Используется приспособление для заливки полимерного материала собственного изготовления.

А) Обезжиривание внутренней поверхности цилиндра.

Ванна со щелочным раствором. Состав раствора: 50 г соды на 1 л воды. Т _о = 2 мин, Т _в = 0,5 мин.

Ванна с водой. Т _о = 1 мин, Т _в = 0,5 мин.

Устройство для подачи горячего воздуха (технический фен) . Т _о = 3 мин, Т _в = 0,5 мин, t = 40 ^o C.

Б) Установка цилиндра на основание приспособления и сборка оснастки.

Т _о = 4 мин, Т _в = 1 мин.

В) Нагрев цилиндра в сборе с оснасткой в термошкафе.

Т _о = 18 мин, Т _в = 2 мин, t = 50 ^o C.

Г) Нанесение разделительного слоя на формующий стержень.

Дисульфид молибдена (М _о S ₂ ) в порошке нанести на поверхность формующего стержня при помощи ветоши, пропитанной пастой КПД ТУ 6-02-833-74.

Т _о = 1 мин, Т _в = 1 мин.

Д) Приготовление полимерной композиции в стеклянной таре.

Рассчитываем количество композиции на одну гильзу.

, (2.4.) где: D - диаметр гильзы после расточки, равен 144 мм; d - диаметр гильзы номинальный, равен 140 мм; k - коэффициент потерь, равен 1,2; g - удельный вес композиции, равен 1,2 г/см ³

кг.

Состав композиции: ЭД-2 - 0,915 кг, пластификатор МГФ-9 - 0,138 кг, графит (ГОСТ 5279-61) - 0,138 кг, отвердитель-полиэтиленполиамин (ПЭПА) - 0,109 кг.

Т _о = 18 мин, Т _в = 2 мин.

Е) Заливка полимерной композиции.

Т _о = 9 мин, Т _в = 1 мин.

Ж) Нагрев цилиндра в сборе с оснасткой в термошкафе.

Т _о = 18 мин, Т _в = 2 мин, t = 80 ^o C.

З) Охлаждение на воздухе.

Т _о = 40 мин, Т _в = 5 мин, t = 10 -20 ^o C.

И) Разборка оснастки.

Т _о = 4 мин, Т _в = 0,5 мин.

Шток У 4560.096.230.

Требуемый размер Ж 79,81 ^-0,05 . Диаметр шлифуемой детали составляет d = 80 мм.

Выбираем шлифовальный круг ПП 600х100х30524А, D _к = 600 мм.

Используется кругло-шлифовальный станок 3А164. Длина обрабатываемой детали l = 1140 мм. Частота вращения шлифовального круга n _к = 400 об/мин. Частота вращения детали n _д = 20 об/мин.

Тогда: м/с.

Глубина резания за рабочий ход t = 0,095 мм. Вертикальная подача S _в = t = 0,095 мм/дв. ход. Продольная подача определяется в долях ширины шлифовального круга: S = 0,3 ^. В _к = 0,3 ^. 100 = 30 мм/об. заг., припуск Z = t = 0,095 мм.

При круглом шлифовании на проход учитывается величина врезания и пробега инструмента. Она составляет l ₁ = 0,2 ^. В _к = 0,2 ^. 100 = 20 мм.

Таким образом величина рабочего хода L = l + l ₁ = 1140 + 20 = 1160 мм.

Тогда основное время: , (2.5.) где: k - поправочный коэффициент на “выхаживание” , при чистовом шлифовании составляет 1,3.

мин.

Т _в = 3 мин.

Технологический процесс хромирования охватывает группу операций подготовки деталей, операцию нанесения покрытия и обработку покрытых деталей.

А) Предварительное обезжиривание в ванне со щелочным раствором.

Состав раствора: 50 г соды на 1 л воды. Т _о = 2 мин, Т _в = 0,5 мин.

Б) Заделка отверстий и изоляция участков, не подлежащих хромированию.

Установить текстолитовую заглушку в резьбовое отверстие под проушину. Изолировать хвостовик и торцы штока при помощи липкой полиэтиленовой ленты совместно с лаком ХВЛ-21. Т _о = 5 мин, Т _в = 2 мин.

