Весовые нагрузки

Вес, кгс

Координаты центра тяжести I,j,см

Наименование

Условное

Величина

Условное

Величина

обозначение

обозначение

Водило

Gв

11750

i1

560

j1

0

Рама с

Gр

29000

i2

225

корсет-опорой

Водило

Рама в

сборе

Корсет-

опора

Рама с карсет-опорой

Груз

Рама, карсет-опора и груз

15,5

26,4

10,7

38,1

С

1,4

1,4

1

0,3

1,06

1,2

1,05

1,06

q,

Н*м

250

250

250

250

, Н

5500

9100

2200

11300

3100

14400

m

0,27

0,27

0,27

0,27

2,64

2,64

2,64

2,64

1

1

1

1

4.5 Силовой расчет

Исходные данные необходимые для силового расчета можно условно разделить на постоянные и переменные.

К постоянным исходным данным относят геометрические размеры конструкции и веса водила, рамы и груза.

К переменным исходным данным относятся координаты точек положения агрегата, и ветровые нагрузки.

Расчетная система уравнений.

Усилия в шарнирах агрегата в любом его положении и для любого варианта нагружения можно получить решив систему из 6-ти уравнений с 6-ю неизвестными.

1) ;

2) ;

3)

;

4) ;

5) ;

6)

,

где ; ;

- усилие в гидроцилиндре.

P – давление в гидроцилиндре.

F – площадь камеры прямого давления.

- угол наклона гидроцилиндра

, - усилие от канатной подвески крана.

, - реакция колеса рамы.

, , - веса водила, рамы и груза соответственно.

, , - ветровая нагрузка на водило, раму и груз соответственно.

x, y – координаты соответствующих точек агрегата.

При проведении силового расчета возможно несколько различных вариантов нагружения несущих металлоконструкций, но в данном расчете приводится такой вариант нагружения при котором возникают максимальные усилия в элементах конструкции, а также максимальное давление в гидросистеме. Данному варианту соответствует режим нагружения при котором осуществляется подъем рамы без груза и с ветровой нагрузкой со стороны водила.

Результаты расчета представлены в виде таблицы.

Таблица 3. Результаты расчета

Описание устройства и работа каретки

4.6.1 Назначение каретки

Каретка предназначена для удержания и продольного перемещения агрегата 3Ф-65КО с грузом 3М-65 по раме агрегата.

4.6.2 Состав каретки

В состав каретки входят две секции, каждая из которых состоит из следующих составных частей:

портала, установленного на кронштейне;

захвата и пружины;

гидроцилиндра, установленного на кронштейне;

серьги;

крюка.

4.6.3 Работа каретки

В исходном положении штоки гидроцилиндров каретки находятся во втянутом положении. Перед началом работы штоки гидроцилиндров выдвигаются и захваты порталов опускаются вниз. Перекатывание груза из вагона на раму агрегата происходит до тех пор, пока цапфы корсет-опоры не попадут в зону захватов, переезжая на определенное расстояние относительно зева захвата.

Стыковка цапфы корсет-опоры с зевом захвата осуществляется при втягивании штоков гидроцилиндров. При дальнейшем втягивании штоков гидроцилиндров происходит перемещение груза к оголовку агрегата, что позволяет обеспечить стыковку тяг траверсы подъема с цапфами груза. Гидроцилиндры каретки осуществляют натяжение тяг траверсы, что необходимо при подъеме груза для исключения рывка и сползания груза относительно ложементов корсет-опоры.

При переводе груза из горизонтального положения в вертикальное краном каретка удерживает корсет-опору относительно рамы. При подъеме груза гидросистема агрегата обеспечивает его сопровождение. Рама с кареткой и корсет-опорой остаются в вертикальном положении.

Опускание груза и отстыковка корсет-опоры от каретки происходит в обратной последовательности.

Рис.8. Каретка

Технические данные

Общие данные:

Максимальное усилие, действующее на захват, Н..… ……68000

Габаритные размеры, мм:

ширина………………………………………………………………2846

высота………………………………………………………………..1575

расстояние между захватами………………………………………2564

Гидропривод:

Рабочая жидкость………...………………………………Масло МГЕ-10А

Количество рабочей жидкости, л………………………………...…….700

Максимальное рабочее давление, МПа (кгс/см²)…………..…….25 (250)

Насос:

тип…………………………………………………………….НПА 16/32

производительность, л/мин……………………………………..…..19,5

максимальное рабочее давление, МПа (кгс/см²)………….…..32 (320)

количество, шт……………………………………………….…………3

Гидроцилиндр:

максимальное усилие, кН (кгс)………………………….……50 (5000)

ход гидроцилиндра, мм……………………………..……………….300

Электрооборудование:

- питание аппаратуры управлении....переменный ток напряжением 27 В

4.7 Расчет гидроцилиндра

4.7.1 Исходные нагрузки на гидроцилиндр

= 180*10⁵ Н/м² - рабочее давление жидкости;

= 114500 Н - максимальное усилие, развиваемое цилиндром;

где = 0,00636 м² - рабочая площадь цилиндра;

= 8500 Н - максимальная сжимающая нагрузка на гидроцилиндр;

= 54000 Н - максимальная растягивающая нагрузка на гидроцилиндр.

