CC BY
29
Kulakov Petr Alekseevich, candidate of technical sciences, docent, kulakov.p. a@,mail. ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University,
Afanasenko Vitaliy Gennadevich, candidate of technical sciences, docent, kulakov.p. a@,mail. ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University,
Malyshev Valery Yurievich, undergraduate, kulakov.p. a@,mail. ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University,
Sadykov Ilham Radikovich, undergraduate, kulakov.p. a@mail. ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University
УДК 621.81.004.67
ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Г.Е. Кокиева, С.А. Войнаш
Предлагается способ оптимизации технологического процесса восстановления деталей по энергетическому критерию. Это вызвано тем, что на сегодняшний день в качестве основного параметра выступает себестоимость восстановления деталей или приведенных затрат, на которые на практике, во многом, воздействуют цены, и не всегда учитываются истинные издержки производства, новизна технологического процесса, все затраты энергии, в том числе и живого труда на производство продукции (энергетический критерий).
Ключевые слова: технология, энергетический критерии, восстановление деталей, электродуговая нагрузка, наработка, издержки производства, себестоимость, рациональный способ, оптимизация технологического процесса, окружающая среда, восстановление наплавкой.
Рациональная разработка технологических процессов восстановления конкретных деталей определяется главным образом выбором способа, обеспечивающего наибольшую долговечность детали при наименьших затратах на их восстановление. В настоящее время ремонтные предприятия располагают значительным количеством способов восстановления деталей, которые применяют для устранения разнообразных дефектов - (износы, механические повреждения, трещины и др.). Для восстановления одной и той же детали пригодны несколько способов, часто неравноценных по своим технико-экономическим показателям.
Цель исследования. Обоснование выбора оптимального способа восстановления детали или группы деталей в комплексе технических, экономических и организационных вопросов.
Методика исследования. На практике чаще используют первые два отношения, хотя они применимы лишь тогда, когда на предприятии уже организовано восстановление деталей сравниваемыми способами и дополнительные капитальные вложения не требуется или когда они примерно одинаковы, например, при сравнении способов механизированной электродуговой наплавки [1-3].
При разнотипных же способах восстановления, например, наплавкой и железнением, когда капитальные вложения значительно отличаются, технико-экономический критерий следует определять через приведенные затраты. Однако, и в этом случае на практике, как правило, не учитываются многие факторы.
Во-первых, в связи с высокими требованиями к охране окружающей среды при ремонте машин затрачиваются значительные средства на строительство очистных сооружений, очистку стоков с разборно-моечных, гальванических и других участков и др. [5]. Поэтому эти затраты обязательно надо учитывать при выборе оптимальной технологии восстановления деталей:
(pi =-у—-—» mm, (1)
1 в t
где (pi - технико-экономический критерий; CBi - себестоимость восстановления детали z-тым способом, руб.; Cyt - удельные текущие затраты на охрану окружающей среды при восстановлении деталей z-тым способом, руб.; Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Kyi - удельные капитальные вложения на организацию восстановления деталей z-тым способом, руб.; Kyt - удельные капитальные вложения на организацию работ по охране окружающей среды при восстановлении деталей z-тым способом, руб.; TBi - наработка или ресурс восстановления i-тым способом детали, мото-ч; KAi - коэффициент долговечности восстановленной z-тым способом детали.
Во-вторых, не всегда правильно учитывается качество восстановления детали (технический критерий). Обычно при определении технико-экономического критерия берут любое значение Тв или КД, которые обеспечивают тот или другой способ восстановления. Но здесь есть некоторые особенности, которые нельзя не учитывать.
Ресурс восстановленной детали надо сравнивать не с ресурсом новой, а с нормативным межремонтным ресурсом агрегата, в которой она входит. В этой связи отношения к ресурсу новой детали, а по отношению к нормативному межремонтному ресурсу агрегата:
кд = Тв/ттр, (2)
где Ттр - межремонтный ресурс агрегата, мото-ч.
Нередко коэффициент долговечности устанавливают путем лабораторных или стендовых испытаний деталей на износостойкость, усталостную прочность (выносливость) и сцепляемость покрытия как произведение соответствующих коэффициентов:
Кд — адКс, О)
где Кн - коэффициент износостойкости; Кв - коэффициент выносливости; Кс - коэффициент сцепляемости.
По нашему мнению, это не всегда правильно, так как чаще всего один или два частных коэффициента лимитируют ресурс, а не все сразу. Например, при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих
машин их ресурс определяет только износостойкость. Ресурс же восстановленных наплавкой коленчатых валов обусловлен износостойкостью и выносливостью [2-5].