В) Монтаж детали на подвеску и изоляция поверхностей подвески, кроме контактных и защитных катодов, при помощи полиэтиленовой ленты совместно с лаком ХВЛ-21.

Т _о = 4 мин, Т _в = 1 мин.

Г) Обезжиривание и промывка в воде.

Обезжиривание произвести путем протирки хромируемой поверхности кашицей из венской извести. Т _о = 3 мин, Т _в = 2 мин.

Д) Активирование.

Произвести анодное активирование в хромировочном электролите. Плотность тока D=30 А/дм ² , t=60 ^о С, Т _о =1мин., Т _в =0,5 мин.

Выбираем блестящее хромовое покрытие.

Прогреть деталь до температуры электролита в хромировочной ванне, t=60 ^о С.

Хромовый ангидрид - 190 г/л Серная кислота - 1 г/л Кремнефторид натрия - 5 г/л Бихромат натрия - 30 г/л Кадмий металлический - 15 г/л Для выбранного электролита для получения блестящего хромового покрытия режим работы следующий: Катодная плотность тока D _к =55 А/дм ²

Температура электролита t=60 ^о С Катодный выход по току h=22% Скорость осаждения хрома составит: P=0,047 D _к Ч h = 0,047x55x22=56,9 мкм/час Рассчитываем необходимую силу тока: I = D _к Ч F (2.6.) где: F - площадь хромируемой поверхности, дм ²

F = 2pR Ч L = 2 Ч 3,14 Ч 40 Ч 1140= 286368 мм ² = 28,6 дм ²

тогда: I = 55 Ч 28,6 = 1573 A Для восстановления детали необходимо наращивание слоя хрома толщиной 0,19 мм., кроме того необходим припуск на последующую механическую обработку, принимаем 0,08 мм., тогда d=0,27 мм = 270 мкм Продолжительность хромирования составит: (2.7.) Проводим проверочный расчет: (2.8.) где: С - электрохимический эквивалент g - плотность хрома тогда: часа = 290 мин.

Т _о =290мин., Т _в =5 мин.

Промыть деталь в горячей воде t=65 ^о С, демонтировать с подвески и снять изоляцию.

Т _о =10мин., Т _в =3 мин

Требуемый размер Ж 80мм. Диаметр шлифуемой детали составляет d = 80,08 мм.

Выбираем шлифовальный круг ПП 600х100х30524А, D _к = 600 мм.

Используется кругло-шлифовальный станок 3А164. Длина обрабатываемой детали l = 1140 мм. Частота вращения шлифовального круга n _к = 400 об/мин. Частота вращения детали n _д = 20 об/мин.

Тогда: м/с.

Глубина резания за рабочий ход t = 0,04 мм. Вертикальная подача S _в = t = 0,04 мм/дв. ход. Продольная подача определяется в долях ширины шлифовального круга: S = 0,3 ^. В _к = 0,3 ^. 100 = 30 мм/об. заг., припуск Z = t = 0,04 мм.

При круглом шлифовании на проход учитывается величина врезания и пробега инструмента. Она составляет l ₁ = 0,2 ^. В _к = 0,2 ^. 100 = 20 мм.

Таким образом величина рабочего хода L = l + l ₁ = 1140 + 20 = 1160 мм.

Тогда основное время: , где: k - поправочный коэффициент на “выхаживание” , при чистовом шлифовании составляет 1,3.

мин.

Т _в = 3 мин.

Операционная карта ремонта Деталь: Цилиндр У 4560.092.120 Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050-74 Твердость: HB 207

Операционная карта ремонта Деталь: Шток У 4560.096.230 Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050-74 Твердость: HB 240

В настоящее время известно несколько способов нанесения полимерных покрытий на внутренние цилиндрические поверхности, в частности:

1. Центробежный.
2. Нанесение покрытий в “кипящем слое” .
3. Электростатический метод напыления полимеров.
4. Футеровка цилиндров путем запрессовки тонкостенных полимерных втулок с последующей механической обработкой.
5. Газопламенное напыление.

Надежность работы гидроцилиндров с полимерными покрытиями определяется главным образом прочностью адгезии пластмассы к поверхности металла, т.е. прочность адгезии должна быть значительно выше всех возможных внутренних напряжений, возникающих в полимерном покрытии. Это условие может быть представлено выражением , (4.9.) где - величина прочности адгезии к поверхности металла; - суммарные напряжения в слое полимерного покрытия.