Таблица 4. Материалы и допускаемые напряжения

- коэффициент, который определяется различными напряженными состояниями;

- коэффициент, учитывающий напряженное состояние (срез,

растяжение, сжатие, и т.д.);

- коэффициент, зависящий от вида расчетного состояния нагрузок;

- коэффициент, определяемый в зависимости от группы испытаний или контроля;

- коэффициент, зависящий от температуры;

- коэффициент запаса.

Таблица 5. Характеристика гидроцилиндра

Площадь

	Камера прямого давления		м2	0,00636
	Камера противодавления			0,0054
Ход			м	0,30
Объем	Камера прямого давления		м3	0,001910
	Камера противодавления			0,001620
Рабочее давление			МПа	11,5
				11	18
Усилие	Камера прямого давления		Н	7315
	Камера противодавления			каретка Л 59400
				каретка Т 97200
	Преодолеваемое гидроцилиндром	сжат.		8500
		раст.		каретка Л 31050
				каретка Т 54000

4.7.2 Расчет цилиндра

= 0,09003 м;

По ГОСТ 9933-61 принимаем значение равное:

= 0,09 м - внутренний диаметр цилиндра;

= 0,112 м;

где Р₃=ΔР=1…2 МПа – прямое давление при действии максимальной растягивающей нагрузки.

По ГОСТ 9933-61 принимаем значение равное:

= 0,11 м - наружный диаметр цилиндра;

Диаметр штока находим по формуле:

= 0,034 м;

где = 225,2 МПа - допускаемое напряжение;

диаметр полости штока.

По ГОСТ 9933-61 принимаем значение равное:

= 0,035 м - диаметр штока;

, следовательно, цилиндр можно рассматривать как толстостенный, находящийся под внутренним давлением жидкости

Р=180 кгс/см² = 18 МПа.

Площадь камеры прямого давления:

= 0,636 м²;

= 0,01 м - толщина стенки цилиндра.

Напряжение на внутренней поверхности стенки цилиндра:

тангенциальное: = 91 МПа;

осевое: = 35,6 МПа;

тангенциальное: = 18 МПа.

Эквивалентное напряжение:

= 87 МПа;

Радиальное перемещение внутренней точки стенки цилиндра:

= 0,000018 м;

Вывод: действующее напряжение = 87 МПа меньше допускаемого = 225,2 МПа.

Пята

Напряжение:

= 36 МПа;

где = 171000 Н - усилие, действующее в сечении;

= 0,00479 м² - площадь сечения;

Параметр цилиндрической оболочки:

,

где ;

= 0,06405 м - радиус срединной поверхности оболочки;

= 0,0119 м - толщина цилиндрической оболочки.

Резьба М115х3.

Наружный диаметр………………………………………..d = 0,115 м

Внутренний диаметр……………………………….…….. d₁ = 0,111752 м

Шаг …………………………………………………………S = 0,005 м

Коэффициент полноты резьбы……………………………β = 0,9

Расчетное число витков……………………………………z = 8

= 22,5 МПа,

где = 171000 Н - усилие, действующее на резьбу.

Вывод: действующее напряжение = 22,5 МПа меньше допускаемого = 180 МПа.

4.7.4 Проушина

Сила, при которой появляется остаточная овализация внутреннего контура:

Р_т = К_т * Р_в = 0,22*64735 = 142420 > 54000 Н;

Где - коэффициент, характеризующий зависимость Р_т от геометрического параметра α.

Марки стали, относительного зазора ;

; ; ;

δ = 0,000365 м – начальный зазор в паре проушина – ось;

d = 0,03028 м – диаметр внутреннего контура проушины;

α = 90˚ - угол между осью симметрии проушины и радиусом, проведенным через точку сопряжения контуров головки и стержня проушины;

- разрушающая сила;

= 610 МПа;

D = 2*R = 2*3,4 = 6,8 см = 0,068 м – диаметр наружного контура проушины;

R = 3,4 см = 0,034 м – приведенный радиус;

t = 1,6 см = 0,016 м – толщина проушины;

Напряжение растяжения:

= 34 МПа;

где = 0,00162 м².

Резьба М30 х 2.

Наружный диаметр…………………………………………d = 0,03 м

Внутренний диаметр……………..……………………….. d₁ = 0,027835 м

Шаг …………………………………………………………S = 0,002 м

Коэффициент полноты резьбы……………………………β = 0,9

Расчетное число витков……………………………………z = 8

Напряжение среза витков резьбы.

= 43 МПа;

Вывод: действующее напряжение = 43 МПа меньше допускаемого = 180 МПа.

