченный технологический процесс восстановления деталей, предусматривающий рациональную последовательность устранения комплекса дефектов. 12