Напряжения, возникающие в слое полимерного покрытия, могут быть представлены выражением , (4.10.) где - усадочные напряжения, возникающие вследствие химической усадки полимера; - термические напряжения, возникающие вследствие разности коэффициентов линейного расширения металла и пластмассы при температурных перепадах; - рабочие напряжения, возникающие от давления рабочей среды.

Таким образом, при нанесении полимерного покрытия на поверхности цилиндров необходима количественная оценка прочности адгезии данного полимера к поверхности металла и всех возможных внутренних напряжений, возникающих в полимерном покрытии, действующих против сил адгезии. Это позволяет определить надежность соединения полимера с металлом и работоспособность металлопластмассового изделия в целом.

Прочность адгезии полимерных композиций на основе акриловых и эпоксидных смол к поверхности металлов определяли следующим образом.

Цилиндрические образцы, состоящие из двух половин, были склеены исследуемой полимерной композицией в специальной обойме, обеспечивающей их соосность. Склеенные образцы закрепляли в зажимах разрывной машины и разрушали клеевое соединение с фиксированием максимальной нагрузки. Для каждого варианта испытывали 50 склеенных образцов. Прочность адгезионного соединения определяли по формуле , (4.11.) где P - разрушающая нагрузка, Н; F - площадь образца, м ² .

Прочность адгезии композиций на основе пластмассы бутакрил к поверхности стали составляет 20 МПа, прочность адгезии композиции на основе пластмассы АСТ-Т - 19,3 МПа, прочность адгезии композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 - 18,6-23,0 МПа.

Как показали исследования, наибольшими по величине и соответственно наиболее опасными являются термические напряжения, возникающие вследствие разности коэффициентов линейного расширения полимера и металла. Такие напряжения могут быть определены расчетным путем по формуле , МПа. (4.12.) Здесь - коэффициент линейного расширения полимера, 1/град; - то же металла, 1/град; Т - перепад температуры, К - модуль упругости полимера, Н/м ² ; - коэффициент Пуассона полимера; , (4.13.) где Т _с - температура склеивания полимера; Т _р - рабочая температура.

Для композиций на основе акриловых пластмасс (бутакрила и АСТ-Т) были определены следующие необходимые физические характеристики: 1/град, Т _с =70 ^о С, Е _П = 1,4*10 ⁹ Н/м ² ,

Для композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 физические характеристики следующие: 1/град, Т _с = 70 ^о С, Е _П = 1,4*10 ⁹ Н/м ² , Внутренние “замороженные” напряжения в полимерном покрытии при температуре 20 ^о С составляют: Гидроцилиндры с полимерными покрытиями по условиям работы могут находиться при температуре -60 ^о С. Внутренние напряжения в полимерных покрытиях при этом будут составлять: Надежность адгезионного соединения полимерного покрытия с металлом будет обеспечена при выполнении соотношения (4.14.) В случае применения композиций на основе акриловых и эпоксидных смол имеем следующие данные: 19,3 МПа + 7 МПа > 18,0 МПа; 18,6 МПа + 7 МПа > 18,0 МПа, т.е. при температуре -60 ^о С отслоения полимерного покрытия на основе акриловых или эпоксидных смол от поверхности металла не произойдет.

Испытания были проведены на ряде предприятий. Установлено, что допустимая величина износа покрытия без потери герметичности поршня составляет 0,2 мм.

Зависимость износа покрытия от времени наработки изделия (пути трения) , представленная на рис. 4.2., аппроксимируется уравнением (4.15.) где - величина износа покрытия в исследуемый момент времени; - величина изменения диаметра цилиндра в режиме установившегося износа; - безразмерный коэффициент, выражающий интенсивность износа; L - путь трения, м.

Значения исследуемых параметров следующие: при скорости 0,5 м/с мм, - L*10 ⁵ = 8-10 м.

Уравнение зависимости износа от времени наработки можно решить относительно пути трения и по допустимой величине износа цилиндра определить возможное время наработки.

Опыт эксплуатации гидроцилиндров с полимерными покрытиями показывает, что износостойкость покрытия не уступает износостойкости металлических поверхностей, а износостойкость резиновых уплотнителей увеличивается в 7-10 раз.