4.7.5 Втулки бронзовые

Рис. 9. Расчетная схема

Удельное давление на втулки:

= 24 * 10⁵ Н/м²;

где = 15 * 10⁵ Н/м²;

= 54000 Н – максимальная растягивающая нагрузка на гидроцилиндр;

D = 0,03 м (см. рис.);

= 0,15 – коэффициент трения стали по стали;

l = 0,083 м – расстояние между втулками;

l₂ = 0,0182 м – рабочая длина втулки;

= 0,035 м – рабочий диаметр втулки;

= 7 * 10⁵ Н/м²;

где = 0,025 м – рабочая длина втулки;

= 0,09 м.

4.7.6 Шток

Эквивалентное напряжение в штоке:

= 101,9 МПа;

где = 0,057 м - расчетная площадь штока;

= 122 Н*м - изгибающий момент от трения в шарнире;

D = 0,03 м (см. рис.);

= 0,15 – коэффициент трения стали по стали;

= 0,0000155 м³ - момент сопротивления изгибу,

Вывод: действующее напряжение = 101,9 МПа меньше допускаемого = 225,2 МПа.

4.7.7 Оценка скорости движения цилиндра

Расход жидкости при выдвижении штока вычисляется по формуле:

, л/мин

= 850 кгс – сжимающая нагрузка на штоке;

Расход жидкости при убирании штока вычисляется по формуле:

, л/мин

= 850 кгс – растягивающая нагрузка на штоке;

Скорость штока и время операции вычисляются по формулам:

м/с – при выдвижении штока;

м/с – при убирании штока;

, с , где х = 0,3 м – ход гидроцилиндра;

= 11,5 МПа - принятая регулировка клапана;

- сопротивление дросселей.

Таблица 6. Результаты расчета

Операции		Параметр
		Q	V	t
		л/мин	м/с	с
Выдвижение штока	-40º	1,44	0,0038	80
	+45º	1,49	0,0039	77
Убирание штока	-40º	3,08	0,0095	31
	+45º	3,19	0,0098	30

Расчет металлоконструкции каретки

4.8.1 Усилия, действующие на захват

В расчете рассматривается два варианта загружения каретки:

1 – ый вариант – перемещение корсет-опоры с грузом на раме в горизонтальном положении при встречном ветре;

2 – ой вариант – удержание корсет-опоры без груза в вертикальном положении рамы.

Усилия, действующие на захват, 1 – ый вариант:

,

где - сопротивление от трения при движении;

= 1,5 – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд;

= сопротивление от действия ветровой нагрузки;

N = 310 кгс – усилие в гидроцилиндре;

- коэффициент динамичности;

= 682500 Н, = 319000 Н – нагрузки на катки корсет-опоры;

= 0,06 см = 0,0006 м – плечо трения качения;

= 0,215 м, = 0,20 м – диаметры подшипников переднего и заднего колес;

= 0,70 м, = 0,50 м – диаметры переднего и заднего ходовых колес;

= 0,015 – коэффициент трения;

= 2700 Н,

где F = 4,5 м² – расчетная площадь торцевого сечения груза;

= 3100 Н,

где Р₂ = 1040 кгс = 10400 Н – усилие в тяге;

= 16800 Н;

2 – ой вариант:

= 62100 Н,

где G – расчетный вес корсет-опоры.

4.8.2 Расчет оси

Рис. 10. Расчетная схема

Опорные реакции:

R₁ = R₂ = 0,5K = 1700 кгс = 17000 Н;

Напряжение изгиба в сечении оси;

= 46,75 МПа,

где = 212 Н*м;

= 0,064 м³ - момент сопротивления оси;

Максимальное напряжение среза:

= 9,926 МПа,

где = 0,001256 м² - площадь сечения;

Материал оси сталь 40Х, КТ60-III.

Допускаемое напряжение = 3370 кгс/см² = 337 МПа.

Вывод: действующее напряжение = 46,75 МПа меньше допускаемого = 337 МПа.

Вывод: напряжение = 9,926 МПа меньше допускаемого = 184 МПа.

Удельное давление в текстолитовой втулке:

= 5,31 МПа,

где n = 2 – количество втулок;

l = 0,04 м – длина втулки;

d = 0,04 м – диаметр оси;

Материал втулки - текстолит.

Допускаемое напряжение = 400 кгс/см² = 40 МПа;

Вывод: удельное давление = 5,31 МПа меньше допускаемого = 40 МПа.

Расчет проушины на срез

Рис. 11. Сечение проушины

Напряжение в сечении:

=14,167 МПа,

где F = 4*a*b = 4*2*3 =0,24 м² – площадь сечения;

Материал листа сталь 10ХСНД.

Допускаемое напряжение среза = 1770 кгс/см² = 177 МПа.

Вывод: действующее напряжение = 14,167 МПа меньше допускаемого = 177 МПа.

