Реферат: Проект восстановления коленчатого вала ЗИЛ 130 с применением ультразвукового упрочнения

Mp=0,075/0,5=0,15 чел.

2.Дефектовочная.

Mp=0,14/0,15=0,28 чел.

3.Разборочная – очистная.

Mp=0,11/0,15=0,22 чел.

4.Термическая.

Mp=0,12/0,5=0,24 чел.

5.Очистная.

Mp=0,16 чел.

6.Контрольная.

Mp=0,28 чел.

7.Шлифовальная (для Ш.Ш.).

Mp=0,4 чел.

8. Шлифовальная (для К.Ш.).

Mp=0,26/0,5=0,53 чел.

9.Герметизирующая.

Mp=0,02/0,5=0,03 чел.

10.Наплавочная.

Mp=0,43/0,5=0,86 чел.

11.Термическая.

Mp=0,24 чел.

12.Правильная.

Mp=0,083/0,5=0,16 чел.

13.Герметизирующая (для К.Ш.).

Mp=0,03 чел.

14.Наплавочная (для К.Ш.).

Mp=0,46/0,5=0,93 чел.

15.Шлифовальная черновая (для 1ой,5ой К.Ш.).

Mp=0,075/0,5=0,15 чел.

16.Шлифовальная черновая (для Ш.Ш.).

Mp=0,2/0,5=0,4 чел.

17 .Шлифовальная черновая (для  К.Ш.).

Mp=0,22/0,5=0,43 чел.

18.Сверлильная.

Mp=0,12/0,5=0,24 чел.

19. Шлифовальная чистовая (для Ш.Ш.).

Mp=0,21/0,5=0,42 чел.

20.УЗУ (АСХШ).

Mp=0,29/0,5=0,58 чел.

21. Шлифовальная чистовая (для К.Ш.).

Mp=0,25/0,5=0,5 чел.

22.УЗУ (АСХШ).

Mp=0,225/0,5=0,45 чел.

23.Сборочная.

Mp=0,8 чел.

24.Балансировочная.

Mp=0,13/0,5=0,26 чел.

25.Разборочная.

Mp=0,08 чел.

26.Очистная.

Mp=0,16 чел.

27.Сборочная.

Mp=0,08 чел.

28.Контрольная.

Mp=0,13/0,5=0,26 чел.

6.3.Расчет количества рабочих постов.

Процент загрузки поста допускается в приделах 95…120% и рассчитывают по формуле [6]:

Зр= Σh/τ ·100%, где                                                                            (7)

Σh – суммарная трудоемкость всех работ, включенных в пост должна быть одинаковой.

Пост №1. Включает в себя операции 1,3,5,12,18,26, по формуле 7 находим:

Σh=0,075+0,11+0,075+0,83+0,12+0,04=0,503 чел-ч.

Зр=0,503/0,5 х 100=100%

Пост №2.Включает в себя операции 2,6,8, по формуле 7. находим:

Σh=0,14+0,14+0,13=0,41 чел-ч.

Зр=0,41/0,5 х 100=82%

Пост №3.Включает в себя операции 4,11,23,24,25,27, по формуле 7 находим:

Σh=0,04+0,13+0,04+0,12+0,12+0,04=0,61 чел-ч.

Зр=0,61/0,5 х 100=120%

Пост №4.Включает в себя операции 7,16, по формуле 7 находим:

Σh=0,2+0,2=0,4 чел-ч

Зр=0,4/0,5 · 100=80%

Пост №5Включает в себя операции 8,15,17, формуле 7 находим:

Σh=0,26+0,075+0,22=0,55 чел-ч

Зр=0,55/0,5 · 100=111%

Пост №6.Включает в себя операции 9,10, по формуле 7 находим:

Σh=0,02+0,43=0,45 чел-ч

Зр=0,45/0,5 · 100=90%

Пост №7.Включает в себя операции 13,14, по формуле 7 находим:

Σh=0,02+0,46=0,48 чел-ч

Зр=0,48/0,5 · 100=96%

Пост №8.Включает в себя операции 19,21, по формуле 7 находим:

Σh=0,21+0,25=0,46 чел-ч

Зр=0,46/0,5 · 100=92%

Пост №9.Включает в себя операции 20,22, по формуле 7 находим:

Σh=0,29+0,225=0,515 чел-ч

Зр=0,515/0,5 · 100=103%

Численность основных производственных рабочих составляет 9 человек. Численность вспомогательных рабочих от 5 до 12 % от числа основных производственных рабочих (не принимаем).

