Методика Определения Номенклатуры Восстанавливаемых Деталей Экскаваторов

УДК 621.879.004.67

(РГУПС, Россия)

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОМЕНКЛАТУРЫ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ ЭКСКАВАТОРОВ

При проектировании производственных участков ремонтных предприятий для восстановления и изготовления деталей требуется предварительная информация о технологических и конструктивных параметрах изделий. Это необходимо для подбора соответствующих средств технологического оснащения (оборудования, приспособлений, инструмента и др.) при выполнении технологических процессов.

Ремонтному производству в большей степени соответствует серийное и мелкосерийное производство с широкой и часто изменяемой номенклатурой ремонтируемых машин. В этих условиях, с целью оперативного определения показателей, необходимо разработать универсальную методику определения необходимых данных о восстанавливаемых деталях. Методика должна выявлять элементы деталей, которые с наибольшей вероятностью будут подвергаться восстановлению на ремонтных заводах.

Из конструктивных особенностей строительных путевых машин вытекает, что наибольшее количество восстанавливаемых деталей в ремонтной практике относится к трансмиссии машин. Наиболее частым дефектом этих деталей является износ их рабочих поверхностей в среднем на 0,1 – 0,3 мм.

Детали трансмиссии передают крутящие моменты от приводных двигателей к ходовой части и к рабочему оборудованию машин. Рабочими поверхностями деталей, входящими в трансмиссию машин, в основном являются поверхности вращения, т. е. цилиндрические поверхности таких классов деталей как валы, втулки, диски, зубчатые колеса и др. Наиболее многочисленную группу из перечисленных классов деталей составляют валы, опорами которых являются подшипники качения.

Подшипники качения монтируются внутренними кольцами на шейки валов, а наружными кольцами они сопрягаются с посадочными местами корпусных деталей, таких как ступицы колес, мосты, картеры коробок передач, корпуса дифференциалов и т. д.

Посадочные места под кольца подшипников качения являются базовыми поверхностями и поэтому обрабатываются с высокой точностью (до 7 – 6 квалитетов) и малой шероховатости (Rа=1,25 – 0,16 мкм). Кроме того, для повышения износостойкости эти поверхности термически обрабатываются на повышенную твердость.

В процессе эксплуатации посадочные места под подшипники качения изнашиваются с изменением формы и размеров, т. е. изменяются величины зазоров и натягов в сопряжениях – возникают перекосы валов, их неуравновешенность и, как правило, нарушается нормальная работа узлов и машин в целом.

Исходя из сказанного, предметом нашего исследования является определение диаметров подшипниковых шеек валов и посадочных мест под них в корпусных деталях.

Изношенные посадочные места подшипников на валах и корпусных деталях восстанавливаются в основном методами электродуговой наплавки (под флюсом, вибродуговой наплавкой и др.).

Для проектирования наплавочных участков ремонтных заводов и подбора наплавочного оборудования необходимо знать диаметры восстанавливаемых деталей, т. к. этот параметр определяет выбор диаметра электрода и электродной проволоки, а также режимы наплавки и использование расходных материалов.

Наиболее простой и эффективной методикой определения диаметров подшипниковых шеек валов и отверстий в корпусных деталях является выявление типов подшипников качения в трансмиссиях исследуемых машин, которые являются сопрягаемым элементом одновременно и с валами и с корпусами узлов машин.

Для установления типов подшипников машин пользуются каталогами, техническими условиями на капитальный ремонт, а также конструкторской и ремонтной документацией.

В настоящем случае, для иллюстрации методики по определению диаметров восстанавливаемых валов и отверстий, в группу исследуемых машин включаем одноковшовые строительные экскаваторы с гидравлическим управлением следующих моделей: ЭО-2621В; ЭО-3322В; ЭО-4321Б; ЭО-4124; ЭО-5123.

Для указанной группы машин делаем выборку типов подшипников качения, входящих в трансмиссию этих экскаваторов, с указанием их внутренних и наружных диаметров. Выборка диаметров подшипников качения представляет собой некоторый объем эмпирических данных. Для установления средних значений внутренних и наружных диаметров подшипников пользуемся методами статистической обработки эмпирических данных [1]. В этом случае диаметры подшипников представляют собой значения случайной величины и подчиняются нормальному закону распределения вероятностей, который характеризуется основными параметрами: математическим ожиданием Мх (средним значением случайной величины) и дисперсией  Dx  (величиной рассеивания размеров от среднего значения).