Поэтому для обеспечения высокого качества ремонта агрегата необходимо, чтобы ресурс восстановленной детали был не меньше его нормативного межремонтного, то есть Тв > Тмр или Кд > 1, и она не снижала износостойкость сопряженных с ней деталей. При этом если делать, например лемех, лимитирует ресурс плуга в целом, замена которого возможна без его разборки, то при выборе рационального способа восстановления необходимо учитывать любое, в том числе дробное, значение коэффициента долговечности. Но когда деталь не лимитирует этот показатель или для замены требуется разборка и длительная остановка машины, то повышение ее долговечности следует учитывать лишь в том случае, когда ресурс восстановленной детали кратен нормативному межремонтному ресурсу агрегата, то есть подставлять в формулу (2) целое значение коэффициента долговечности (Кд = 1,2,3 и т. д.). Это объясняется тем, что увеличенный ресурс детали, например, на 50% не будет использован и при очередном ремонте агрегата она также будет восстанавливаться, так как ее остаточный ресурс составит лишь 50% межремонтного. Однако при использовании в качестве основного критерия себестоимости восстановления деталей или приведенных затрат, на которые в настоящее время во многом воздействуют цены, не всегда учитываются истинные издержки производства, новизна технологического процесса, необъективно отражаются народно хозяйственные интересы. Исходя из этого, любую технологию рационально оценивать таким показателем, который отражает все затраты на производство продукции [4-7]. По мнению многих специалистов, таким показателем могут служить затраты энергии.
В связи с этим выбор способа и оптимизацию технологического процесса восстановления деталей целесообразно проводить по энергетическому критерию. При этом необходимо учитывать все затраты энергии, в том числе живого труда, начиная от производства необходимых материалов для нанесения покрытия и до окончательной обработки деталей. Затраты энергии живого труда можно достаточно достоверно определить через трудоемкость. Если их не учитывать, то может оказаться, что более прогрессивный способ, имеющий значительно меньшую трудоемкость, но несколько повышенный расход энергии, будет признан нерациональным.
Энергетический критерий можно выразить уравнением
<Psi = ^ -> min, (4)
Kni
где Kti и K2i - соответственно коэффициенты энергоемкости и трудоемкости технологического процесса восстановления детали z-тым способом.
Ки - Qbi / QH> КЦ - ^biAH > (5)
414
где - удельные затраты энергии на восстановление детали г-тым способом по всему циклу производства, кВт*ч; - удельные затраты энергии на изготовления новой детали, кВт*ч; - трудоемкость восстановления детали г-тым способом, чел.-ч; £н - трудоемкость изготовления новой детали, чел.-ч.
Способ, обеспечивающий минимальное значение энергетического критерия - рациональный. Восстановление деталей таким способом целесообразно и тогда, когда значение его меньшее единицы.
Следует иметь в виду, что выбранный по энергетическому критерию способ из-за взаимодействия цен может не соответствовать экономическим интересам конкретного предприятия.
Энергетический и комбинированный критерии
Способ восстановления Критерии
технико-экономический энергетический комбинированный
Наплавкой под флюсом 61,7 1,0 1,0
Вибродуговой наплавкой 83,9 1,П 1,19
Наплавкой в среде С02 72,2 1,05 0,98
Металлизацией 43,6 0,52 0,53
Электр оконтакт-ной приваркой ленты 36,2 0,29 0,24
Хромированием 80,1 1,76 3,20
Железнением 52,1 0,36 0,22
С учетом этого выбирать его следует по комбинированному критерию, отражающему приведенные затраты, энергоемкость, коэффициент долговечности:
<Р* = ^^ -> min; (6)
КД1
Ksi = nBi / Цн, (7)
где K3i - коэффициент экономичности, определяемый как отношение приведенных затрат nBj на восстановление детали i-м способом к цене новой детали Цн.
Так же, как и в случае применения энергетического критерия, восстановление деталей выбранным способом целесообразно тогда, когда значение комбинированного критерия также меньше единицы. При использовании энергетического и комбинированного критериев учитываются выше изложенные требования к коэффициентам долговечности и ресурса восстановленной детали. При определении коэффициентов Кг, К2 и К3 вместо показателей новой детали для сравнения можно принять показатели детали, восстановленной каким-либо наиболее распространенным способом, например наплавкой под флюсом. В этом случае коэффициент долговечности определяют по управлению:
=Ti / Тб; К^ = KAi/KAб, (8)
где Ti и Гб - ресурсы деталей, восстановленных соответственно i-м и базовым способами. Используя характеристики способов восстановления деталей, содержащиеся в известных литературных источниках, рассчитаны их технико-экономический, энергетический и комбинированный критерии (см. таблицу). При определении энергетического и комбинированного критериев за базу принята наплавка под флюсом.