4.9 Привод замка

Привод замка предназначен для выведения рычагов из захватов с целью обеспечения возможности открывания замков (захватов) и вывода траверсы изделием или без него из оголовка агрегата.

При вертикальном положении агрегата выведение упоров из захватов обеспечивается поворотом рычага, жестко соединенного с водилом, вращающегося вместе с ним относительно рамы в процессе подъема агрега и через систему тяг и рычагов.

При горизонтальном положении агрегата выведение упоров из захватов производится при помощи одного гидроцилиндра через портал и ту же систему тяг и рычагов. При этом канаты механизма подъема крана должны быть полностью ослаблены. Тогда усилия в элементах привода определяются усилиями двух возвратных пружин, равными 200 кгс каждое.

При ошибке оператора возможно перемещение гидроцилиндра, когда упоры рычагов зажаты между захватами вследствие неполного ослабления канатов. В этом случаи нагрузки в элементах привода замков определяются усилием гидроцилиндра, соответствующим давлению настройки предохранительного клапана, и являются предельными.

Усилия в элементах привода определяются для рабочего и предельного нагружений. Прочность элементов привода проверяется от предельной нагрузки. Прочность пружины проверяется от рабочего усилия, равного 200 кгс.

Рис. 12. Расчетная схема

4.9.1 Геометрические характеристики привода, соответствующие положению «замки открыты»

Рис. 13. Расчетная схема

α = 14° 07';

β = 13° 13';

БК = 35 sin α = 35 sin 14° 07' = 35*0,2439 = 8,54 см = 0,0854 м;

ГМ = 35 sin β = 35 sin 13° 13' = 35*0,22863 = 8,0 см = 0,08 м;

ГН = 142,25 – БК – ГМ = 142,25 – 8,54 – 8,0 = 125,7 см = 1,257 м;

’;

;

;

;

;

;

.

4.9.2 Усилия в элементах привода

1 Рабочее нагружение:

Усилие в тяге ВГ:

;

где Р_пр = 200 кгс = 2000 Н – усилие в пружине;

h₁ = 35 см = 0,35 м – плечо тяги ВГ;

η₁ = 0,9 – коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнире Б, на трение между упорами и щеками захватов;

η₂= 0,98 – коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнире В.

Усилие в тяге ЗЕ:

;

где h₁= 35 см = 0,35 м;

h₃= 24,3 см = 0,243 м;

η₃ = η₄ = 0,96 – коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнирах Г и Д;

η₅ = 0,98 – коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнире Е;

n = 2 – количество тяг ВГ.

Момент относительно шарнира К:

;

где η₆ = 0,98 – коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнире З.

Усилие в гидроцилиндре MS:

;

где Р_тж = Р₂ = 1040 кгс = 10400 Н – см. выше.

Усилие в тяге ТЖ принимаем равным усилию Р₂ ввиду малости угла наклона между тягами ТЖ и ЗЕ.

2 Предельное нагружение:

Усилие в гидроцилиндре, соответствующее давлению настройки предохранительного клапана КП-2 (см. схему гидравлическую принципиальную):

Р = Р_кл * F_кл = 115 * 63,6 = 7315 кгс = 73150 Н;

где Р_кл = 115 кгс/см² = 115 * 10⁵ = Н/м² – давление настройки клапана КП-2 камеры прямогодавления;

F_кл = 63,6 см² = 0,00636 м² – площадь камеры прямого давления.

Усилие противодавления в гидроцилиндре:

где - давление настройки клапана КП-1 камеры противодавления;

F’ = 54 см² = 0,0054 м² – площадь камеры пртиводавления.

Усилие в тяге ЗЕ:

где - коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнире N.

Момент на валу Д-Д:

Усилие в тяге ВГ:

Момент относительно шарнира Б:

Усилие, действующее на упор:

Рис. 14. Расчетная схема

Усилие, действующее на упор:

где М_пр = Р_пр * h_пр = 200 * 50 =10000 кгс = 10⁵ Н – момент, создаваемый пружиной относительно шарнира Б,

Р_пр = 200 кгс = 2000 Н – усилие в пружине,

h_пр = 500 мм = 0,5 м – плечо пружины относительно шарнира Б,

h₀ = 450 мм = 0,45 м – плечо упора относительно шарнира Б.

4.9.3 Прочность элементов привода

4.9.3.1 Прочность вала

Расчет на прочность вала 7 (см. чертеж «Привод замка») приведен ниже в разделе «Применение ЭВМ», стр. 110.

4.9.3.2 Тяга

См. чертеж «Привод замка» позиция 3.

Тяга состоит из следующих элементов:

- вилка;

- кольцо;

- втулка;

- труба.

Труба

Рис. 15. Сечение

Напряжение растяжения:

где - усилие растяжения в тяге;

- допускаемое напряжение растяжения при предельном нагружении,

- предел текучести для материала – сталь 38ХГСА.