Работа на участке может быть организована следующим образом. После мойки гидроцилиндры поступают на участок ремонта и испытания гидроцилиндров, где складываются в специальный контейнер для ожидания ремонта. Затем на стенде разборки, ремонта, сборки гидроцилиндры разбираются, проводится их дефектовка. В случае необходимости гидроцилиндры подвергают мелкому ремонту (замена уплотнительных колец и т.д.) . При износе более допустимого штоки направляются на восстановление на соответствующие участки. Отремонтированные гидроцилиндры направляются на испытания, где они проходят проверку при работе под нагрузкой. В случае, если параметры не удовлетворяют техническим требованиям, цилиндры возвращаются для повторного ремонта. Если же параметры полностью удовлетворяют требованиям, гидроцилиндры направляются на склад отремонтированной продукции.

Подбор оборудования и инвентаря.

Таблица 5.1.

Принимаем площадь, занятую оборудованием участка, 20 кв. м.

Площадь участка определяем по формуле: F = C ^. F _o , (5.1.) где С - коэффициент плотности оборудования, равен 5; F _o - площадь, занимаемая оборудованием участка.

F = 20 ^. 5 = 100 м ² .

Принимаем размеры участка 12,5 x 8 метров.

Для того, чтобы определить количество потребляемой электроэнергии, необходимо сначала определить активную мощность токопотребителей по формуле: N _a = K _c ^. е N _уст , (6.1)

где: K _c - коэффициент спроса, учитывающий время работы токоприемников и их загрузку; е N _уст - суммарная установленная мощность токопотребителей, кВт.

N _a = 0,55 ^. 30 = 16,5 кВт.

Годовой расход электроэнергии для силового потребления определяют с учетом действительного годового фонда времени и коэффициента загрузки (по времени) : N _г1 = N _а ^. Ф _д ^. n ^. К _з , (6.2) где: Ф _д - годовой действительный фонд времени работы токопотребителей для одной смены (равен 1802,69 часа) ; n - число смен; К _з - коэффициент загрузки токопотребителей по времени (принимаем 0,8) .

N _г1 = 16,5 ^. 1802,69 ^. 1 ^. 0,8 = 23795,5 кВт ^. ч По этой же формуле рассчитывают годовой расход электроэнергии на освещение участка. Освещается участок лампами типа ЛДЦ по 80 Вт каждая, мощность всех ламп составит: 39 ^. 80 = 3120 Вт.

Тогда годовой расход электроэнергии на освещение: N _г2 = 3120 ^. 1802,69 ^. 1 = 5624,9 кВт ^. ч Полный годовой расход электроэнергии по участку составит: N _г = N _г1 + N _г2 , (6.3) N _г = 23795,5 + 5624,4 = 29419,9 кВт ^. ч

При исследовании гидроаппаратуры на специализированных стендах в ряде случаев возникают условия, неблагоприятные для исполнителей работ. Такие ситуации создаются из-за того, что при трансформации энергии в стендах имеют место шумы, а большая кинетическая энергия вращающихся и поступательно движущихся масс является первопричиной и источником создания неблагоприятных условий для обслуживающего персонала.

Опасности, имеющие место на рабочих местах, при исследовании и ремонте гидроаппаратуры, подразделяются на импульсные и аккумулятивные.

Источниками импульсных опасностей являются подвижные массы, потоки воздуха, газов и жидкостей, незаземленные источники электрической энергии, неправильное размещение оборудования на рабочем месте. Импульсная опасность, приводящая к травме, мгновенно реализуется в случайные моменты времени и может быть представлена дискретной случайной функцией производственного процесса.

Источниками аккумулятивных опасностей являются: повышенный шум, вибрация, загрязненность воздушной среды газами и парами. В результате действия этих факторов организм человека переутомляется, нарушается координация движений, притупляется реакция организма на внешние раздражители. Аккумулятивная опасность реализуется на протяжении всего производственного процесса, представляя его непрерывную функцию и приводит к повышенному утомлению и заболеваниям.

Таблица 7.1.

Анализ вредных и опасных факторов.

Таблица 7.2.

Требования нормативно-технической документации по охране труда.