Заключение. Для оценки восстановления конкретной детали в конкретных производственных условиях их уточняют. Энергетический критерий особенно важно использовать тогда, когда принимаются решения о развитии нового производства, строительстве завода или крупного цеха восстановления деталей и др.
Список литературы
1. Реновация в машиностроении / Ю. Ф. Абакумов [и др.] // Восстановление и упрочнение деталей: тр. ГОСНИТИ. М.: ГОСНИТИ, 2013. Т. 113. С. 249-257.
2. Харламов Ю.А., Будагьянц H.A. Основы технологии восстановления и упрочнения деталей машин: учеб. пособие. Луганск: Восточноукр. нац. ун-т им. В. И. Даля, 2003. Т. 1. 496 с.
3. Харламов Ю.А., Будагьянц H.A. Основы технологии восстановления и упрочнения деталей машин: учебное пособие. Луганск: Восточноукр. нац. ун-т им. В. И. Даля, 2003. Т. 2. 480 с.
4. Иванов В.П., Мерзлов A.A. Сбережение остаточной долговечности деталей при ремонте машин // Вестник Полоцкого государственного университета. Прикладные науки. 2005. № 6. С. 173-176.
5. Иванов В.П., Кастрюк А.П. Повышение эффективности процессов восстановления деталей // Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей: тр. ГОСНИТИ. М.: ГОСНИТИ, 2012. Т. 110. Ч. 2. С. 4-7.
6. Иванов В.П., Вигерина Т.В. Выбор технологических баз при обработке резанием восстанавливаемых коленчатых валов // Композиционные материалы и защитные покрытия: материалы науч.-техн. семинара. Минск: ОИМ HAH Б, 2012. С. 38-42.
7. Иванов В.П., Кастрюк А.П. Подготовка ремонтного производства. Новополоцк: ПГУ, 2011. 272 с.
Кокиева Галия Ергешевна, д-р техн. наук, kokievagalia(q),mail. г и, Россия, Якутск, Якутская государственная сельскохозяйственная академия,
Войнам Сергей Александрович, инженер, sergey_voi(q), mail, г и, Россия, Новосибирск, Новосибирский государственный аграрный университет
SUBSTANTIA TION OF RA TIONAL RESTORE DETAILS
G. Y. Kokiyeva, S.A. Voinash 416
A method for optimizing the recovery process ofparts according to the energy criterion is proposed. This is due to the fact that today the main parameter is the cost of recovering parts or reduced costs, which in practice are largely influenced by prices, and the true production costs, the novelty of the process, all energy costs, are not always taken into account and living labor for production (energy criterion).
Key words: technology, energy criteria, restoration of parts, electric arc load, running hours, production costs, cost, rational method, process optimization, environment, surfacing restoration.
Kokiyeva Galiya Yergeshevna, doctor of technical sciences, kokievagalia@mail. ru, Russia, Yakutsk, Yakutsk state agricultural academy,
Voinash Sergey Alexandrovich, engineer, sergey_voi@mail.ru, Russia, Novosibirsk, Novosibirsk state agrarian university
УДК 624.21; 004.942
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ МОСТА ПОД НАГРУЗКОЙ
А.А. Еремеев
Приводятся результаты симуляции процессов нагружения части мостовой конструкции, выполненной из различных металлических материалов. Проведен сравнительный анализ деформаций и напряжений, возникших в результате приложения силы к полотну моста.
Ключевые слова: металлическая конструкция, мост, нагружение, напряжение, деформация, ANSYS.
Мосты являются одной из важнейших частей транспортной системы любой железнодорожной, автомобильной или пешеходной дороги.
Мостовая конструкция воспринимает всю нагрузку от объектов, находящихся на ней, поэтому обеспечение надлежащей выдерживаемой нагрузки является важным и необходимым этапом в проектировании моста, а исследование характера распределения напряжений и деформаций в сооружениях, выполненных из различных сплавов металлов позволит выбрать наиболее оптимальный для строительства материал [1-3].
В работе рассматривается деформирование части моста, изготовленной из металлических элементов в ПО Ansys Static Structural [4- 5]. Материалами были выбраны структурная сталь и алюминиевый сплав. Конструкция моста с геометрическими размерами приведена на рис. 1.
Для упрощения расчетов конструкция считается цельной, без использования соединительных элементов. Одноосная вертикальная нагрузка осуществляется на полотно, расположенное на поперечных балках, на которые распределяется сила, равная 10 т. Сила гравитации в симуляции учитывается. Крайние поперечные горизонтальные балки зафиксированы. Расчет проводится при нормальных внешних условиях. Полотно в расчетах не рассматривается, рассчитывается только сама металлическая конструкция.