Втулка

Рис. 16. Сечение

Напряжение растяжения:

где - усилие растяжения в тяге;

-площадь сварного шва;

- допускаемое напряжение растяжения при предельном нагружении для сварного шва,

- предел текучести для материала втулки – сталь 20Х.

Расчет на срез витков.

где = 0,87 – коэффициент для треугольной резьбы,

= S * n = 0,5 * 6 = 3,0 см – расчетная длина резьбы,

n = 6 – расчетное количество рабочих витков,

S = 5 мм – шаг резьбы.

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагружения витков резьбы.

Вилка

Рис. 17. Вилка

Напряжение в проушине вилки:

- относительный зазор,

- начальный зазор в паре проушина-палец.

Расчет производим по методике ОСТ 92-0994-75:

К = 0,9 – коэффициент, принимаемый для проушин из стали;

, при С=D.

- допускаемое напряжение растяжения при предельном нагружении, материал – сталь 20Х.

4.9.3.3 Пружина

(См. рис. 14. Расчетная схема)

Пружина служит для удержания щек захвата в открытом положении.

Рис. 18. Пружина

Наибольшее напряжение изгиба:

где К₀ = 1,075 – коэффициент, зависящий от формы сечения и кривизны витка;

Материал пружины – 60С2А-Н-ХН-10.

Допускаемое напряжение по изгибу:

4.10 Расчет рамы

Расчет рамы производится на момент начального подъема агрегата с грузом, т.к. в данном случае возникают максимальные нагрузки действующие на агрегат.

Рис. 19. Расчетная схема рамы

Исходные данные.

=13550 кгс = 135500 Н; =37760 кгс = 37600 Н; - усилия от оголовка.

Р1=34600 кгс = 346000 Н; Р2=16460 кгс = 16460 Н – усилие от катков корсет-опоры.

=12380 кгс = 123800 Н; =7560 кгс = 75600 Н; - усилия от подкоса.

Геометрические параметры рамы взяты со сборочного чертежа.

Нагрузки в шарнирах В и Е.

33710 кгс = 33710 Н;

кгс = 3400 Н;

кгс = 8300 Н ; кгс = 693600 Н.

Как видно из эпюры изгибающих моментов максимальное изгибающее усилие действует в сечении А-А.

17165900 кгс*см = = 1716590 Н*м.

Рис. 20. Эскиз сечения А-А

Геометрические параметры сечения А-А.

= 0,00526565 м²,

= 0,009840 м³.

Напряжение в сечении А-А балки рамы

Материал рамы – сталь 10ХСНД, .

4.11 Расчет водила

Рис. 21. Расчетная схема водила и эпюра изгибающих моментов

Исходные данные.

=500 Н, =23420 Н,

=84000 Н,=1150000 Н.

Определим максимальный изгибающий момент действующий на водило.

=3190000 Н*м;

= 321600 Н*м.

Геометрические параметры сечения С-С водила.

Рис. 22. Сечение водила

= 0,007747 м²;

4.12 Расчет тележки

Рис. 23. Схема нагружения тележки

1. Груз (ТПК с изделием) - масса 48 т (Р)

2. Тележка 33-65Т - масса 6,5 т (G)

3. Ложемент тележки нижний.

4. Ложемент тележки верхний.

Колеса тележки задние.

Колеса тележки передние.

Рис. 24. Усилие на ложементы от груза

Из S Мв =0, определяем нагрузку на нижний ложемент Rн

= 208000 Н;

Нагрузка на верхний ложемент R_в

R_в=Р-R_H=48тс-20,8 тс @27,2 тс = 272000 Н;

Рис. 25. Определение нагрузок (реакции) на колёса тележки

Из уравнения åМ_Н=0 определим реакцию на верхние колёса R_КВ

= 335000 Н - нагрузка на два верхних колеса тележки.

Из уравнения åМ_Л=0 определим реакцию на нижние колёса R_КН

27,2тс×525мм-6,5тс×2400мм-28,8тс×81,55мм+ R_КН×8155мм=0, откуда

164300 = R_КН × 8155

и RКН@21 тс = 210000 Н

Рис. 26. Эпюра моментов на раму тележки

;

.

Из эпюры видно, что опасным сечение рамы будет сечение над верхним колесом .

Для этого сечения необходимым моментом сопротивления W_необ. двух балок должно быть не менее :

;

где = 200 МПа - допускаемое напряжение изгиба для стали 10ХСНД.

W для одной балки рамы тележки в опасном сечении должно быть

Wc = = 0,00035 м³.

Рис. 27. Сечение в опасном месте

W_c момент сопротивления, представленного сечения, считается по формуле:

Wc =

W_c =1570 см³ = 0,00157 м³,

что значительно превышает необходимый момент сопротивления W1. Высота балки Н = 500 мм = 0,5 м выбрана из конструктивных соображений (крепление колеса).

