CC BY
63
УДК 629.331:331
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИИ РЕМОНТА ШЕЕК КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ЗМЗ-402
В. Н. Кузнецова, А. Д. Дерман, В. В. Савинкин, Л. Н. Киселева
Аннотация. На основании проведённого технологического и экономического анализа наиболее распространённых видов восстановления шеек коленчатых валов были отобрано наиболее соответствующие заданным условиям, с последующим сравнением их экономических показателей.
Ключевые слова: восстановление шеек коленчатых валов, капитальные вложения, эффективность, экономические показатели.
Введение
Одним из самых крупных резервов эффективности в сфере эксплуатации подвижного состава автотранспортных предприятий выступает восстановление изношенных деталей. Оно обеспечивает экономию высококачественного материала, топлива, энергетических и трудовых ресурсов.
Для восстановления трудоспособности изношенных деталей требуется в 5-8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей.
Согласно статистическим данным, свыше 85 % деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т.е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины.
Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми, во многих случаях, остается низким. В тоже время имеются такие примеры, когда ресурс восстановленных прогрессивными способами деталей в несколько раз выше ресурса новых.
С учётом множества существующих методов восстановления шеек коленчатых валов, актуальной задачей становится выбор наиболее оптимального с технологической и экономической точки зрения в условиях небольших автопредприятий.
Основная часть
При восстановлении коленчатых валов двигателей возникает необходимость изыскания новых, более прогрессивных способов восстановления, которые смогли бы повысить ресурс деталей при сравнительно низких затратах.
Существует несколько наиболее распространённых видов восстановления шеек коленчатых валов:
- шлифовка под ремонтные размеры;
- вибродуговая наплавка в жидкости;
- вибродуговая наплавка в водокислородной среде;
- автоматическая электродуговая наплавка под слоем флюса;
- двухслойная наплавка проволокой Св-08 под слоем флюса;
- двухслойная наплавка порошковой проволокой;
- наплавка в среде углекислого газа;
- плазменная металлизация;
- лазерный способ восстановления;
- наплавка под легирующим флюсом по оболочке;
- шлифовка под ремонтные размеры с последующей финишной антикоррозионной без-аброзивной обработкой (ФАБО);
- с установкой дополнительных ремонтных деталей.
Технологический анализ вышеперечисленных методов проводился с учётом особенностей материала и конструкции коленчатого вала двигателя ЗМЗ-402, исходя из сложности процессов восстановления и предварительной оценки стоимости необходимого оборудования.
Шлифовка под ремонтные размеры.
Преимущества этого способа заключается в его технологической простоте. Недостаток -сокращение межремонтных пробегов соответственно после расточки под каждый последующий ремонтный размер.
Вибродуговая наплавка в жидкости. Благодаря двукратному запасу прочности в эксплуатации наблюдается незначительное количество их поломок. Но применение этого способа наплавки для восстановления чугунных коленчатых валов двигателей автомобилей из-за значительного снижения усталостной прочности становиться не приемлемым.
Вибродуговая наплавка в водокислородной среде. В целом эксплуатационные свойства таких валов изучены не достаточно,
из-за низкой в сравнении с высокопрочным чугуном износостойкости наплавленного металла этот способ наплавки не может быть рекомендован к повсеместному использованию.
Однослойная наплавка под флюсом. Все разновидности однослойной наплавки под флюсом не дали однозначно положительных результатов. Наплавленный металл имел неоднородную структуру и твердость, содержал поры, трещины и шлаковые включения.
Двухслойная наплавка проволокой Св-08 под легирующим слоем флюса. Недостатком этого способа наплавки является образование большого количества трещин в наплавленном слое, вызывающих повышенный износ сопряженных вкладышей. Наличие на поверхности шеек большого количества трещин не позволяет рекомендовать этот способ для широкого применения.
Двухслойная наплавка порошковой проволокой. Существенным недостатком этого способа наплавки является образование пор, раковин и трещин в наплавленном слое. Износостойкость наплавленных шеек находится на уровне не наплавленных. Усталостная прочность восстановленных чугунных коленчатых валов снижается на 44 %.
В связи свыше перечисленными недостатками этот способ восстановления чугунных коленчатых валов рекомендовать нельзя.