Нормальный закон распределения в дифференциальной форме описывается кривой распределения (плотность вероятности) согласно уравнению:

,

где  у – ординаты кривой; 

– среднее квадратическое отклонение размера, равное  =; 

e – основание натуральных логарифмов.

На практике, когда имеется ограниченный объем выборки значений случайной величины, теоретический закон распределения заменяется эмпирическим законом распределения.

Эмпирическое распределение характеризуется средним выборочным значением  X, равным  и эмпирической дисперсией  S2, равной:

S2 =(хi – х)2 ,

где  N – объем выборки значений; 

xi  – значение случайной величины; 

mi – частота встреч значений случайной величины;

S = 2 –  эмпирическое среднее квадратическое отклонение.

Таким образом, для определения наиболее вероятных размеров восстанавливаемых деталей машин необходимо построить кривые распределения их диаметров с нахождением среднего значения и эмпирического среднего квадратического отклонения.

В нашем случае, для определения восстанавливаемых диаметров валов и отверстий корпусных деталей, проведем статистическую обработку диаметров подшипников качения, применяемых на указанных экскаваторах.

Размеры внутренних диаметров подшипников качения, в порядке их возрастания, имеют следующие значения в мм: 20(8); 25(7); 30(1); 40(42); 45(4); 50(27); 55(8); 60(22); 65(7); 70(26); 75(2); 80(16); 85(35); 90(42); 95(1); 100(7); 110(21); 120(12); 130(4) (в скобках указано количество одинаковых подшипников). Общее число подшипников составило 292.  Используя методику статистической обработки эмпирических данных [1], получаем параметры эмпирического распределения, представленные в табл. 1.

Среднее значение эмпирического распределения составило Х = 71 мм, а эмпирическое среднее квадратическое отклонение – S = 27 мм. Наибольший восстанавливаемый диаметр вала отсюда составит величину:

Dмах = Х+3·S = 71+3·27 = 152 мм.

Таблица 1

Параметры эмпирического распределения внутренних диаметров подшипников качения, мм

Номер интервала				()2		()2
1	16	25,5	– 5	25	– 80	400
2	42	36,5	– 4	16	– 168	672
3	31	47,5	– 3	9	– 93	279
4	30	58,5	– 2	4	– 60	120
5	33	69,5	– 1	1	– 33	33
6	53	80,5	0	0	0	0
7	43	91,5	1	1	43	43
8	7	102,5	2	4	14	28
9	21	113,5	3	9	63	189
10	16	124,5	4	16	64	256
	292	–	–	–	– 250	2020

Графическое изображение полученного эмпирического распределения показано на рис. 1.

Диаметры, мм

Рис. 1. Кривые распределения внутренних диаметров подшипников качения:

1 – эмпирическая кривая;  2 – кривая нормального распределения

Размеры наружных диаметров подшипников качения, в порядке их возрастания, имеют следующие значения в мм: 30(2); 47(6); 52(6); 62(12); 68(2); 75(2); 78(2); 80(6); 90(24); 100(4); 105(1); 110(24); 120(6); 125(34); 130(23); 140(8); 150(32); 160(5); 170(4); 180(43); 190(22); 200(8); 215(12); 230(2) (в скобках указано количество одинаковых подшипников).

Общее число подшипников составило 290. Используя методику [1], получаем параметры эмпирического распределения, представленные в табл. 2.

Таблица  2

Параметры эмпирического распределения наружных диаметров подшипников качения, мм

Номер интервала				()2		()2
1	8	40	– 5	25	– 40	200
2	20	60	– 4	16	– 80	320
3	22	80	– 3	9	– 66	138
4	41	100	– 2	4	– 82	164
5	52	120	– 1	1	– 52	52
6	35	140	0	0	0	0
7	25	160	1	1	25	25
8	43	180	2	4	86	172
9	30	200	3	9	90	270
10	14	220	4	16	76	224
	290	–	–	–	– 43	1565

Графическое изображение полученного эмпирического распределения показано на рис.2.

Диаметры, мм

Рис. 2. Кривые распределения наружных диаметров подшипников качения:

1 – эмпирическая кривая;  2 – кривая нормального распределения

Среднее значение эмпирического распределения составило Х=137 мм, а эмпирическое среднее квадратическое отклонение – S=46 мм. Наибольший восстанавливаемый диаметр отверстия отсюда составит величину:

Dмах = Х + 3·S = 137+ 3·46 = 275 мм.

Таким образом, разработанная методика позволяет оперативно определять необходимые параметры восстанавливаемых деталей.

Список литературы

1. РТМ 44-62. Методика статической обработки эмпирических данных.  М.: Изд-во стандартов, 1966. С. 100.