Численность ИТР не более 10-12% от общего числа рабочих. Принимаем 1 чел.

Итого весь штат участка составит 10 человек.

6.4.Расчет количества оборудования.

Число моечных машин рассчитывается по формуле [11]:

Nm=ΣQ/Фд.о.·q·Кз.м, где                                                                  (8)

ΣQ=40 ·300=12 т,

q=0,6-2,7 т/ч часовая производительность,

Кз.м.=0,65-0,75 степень загрузки.

По формуле 8 находим: Nm=12/152 ·0,6 ·0,65=0,2 шт.

Принимаем одну машину.

Число контрольно-испытательных стендов [11]:

Nc=ΣWk·tk/Фд.о.·Кс,где                                                                      (9)

ΣWk=300,

tk=0,14 – продолжительность контроля одной детали,

Кс=0,75…0,8 – коэффициент, учитывающий использование стенда во времени.

Nс=(300 ·0,14)/(152 ·0,75)=0, шт.

Принимаем один контрольно-испытательный стенд.

Число единиц наплавочного оборудования [11]:

Nн= ΣТн/Фд.о. ·Кн, где                                                                      (10)

ΣТн = (0,43+0,46) ·300=264 – суммарная трудоемкость наплавочных работ.

Nн=264/152 ·0,8=2,2 шт.

Принимаем две наплавочные установки.

Число круглошлифовальных станков [11]:

Nш= ΣТш/Фд.о. ·Кн, где                                                                    (11)

ΣТш=(90,2+0,26+0,075+0,2+0,22+0,21+0,26) ·300=424,5 чел-ч.

Nш=424,5/152 ·0,8=3,5

Принимаем четыре круглошлифовальных станка.

Количество балансировочных станков приняли – 1.

Количество сверлильных станков приняли – 1.

Число модернизированных станков для УЗУ [11]:

N=(0,29+0,225) ·300/152 ·0,75=1,4.

Приняли два станка.

Таблица № 1  Перечень оборудования проектируемого участка.

6.5. Расчет производственных площадей.

Расчет производственных площадей производится  по площади занятой оборудованием и по переходным коэффициентам [6]:

F= ΣFo ·R                                                                                            (12)

Значение коэффициента R для основных участков [10]:

·     механический – 3,5,

·     сварочно-наплавочный – 5,5,

·     термический – 5,5,

·     моечный – 4,5.

По формуле 12 рассчитываем общую площадь участка.

F=(5,25+0,7) ·5,5+(29,4+5+1,5+1,2+1,44) ·3,5+4 ·4,45+4 ·5,5=214 м2.

6.6. Расчет отопления, вентиляции, освещения, водоснабжения.

6.6.1. Расчет отопления.

Теплопотери Qo (Вт) через наружное ограждение здания [18]:

Qo=qo ·VH ·(tв-tn), где                                                                          (13)

qo=0,75…0,64 Вт/(м3 ·оС) – удельная тепловая характеристика здания,

VH=2075 м3- наружный объем здания или его отапливаемого участка, м3,

tв=15 оС,

tn = -38 º С – расчетная наружная температура воздуха.

Qo=0,7 ·2075 ·(15+38)=76982 Вт.

Количества тепла Qв (Вт), необходимое для возмещения теплопотерь вентилирования помещения [18]:

Qв = qв · Vн ·( tв- tн), где                                                                       (14)

qв = 0,9…1,5,

tн = -19 º С- расчетная наружная температура воздуха для вентиляции.

Qв = 0,9·2075·(15+19)=63495 Вт.

По суммарным теплопотерям  находим тепловую мощность [18]:

Рк = (1,1…1,15) ·ΣQ·10-3                                                                                     (15)

Рк = 1,1·(76982+63495) ·10-3=154,4 кВт.