На расстоянии 700 мм от верхнего колеса по эпюре моментов в сечении 1-1 изгибающий момент М @ 10 тс×м = 10⁵ Н*м

Рис.28. Сечение 1-1

С данного сечения металлоконструкция тележки переходит в двухбалочную, тогда изгибающий момент на одну балку М₁ будет равен:

М1= = 50000 Н*м;

Необходимый момент сопротивления одной балки

W_б=, тогда W_1-1 в сечении 1-1 будет равен:

W_1-1==, что больше Wнеобх.=250 см³ = 0,00025 м³.

Из эпюры моментов видно, что при расстоянии 1,6 м от колес диаметром 0,7 м в сторону нижних колес, изгибающий момент не превышает 10000 Н× м. Очевидно на этом участке двухбалочную металло- конструкцию можно заменить на однобалочную. На этом участке перерезывающая сила также незначительна и равна Q=2000 Н. Только на участке за центром масс правее Q_пер. = 65000 Н.

Произведем расчет однобалочной конструкции.

Необходимый момент сопротивления W_необх. от изгибающего момента должен быть:

= 0,00005 м³,

где = 200 МПа для стали 10ХСНД.

Подсчитаем момент сопротивления выбранного сечения:

= 0,000155 м³.

Напряжение изгиба выбранного сечения будет равным:

= 65 МПа.

Рис. 29. Выбранное сечение

Площадь выбранного сечения F_сеч.=0,8×12×2+0,5×13,4×2=32,6 см² = 0,00326 м².

Напряжение среза t, от перерезывающей силы Q , будет равно:

= 21 МПа.

Эквивалентное напряжение

= 76 МПа,

что значительно меньше допускаемого напряжения =200 МПа.

При коэффициенте неравномерности нагрузки на колеса равном К_н=1,1 , тогда расчетная нагрузка на нижнее колесо Р_к.н. = ( R_к.н·К_н ):2= =(21·1,1):2= 11,5 т. По справочным данным проходит колесо диаметром 0,5 м ( допускаемая нагрузка 15 т). Поэтому заимствуем уже испытанную конструкцию и крепление колеса Ǿ 0,5 м совместно с механизмом торможения из кантователя. Расчетная нагрузка на верхнее колесо Р_к.в.= ( R_к.в·К_н ):2= =(33,5·1,1):2= 18,425 тс. Такую нагрузку выдерживает колесо Ǿ600 мм. Следовательно, колесо Ǿ 0,7 м пройдет по нагрузке с большим запасом. Колесо, его крепление и установку заимствуем. Заимствованные колеса как раз приспособлены для перекатывания тележки 33-65 Т по рельсам, установленным на раме агрегата 33-65К.

На тележке 33-65Т имеется два ложемента на расстоянии 8,680 м для установки на них груза, ширина ложементов 0,2 м. Ложементы имеют амортизатор в виде резиновой прокладки толщиной 0,02 м и шириной 0,180 м, что обеспечивает удельное давление на верхней и более нагруженный ложемент ( и соответственно на груз ) порядка 8,4 кг и на нижний ложемент 6,4 кг. Ложементы выполнены так, что при нахождении груза, его продольная ось совпадает с продольной осью оголовка агрегата 33-65К-01. Для транспортировки и для подъема тележки 33-65Т на ней приварены 4 скобы.

4.13 Гидравлический расчет

Гидравлический привод агрегата предназначен для выполнения операций по переводу груза из горизонтального положения в вертикальное и обратно при совместной работе с краном ДПК-125, а также для осуществления подъема и опускания кантователя без груза.

В настоящем расчете произведена проверка правильности выбора и настройки элементов гидропривода и обеспечения его работоспособности, в интервале предельных температур окружающей среды. Производится определение давлений в характерных точках гидропривода.

Гидравлические сопротивления определяются для средних расчетных значений расходов и давлений жидкости. Сопротивления гидроаппаратуры принимается по паспортным данным.

Подъем кантователя с грузом при работе насосной установки

Рис. 30. Расчетная схема.

1 – гидроцилиндр;

2 – насосная установка;

3 – клапан подпорный;

4 – клапан предохранительный.

Расход Q определяется скоростью движения штока гидроцилиндра водила. Расход насосной установки =66 л/мин.

.

Давление подпитки гидроцилиндра при максимальном расходе определяется по формуле:

,

где Ri – гидравлические сопративления.

Результаты вычислений P при для крайних значений температур приведены в таблице 1.

Таблица 8.

t˚ C	P,
-40	14,9*105
+45	17,8*105

Рис. 31. Расчетная схема.

1 – гидроцилиндр;

2 – насосная установка;

3 – клапан подпорный;

4 – клапан предохранительный.

Расход Q определяется скоростью движения штока гидроцилиндра водила.

;

Давление подпитки гидроцилиндра при максимальном расходе определяется по формуле:

,

где Ri – гидравлические сопративления.

Результаты вычислений P при и для крайних значений температур приведены в таблице 2.