Для того, чтобы уменьшить или исключить вообще влияние опасных и вредных факторов на человека необходим целый комплекс мер по охране труда.

Одним из методов борьбы с шумом является применение звукопоглощающих материалов для облицовки стен, потолков и полов производственных помещений.

В качестве оперативного способа профилактики вредного воздействия шума на работающих целесообразно использовать средства индивидуальной защиты, в частности противошумные наушники, Наушники снижают уровень звукового давления от 3 до 36 дБ.

При проведении стендовых испытаний и работ важную роль играет рациональное освещение, позволяющее следить за объектом, за работой приборов. Это может обеспечить применение совмещенного освещения: естественного (бокового) и искусственного (комбинированного) . Для общего освещения используют газоразрядные лампы низкого давления, а именно, люминисцентные типа ЛДЦ. Для местного освещения пульта управления стенда применяются лампы накаливания. При пользовании источниками искусственного освещения, чтобы исключить слепящее действие света, которое способствует быстрому утомлению глаз, необходимо применять светильники. Избегая контрастных и резких раздражительных тонов, необходимо правильно подобрать окраску стен помещения.

Для того, чтобы рассчитать общее искусственное освещение участка, сначала необходимо выбрать тип ламп.

Выбираю лампы типа ЛДЦ со светильником ОД. Количество ламп, необходимых для освещения, рассчитывается по формуле: , (7.1.) где Е _Н - нормируемое (требуемое) освещение, лк; S - площадь помещения, м ² ; К - коэффициент запаса (для ламп ЛДЦ К=1,5) ; Z - коэффициент неравномерности освещения (для ламп типа ЛДЦ Z=1,1) ; Ф _л - световой поток ламп равен 3200 лм; - коэффициент использования светового потока.

Для отыскания нужно найти индекс помещения i: , (7.2.) где Н _р - расчетная высота подвески светильника; L и B - соответственно длина и ширина помещения.

Находим значение шт.

Предотвращение возникновения пожара.

Необходимо строгое выполнение требований безопасности при хранении и использовании горюче-смазочных материалов.

Необходимо оборудовать противопожарный щит средствами пожаротушения.

На рабочем месте запрещается пользоваться открытым огнем и курить.

Обтирочный материал хранить только в металлических закрытых ящиках.

Для предотвращения возможности поражения электрическим током все металлические нетоковедущие части электрооборудования, а также металлические конструкции стенда, которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции, должны быть надежно заземлены.

Защита электродвигателя и питающего его кабеля от тока короткого замыкания и перегрузок должна осуществляться автоматами, установленными на станции управления.

На полу, у пульта управления стендом, для электробезопасности необходим резиновый коврик.

Тип, кинематическое исполнение и степень защиты электрооборудования должны соответствовать номинальному напряжению, характеру его работы и условиям окружающей среды.

Вся аппаратура открытого исполнения (рубильники, предохранители и т.д.) должна быть установлена в закрывающихся на замок металлических конструкциях или иметь предупреждающие надписи и знаки.

Перед пользованием стропами и цепями для транспортировки гидроцилиндров необходимо проверить их состояние и в случае необходимости заменить.

Следить за тем, чтобы под грузом не было людей и груз не перемещался под рабочими местами по пути транспортировки груза.

Строповку груза производить согласно схемы строповки.

Стенд должен быть заземлен.

Не допускаются к управлению стендом лица, не прошедшие обучение и не аттестованные по профессии стропальщика и станочника, а также лица, моложе 18 лет.

Запрещается разборка и ремонт гидросистемы, находящейся под давлением.

Запрещается работа на неисправном гидроприводе, при неисправном манометре, а также на не рекомендуемой жидкости.

При испытании гидроцилиндров обязательно пользоваться защитным экраном и сигнальной лампой.

Перед началом работы рабочий обязан осмотреть и проверить техническое состояние узлов и деталей стенда и убедиться в их исправности.

Проверке на исправность и надежность подлежат: - ограждения и защитные кожухи вращающихся узлов стенда, а также их крепление; - электрические кабели и провода; - заземление стенда; - трубопроводы и соединения гидросистемы; - освещение рабочего места; - система управления стендом.

Работать на стенде, имеющем неисправности, запрещается.