Потребность в топливе Q (кг) на отопительный период можно приблизительно посчитать [18]:

Q = qy·V· (tв- tн), где                                                                            (16)

qy = 0,245 кг (м3 ·º С) – годовой расход условного топлива, затрачиваемого на повышение температуры на 1º С в 1 м3 отапливаемого помещения.

Q = 0,245 · 2075 ·(15+38) = 26946,8 кг = 27 т.

6.6.2. Расчет вентиляции.

В соответствии с санитарными нормами в помещении должна быть предусмотрена естественная вентиляция, осуществляемая через вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамугу зданий.

Через местные отсосы должны удалятся пыль и газы, образующиеся при автоматической сварки и наплавке под слоям флюса длиной 250-300 мм [17].

Количество воздуха W(м3), удаляемого местным отсосом, определяем [17]:

W = k ·3√A, где                                                                                   (17)

А = 200 А – при наплавке шатунных шеек сила сварочного тока, а при наплавке коренных шеек А = 260 А.

К = 12 – коэффициент для щелевого отсоса.

W = 12 ·3√200 = 70,2 м3,

W = 12 ·3√260 = 76,6 м3.

Производительность вентилятора [17]:

Wв = k3 · ΣW, где                                                                                 (18)

k3 = 1,3…2,0 – коэффициент запаса.

Wв = 2 ·(70,2+76,6)=294 м3/ч.

Рисунок 5.61 - Схема вентиляционной системы.

L1,L2,L3 – длина рукавов. L1 = 2 м, L2 = 2,5 м, L3 = 0,5 м.

Потери напора на прямых участках [18]:

Нпп = ωτ·li·pв·Vср2/dт, где                                                                    (19)

ωτ – коэффициент, учитывающий сопротивление труб, ωτ=0,02,

Vср - средняя скорость воздуха на рассчитываемом участки воздушной сети (для прилегающих к вентилятору участков равен 8…12 м/сек),

li -  длина участка трубы,

dt = 0,1 м – принимаемый диаметр трубы.

1 Участок. L=2 м, Нпп.= 0,02·2·1,23·122/2/0,1=35,42 Па.

Рассчитываем местные потери Нм (Па) напора в переходах, коленах и др.:

Нм = 0,5·ψм·Vcр2 ·rв                                                                                                                                (20)

ψм(900) = 1,1

Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па

2 Участок.L = 2,5 м, Нпп.= 0,02·2,5·1,23·122/2/0,1=44,28 Па.

Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па.

3 Участок. L = 0,5 м, Нпп.= 0,02·0,5·1,23·122/2/0,1= 8,85 Па.

Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па.

Определяем суммарные потери потока на линн:

ΣНуч = Нв = 35,42+97,4·3+44,28+8,85=558 Па.

Рассчитываем мощность электродвигателя для вентилятора:

Pqв = Нв·Wв/(3,6·106·ηв· ηn)                                                               (21)

Pqв = 558·294/(3,6·106·0,9·0,45) = 0,1 кВт.

По номограмме выбираем центральный вентилятор серии Ц4-70 [17]. Обороты вентилятора nв=830 об/мин.

6.6.3. Расчет освещения производственного участка.

Проверочный расчет естественного освещения участка. При расчете принимается боковое освещение (через окна в наружных стенах).

суммарная площадь световых проемов рассчитывается [17]:

ΣSб = Sn·lmin· ηо/(100·ro·kl), где                                                         (22)

Sn – площадь пола помещения,

lmin = 1,5 – нормируемое значение при боковом освещении,

ηо = 1,5 – световая характеристика окна,

kl = 1 - коэффициент учитывающий затемнение окна,

ro = 0,3 – общий коэффициент светопропускания оконного проема с учетом его загрязнения,

rl = 3 – коэффициент учитывающий влияние отражения света.

По формуле 22 находим:

ΣSб = 200·1,5·1,25/(100·0,3·3) = 42 м2.

Суммарная площадь световых проемов (окон) равна 50 м2. Следовательно, естественное освещение соответствует расчетным нормам.

6.6.4. Расчет искусственного освещения.

Предусматривается комбинированная система освещения. Рекомендуемая общая освещенность 300 ЛК. При расчете высоты подвеса светильника используется рисунок 2.