Таблица 9.

t˚ C	P56,	P62,
-40	220,3*105	215,7*105
+45	212,2*105	211*105

РАЗДЕЛ 5. Технологический процесс изготовления штока

5.1 Выбор вида заготовки

Для деталей спецтехники применяются все виды заготовок, известные в машиностроении.

Основными из них являются сортовой материал и профильный прокат, холодная и горячая штамповка, а также разнообразные виды литья.

Выбор заготовки определяется технологическими свойствами обрабатываемого материала деталей, их конструктивными формами и размерами, характером нагрузок, воспринимаемых деталями в процессе функционирования изделия, а также типом производства.

Сортовой материал применяется во всех типах производства для заготовок деталей, конфигурация которых близко подходит к профилю сортового материала, когда нет значительной разницы в поперечных сечениях детали, что, помимо повышения в расходе материала, могло бы сказаться на ее прочностных характеристиках, особенно при действии динамических нагрузок.

Сортовой материал широко применяют в тех случаях, когда по причине малой программы другие виды заготовок экономически не выгодны. Сортовой материал используют в качестве заготовок для деталей специальной техники.

На основании выбранного вида заготовки, расчета припусков на обработку и размеров заготовки разрабатывается ее рабочий чертеж. В дополнение к рабочему чертежу составляются технические условия на приемку заготовки, отражающие требования к ней со стороны механообрабатывающих цехов, а именно:

а) химический состав, механические свойства и другие условия приемки металла, которые должны соответствовать техническим условиям, установленным для приемки деталей;

б) заготовка должна быть выполнена в пределах расчетных конфигураций и установочных допусков, что обеспечивает наименьший расход металла и правильность установки заготовки в приспособлениях. Это требование к заготовке особенно важно для условий крупносерийного и массового производства.

в) повышенные требования должны быть предъявлены к поверхностям, используемым в качестве баз на первых операциях, которые должны быть ровными, без уклонов, следов литников и прибылей и т.д.;

г) заготовки из стали с кг/мм² должны подвергаться отжигу или нормализации;

д) заготовки, для которых предусмотрена предварительная термическая обработка, должны подвергаться ей в заготовительных цехах;

е) все заготовки перед подачей в механообрабатывающие цехи должны подвергаться той или иной предварительной обработке.

К основным видам предварительной обработки заготовок относятся: правка, выполняемая на специальных рихтовочных станках; зачистка с целью устранения мелких дефектов поверхности на обдирочно-шлифовальных станках и крацевальных кругах; отрезка для заготовки из сортового материала; зацентровка, выполняемая часто на специальных фрезерно- центровальных станках, осуществляющих двухстороннюю зацентровку и подрезание торцев. В ряде случаев в заготовительные цехи вносят предварительную обдирку заготовок.

В нашем случае для изготовления штока выбираем заготовку в виде кругляка диаметром 270 мм и длиной 568 мм, изготовленную из стали 38Х2Н2МА ГОСТ 4543-71.

5.2 Выбор методов и последовательности обработки отдельных элементов (поверхностей) детали

Сначала выбирают методы окончательной обработки отдельных элементов детали, руководствуясь следующими принципами:

а) выбранные методы должны соответствовать конструктивному виду обрабатываемых элементов и обеспечивать выполнение требований рабочего чертежа по точности размеров и шероховатости поверхностей;

б) выбранные методы должны соответствовать типу производства, обеспечивая высокую производительность, минимальную себестоимость и минимальные затраты трудовых, энергетических и материальных ресурсов. В массовом и крупносерийном производстве при выборе методов обработки необходимо ориентироваться на наиболее передовые, прогрессивные методы технологии, соответствующие последним достижениям науки и техники.

Выбранные методы и последовательность обработки детали приведены в маршрутных картах технологии изготовления рычага в приложении к настоящей пояснительной записке.

5.3 Выбор технологических баз и способов установки детали на станке

Технологические базы представляют собой совокупность поверхностей детали, определяющих ее положение в процессе обработки относительно режущего инструмента или какого-либо устройства станка или приспособления, с которым связано расположение инструмента.

Правильно выполненная установка детали в процессе обработки должна обеспечить:

1) определенность расположения детали относительно режущего инструмента или какого-либо устройства станка или приспособления;

2) надежную связь между ними.

Первое условие достигается соответствующим базированием детали и необходимо для обеспечения заданного чертежом расположения обрабатываемой поверхности относительно других поверхностей детали. Второе гарантирует неизменность положения детали в процессе обработки и обеспечивается зажимными устройствами приспособления и станка.

Число, форма и расположение базирующих поверхностей должна быть так, чтобы в общем случае обеспечить статически определимую и достаточно точную установку обрабатываемой детали. Для полной определенности в расположении детали на станке, как известно, необходимо связать соответственно расположенными опорами все шесть степеней свободы обрабатываемой детали.