Необходимо убедиться в наличии на рабочем месте средств индивидуальной защиты, средств пожаротушения и средств оказания первой медицинской помощи.

При появлении во время работы стенда посторонних шумов, стуков и т.д. необходимо отключить стенд и проверить откуда исходят данные признаки неисправности.

Во время работы стенда запрещается: - отвлекаться от выполнения прямых обязанностей; - выходить из помещения при работающем стенде; - передавать управление стендом лицам, не имеющим на это разрешение.

При прекращении подачи электроэнергии рабочий должен отключить стенд от сети.

По окончании работ рабочий обязан: - выключить стенд и провести его уборку; - сделать необходимые записи в журнале приема и сдачи смены.

При возникновении аварийной ситуации рабочий обязан отключить стенд от сети и сообщить об этом своему непосредственному руководителю.

В настоящее время для предприятий лесного комплекса воспроизводство в полной мере основных фондов затруднено в связи с повсеместными неплатежами и основным направлением содержания машин в работоспособном состоянии является ремонт.

Развитие системы ремонта, совершенствование методов ремонта, внедрение способов малозатратного ремонта - основное направление поиска в этой ситуации.

Предлагаемый к внедрению способ ремонта гильз гидроцилиндров методом заливки в полость износа полимерных материалов является самым оптимальным для условий центральных ремонтных мастерских лесохозяйственного предприятия.

Опыт эксплуатации гидроцилиндров с полимерным покрытием показывает, что износостойкость полимерных покрытий не уступает износостойкости металлических поверхностей, а износостойкость резиновых уплотнений увеличивается в 7-10 раз.

Применение предлагаемого способа позволяет: исключить потребность в точных станках и рабочих высокой квалификации; исключить потребность в ремонтных поршнях; повысить износостойкость резиновых уплотнителей в 7 - 10 раз; исключить выбраковку гильзы после 1 - 2 ремонтов (практическая выбраковка составляет 15 - 20 % от поступающих в ремонт) .

Расчет экономической эффективности применения этого способа ведем, исходя из возможной годовой производительности одного комплекта оснастки, используемой в одну смену.

Таблица 8.1.

Операционное время ремонта гидроцилиндров на участке с применением внедряемой технологии

Продолжение табл. 8.1.

Таким образом трудозатраты на участке для выполнения всего объема работ по ремонту одного гидроцилиндра, составляют 138 мин, что равно 2,3 часа (t) с составом звена в количестве 2 ^х человек, оба слесаря 4 разряда, с режимом работы в одну смену в течении года.

, (8.1.) где: Д _в - выходные дни в году, равно 104; Д _п - праздничные дни в году, равно 8.

-коэффициент использования оборудования, учитывающий простои в ремонтах и пр.

часов Количество цилиндров, которое можно отремонтировать на участке в год: штук (8.2.) Расчет экономической эффективности ведем из соотношения затрат на ремонт гильз цилиндров базовым способом (расточка, шлифовка) и способом, с применением полимерных композиций (расточка по необходимости, заливка полимером) .

Таким образом для расчета экономической эффективности принимаем:

Количество гильз, восстанавливаемых при базовом методе: n=856 штук

n=856 штук

В дипломном проекте для расчета экономической эффективности принимаем гидроцилиндр подъема стрелы экскаватора ЭО-3322Б, который имеет гильзу с внутренним диаметром d = 140 мм, длиной L = 1105 мм.

Для расчета эффективности рассматриваем и оцениваем только те технологические операции, которые не являются общими для сравниваемых вариантов.

Таблица 8.2.

Продолжение табл. 8.2.

Капитальные вложения.

С учетом загрузки станочного оборудования другими работами при годовом фонде времени станков Ф _г = 1968 час и штучно-калькуляционном времени работы на токарном станке t _{ш. к. 1} = 0,41 час, на шлифовальном станке t _{ш. к. 2} = 0,53 час (таб. 8.2.) доля капитальных вложений составит: , (8.3.) где: Ц _{т, ш} - балансовая стоимость токарного, шлифовального станков.

руб. ;

Капитальные вложения по оборудованию для заливки полимерного материала:

= 1210 + 3312 +130 + 580 = 5232 руб. (таб. 8.2. поз. Б 1 а, в, г, е) Себестоимость работ.

1. Стоимость материалов.