Рисунок 6.6.2 – Схема расчета высоты подвеса светильников.

Высота подвеса светильника [18]:

Нп = Н – (hc+hp), где                                       (23)

Н = 8,4 м. – высота помещения,

hc = 1,2 м,

hp =1,2 м.

По формуле (23) находим:

Нп = 8,4-(1,2+1,2)=6 м.

Расстояние между центрами светильника «Универсаль» принимаем 3 м. При симметричном расположении светильников по вершинам квадрата их количество равно [18]:

nc=Sn/l2=220/9=25 шт.

Рисунок 6.6.3. - Тип светильника «Универсаль».

Рассчитываем световой поток Фл (мм), который должна излучать каждая лампа (при заданном количестве ламп) [18]:

Фл = К·Sn·Е/(nc· ηс · z), где                                                                 (24)

К = 14 – коэффициент запаса,

ηс = 0,45 – коэффициент использования светового потока,

z = 0,65 – коэффициент не равномерности.

Определяем:  Фл = 1,4·220·300/(25·0,45·0,65)=12600 Лм.

Подбираем лампы типа НГ мощностью 750 Вт.[18]

Суммарная мощность ламп равна 18,75 кВт.[18]

6.6.5. Расчет расхода воды.

Расход воды на бытовые и хозяйственные нужды определяем [11]:

Qбн = 25·p·Кр, где                                                                                (25)

25 – расход воды на одного человека,

р = 10 чел –число рабочих.

Qбн = 25·10·20=5000=5м3.

При мойке коленчатых валов в моечной машине расходуется 0,08 м3/ч воды [11]. При УЗУ расход воды для охлаждения магнитострикционного преобразователя составляет не более 10 л/мин. Для приготовления эмульсии воды берут из расчета 4 л в смену на один металлорежущий станок, поэтому расход воды составит [11]:

Qвд = 4·Sт/8·1000, где                                                                         (26)

Sт = 7 – принятое количество станков.

Qвд=4·7/8000=0,0035 м3/ч.

Месячный расход воды на производственные нужды [11]:

Qм = ΣQ·Фдо, где                                                                                 (27)

ΣQ – суммарный часовой расход воды.

Qм = (0,08+0,6+0,0035)·152 = 104 м3.

7. Конструкторская часть.

В процессе разработана установка (приспособление) для УЗУ коленчатых валов двигателя ЗИЛ-13О, которая монтируется на поперечных салазках [4] суппорта станка Общий вид показан на рис. 7.1.

Рисунок 7.1. Схема ультразвукового упрочнения.

1    обрабатываемая деталь;

2    рабочая часть инструмента;

3    концентратор (волновод);

4    ультразвуковой концентратор;

5    магнитострикционный преобразователь;

6    направляющий суппорт.

7.1. Схема процесса.

При обычном ультразвуковом упрочнении инструмент (рис 7.1.) под действием статической и значительной ударной силы, создаваемой колебательной системой, пластически деформирует поверхностный слой детали.[4]

Основные элементы акустического узла (головки) и их взаимосвязь:

Основным рабочим механизмом ультразвукового приспособления является его акустический узел, блок — схема которого показана на рис. 7.2.

Рисунок 7.2. Упрощенная схема акустического узла.

1    концентратор;

2    электромеханический преобразователь;

3    электрический генератор.

Основной функцией этого узла является приведение рабочего торца инструмента в колебательное движение. Необходимую для этого энергию он получает от электрического генератора 3. Эта энергия преобразуется в электромеханическом преобразователе 2 (рис 7.2) в энергию упругих колебаний, так что преобразователь или, как его часто называют, вибратор (излучатель) попеременно удлиняется и укорачивается. Однако амплитуда получаемых ультразвуковых колебаний обычно оказывается недостаточной для осуществления УЗУ, поэтому к торцу колеблющегося преобразователя присоединяется концентратор 1, представляющий собой акустический волновод, форма которого побирается таким образом, что бы на его выходном конце амплитуда колебаний увеличилась в нужной пропорции к амплитуде колебаний поверхностного преобразователя. Преобразователь и концентратор образуют колебательную систему, к выходному концу которой приложена акустическая нагрузка.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5