Наплавка в среде углекислого газа. Усталостная прочность при этом способе снижается на 45-50 %.
Из-за указанных недостатков такую наплавку применять нецелесообразно.
Плазменная металлизация. Недостатком этого способа является высокие начальные капиталовложения в оборудование.
В настоящее время при отсутствии значительных оборотных средств у предприятий этот недостаток не позволяет рекомендовать способ к повсеместному использованию.
Лазерный способ восстановления. Этот способ не может быть рекомендован к использованию на данном этапе в силу высокой стоимости оборудования и высокой требовательности к обслуживающему персоналу и культуре производства.
Наплавка под легирующим флюсом по оболочке.
Достоинством этого способа является отсутствие пор и трещин, высокие прочностные характеристики и доступное по цене оборудование. Недостатком является сложность технологического процесса восстановления.
Шлифовка под ремонтные размеры с последующей финишной антикоррозионной безаброзивной обработкой. При использовании данного метода увеличивается межремонтный пробег отремонтированных коленчатых валов примерно в 1,5 раза.
Недостатком этого метода является незначительное усложнение технологического процесса восстановления по сравнению с методом ремонта под ремонтный размер.
Метод дополнительных ремонтных деталей. При данном способе возможен ремонт коленчатых валов прошедших все ремонтные размеры, валов у которых были провернуты вкладыши. Также увеличивается срок службы коленчатых валов.
Недостатком является сложность технологического процесса восстановления.
В результате технологического анализа вышеперечисленных способов восстановления шеек коленчатых валов в условиях небольших автопредприятий наиболее приемлемыми являются метод шлифовки под ремонтный размер (в том числе с последующей ФАБО) и метод восстановления с помощью дополнительных ремонтных деталей.
Остальные методы являются технологически сложными, требуют значительных капитальных вложений, привлечения высококвалифицированных специалистов и могут применяться на авторемонтных заводах или в условиях автоцентров.
Ниже представлены сводные ведомости по учёту задействованных специалистов разработанных соответствующих технологических процессов восстановления коленчатых валов (см. таблицы 1, 2, 3) при индивидуальном методе ремонта.
Таблица 1 - Сводная ведомость по определению разряда специальности методом ФАБО
Специальность Трудоёмкость, чел - час
Слесарь 3 разряда 5,92
Слесарь 4 разряда 0,77
Шлифовщик 5 разряда 1,52
Итого 8,21
Таблица 2 - Сводная ведомость по определению разряда специальности методом шлифовки под ремонтный размер
Специальность Трудоёмкость, чел - час
Слесарь 3 разряда 5,92
Слесарь 4 разряда 0,77
Шлифовщик 5 разряда 1,09
Итого 7,78
Таблица 3 - Сводная ведомость по определению разряда специальности методом дополнительных ремонтных деталей
Специальность Трудоёмкость, чел - час
Слесарь 3 разряда 5,92
Слесарь 4 разряда 0,77
Шлифовщик 5 разряда 1,15
Сварщик 5 разряда 0,95
Итого 8,79
Расчёт показателей экономической эффективности сравниваемых трёх методов восстановления проводился по ценам и действующим тарифам Республики Казахстан, в тенге.
При расчёте учитывались следующие статьи затрат:
- капитальные вложения, в том числе стоимость вновь приобретённого оборудования (круглошлифовальный станок 3А423-1850000 тенге [2], муфельная печь ПКМ 4.8.4/11,5-2130000 тенге [3], сварочный аппарат УДС-58-2-250000 тенге [5], стоимость приспособления для ФАБ0-44000 тенге), стоимость демонтажно-монтажных работ, стоимость транспортировки оборудования;
- потребность электроэнергии на питание силовых потребителей, на освещение рабочих мести на вентиляцию (принималась типовая планировка слесарно-механического участка);
- расходы на отопление производственной зоны;
- затрат на водоснабжение;
- заработная плата рабочих, занятых на восстановлении коленчатых валов;
- затраты на текущий ремонт оборудования;
- амортизация оборудования;
- затраты на содержание, ремонт и возобновление инвентаря;
- прочие затраты, в том числе на приобретение комплектов полуколец для шатунных и коренных шеек коленчатых валов [4].
На основании сравнительного экономического анализа (см. таблицу 4), при полностью загруженной годовой программы было выявлено:
- при шлифовании под ремонтный размер шеек коленчатого вала наименьший срок окупаемости, т.к. при данном методе ремонтируется наибольшее количество коленчатых валов, у данного метода наименьшие капитальные вложения;
- при использовании метода шлифования с применением ФАБО увеличивается срок окупаемости, но также увеличивается и срок службы коленчатых валов, что выгодно для клиентов;
- метод восстановления с помощью дополнительных ремонтных деталей наименее эффективен, имеет наибольший срок окупаемости и наибольшие капитальные вложения, но данный способ применим при ремонте коленчатых валов прошедших все ремонтные размеры, а так же валов у которых были провернуты вкладыши.
Таблица 4 - Основные экономические показатели
Экономические показатели Единицы измерения Методы восстановления шеек коленчатых валов
Шлифование Шлифование с ФАБО Дополнительная ремонтная деталь
Капитальные вложения млн. тенге 2,127 2,171 4,864
Затраты на отопление тыс. тенге 409,5 409,5 409,5
Затраты на электроэнергию тыс. тенге 161,9 161,9 856,9
Затраты на водоснабжение тыс. тенге 4,8 4,8 9,5
Затраты заработную плату рабочих тыс. тенге 447,5 448,7 736,9
Затраты текущий ремонт оборудования тыс. тенге 92,5 94,7 211,5
Затраты амортизацию оборудования тыс. тенге 222 227,2 507,6
Затраты содержание, ремонт и возобновление инвентаря тыс. тенге 74 75,7 169,2
Прочие затраты тыс. тенге 92,5 94,7 211,5
Общая сумма всех затрат млн. тенге 1,505 1,517 6,771
Срок окупаемости год 0,23 0,3 1,0
Библиографический список
1. Дерман А. Л., Никитин А. В., Абдракипов C.P. Инновационный патент на изобретение № 23134. Устройство для финишной антикоррозионной безабразивной обработки шеек коленчатого вала методом пластической деформации (Комитет по правам интеллектуальной собственности Министерства Юстиции Республики Казахстан). Заявка № 2008/1169.1 от 24.10.2008.
2. www.promportal.su.
3. www.tmking.ru.
4. Спиридонов Н. В. Плазменные и лазерные методы упрочнения деталей машин. Минск: Высшая школа, 1988. - 155 с.
5. www.rs-metal.ru.
6. Зуев А. А., Арсентьев А. В., Федорищев А. А. Технология восстановления шеек коленчатых валов // Двигателестроение. 2006. - № 3. - C. 40-42.
7. Юданова А. В. Повышение качества ремонта двигателей внутреннего сгорания путем применения рациональных ремонтно-
технологических воздействий // Инженернотехническое обеспечение АПК. Реферативный журнал. 2004. - № 2. - C. 597.
THE COMPARATIVE ANALYSIS ORGANIZING REPAIR NECKS CRANKSSHAFTS ZMZ -402
V. N. Kuznetsova, A. L. Derman, V. V. Savinkin L. N. Kiselyova
On the basis of technological and economic analysis of the most common types of recovery necks
crankshafts were selected the most relevant criteria, and then comparing their economic performance.
Кузнецова Виктория Николаевна - доктор технических наук, профессор Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основные направления научной деятельности: Оптимизация рабочих органов землеройных и землеройно-транспортных машин. Общее количество опубликованных работ: более 90. E-mail: dissovetsibadi@bk. ru
Дерман Андрей Львович - старший преподаватель. кафедры «Автомобильный транспорт» Северо-Казахстанский Государственный университет им. М. Козыбаева (СКГУ), г. Петропавловск. Основные направления научной деятельности -совершенство технологии ремонта транспортных двигателей. Общее количество опубликованных работ: 3. e-mail: derman68@mail.ru.
Савинкин Виталий Владимирович - к.т.н., доцент кафедры «Автомобильный транспорт». Основные направления научной деятельности -повышение долговечности и надежности СДМ технологичными методами. Общее количество опубликованных работ: 56. E-mail
cavinkin 7@mail. ru.
Киселева Лариса Николаевна - канд. тех. наук, доцент кафедры Эксплуатация и ремонт автомобилей Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.