Основные рекомендации по выбору технологических баз:

а) в качестве технологических баз следует, по возможности, выбирать элементы детали, являющиеся основными конструкторскими базами и одновременно пригодными для использования в качестве измерительных баз. В этом состоит важнейший принцип совмещения (единства) баз;

б) если нельзя использовать в качестве технологической основную конструкторскую базу, необходимо в качестве технологической базы использовать другую поверхность, связанную с основной конструкторской базой наиболее точными размерами. Возможность принятия такой технологической базы должна быть проверена путем определения погрешности базирования и соответствующим пересчетом допусков на выполняемые замеры;

в) технологическая база должна обеспечивать возможность выполнения максимального числа переходов данной операции с одной установки;

г) технологическая база должна оставаться неизменной при выполнении различных операций. В этом состоит принцип постоянства базы;

д) технологическая база должна обеспечивать достаточную устойчивость и жесткость установки заготовки;

е) выбранная технологическая база должна обеспечивать простоту конструкции, малую металлоемкость и высокую производительность приспособления.

ж) выбранная технологическая база должна быть обработана первой среди остальных поверхностей детали.

5.4 Материал заготовки:

сталь 38Х2Н2МА (хромоникельмолибденовая) ГОСТ 4543-71. Это высококачественная сталь, высокой прокаливаемости, для деталей, работающих в интервале температур от минус 80 до плюс

300 ºС.

Химический состав (содержании химических элементов в %):

-углерод – 0,33;

- кремний – 0,17;

- марганец – 0,25;

- хром – 1,30;

- никель – 1,30;

- молибден – 0,20.

5.5 Обоснование и выбор оборудования

Фрезерно-центровальный полуавтомат МР-77

Полуавтомат предназначен для двухстороннего фрезерования и зацентровки торцов валов.

Основные данные:

наибольший и наименьший диаметр

обрабатываемых деталей, мм 25-125

наибольшая и наименьшая длина

обрабатываемых деталей, мм 200-500

пределы чисел оборотов фрезы в минуту 68-780

пределы подач фрезы, мм/мин 20-400

пределы чисел оборотов сверла в минуту 250-1410

пределы подач сверлильной головки, мм/мин 20-300

габариты полуавтомата (длина х ширина х высота), мм 2640х1450х1720

Токарно-гидрокопировальный полуавтомат 1712

Полуавтомат предназначен для токарной обработки ступенчатых валов с цилиндрическими, коническими и фасонными шейками методом копирования.

Основные данные:

наибольший диаметр изделия, устанавливаемого

над станиной, мм 410

наибольший диаметр изделия, устанавливаемого

над суппортом, мм 125

расстояние между центрами, мм 500

высота центров, мм 1050

пределы чисел шпинделя в минуту 162-2040

пределы гидравлических подач (суммарные)

копировального суппорта, мм/мин 15-400

мощность главного электродвигателя, кВт 14

габариты полуавтомата (длина х ширина х высота), мм 2300х1150х1900

Токарно-винторезный станок 16К20

Станок предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, нарезания различной резьбы.

Основные данные:

наибольший наружный диаметр изделия,

ограничиваемого станиной, мм 500

наибольший наружный диаметр изделия,

обрабатываемого над верхней частью суппорта, мм 260

наибольшее расстояние между центрами, мм 1000

наибольшая длина точения, мм 930

пределы чисел оборотов шпинделя в минуту:

прямого вращения 12,5-2000

обратного вращения 19-2420

пределы подач суппорта, мм/об:

продольных 0,07-4,16

поперечных 0,035-2,08

мощность главного электродвигателя, кВт 10

габариты станка (длина х ширина х высота), мм 2850х1216х1350

Горизонтальный консольный фрезерный станок 6М82Г

Основные данные:

размеры рабочей поверхности стола

(ширина х длина), мм 320х1250

число оборотов шпинделя в минуту 31,5-1600

подача стола:

продольная 25-1250

поперечная 25-1250

вертикальная 8,3-416,6

мощность главного электродвигателя, кВт 7,5

габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм 2260х1745х1660

Шлифовальный станок для центровочных гнезд 3А920

Станок предназначен для зачистки центровочных отверстий термообработанных изделий

Основные данные:

наибольшие размеры обрабатываемых изделий

(диаметр х длина), мм 150х750

наибольший размер обрабатываемого отверстия, мм 30

число оборотов шлифовального круга в минуту 6000

мощность электродвигателя, кВт 0,25

габариты станка (длина х ширина х высота), мм 850х500х1565

Резьбошлифовальный станок 5822

Станок предназначен для шлифования резьбы.

Основные данные:

наибольшие размеры устанавливаемых изделий

(диаметр х длина), мм 200х500

наибольшие размеры шлифуемых наружных резьб

(диаметр х длина), мм 150х400

пределы чисел оборотов шпинделя изделия в минуту 0,3-100

пределы чисел оборотов шлифовального круга в минутах 1440-2660

мощность главного электродвигателя, кВт 4,5

габариты станка (длина х ширина х высота), мм 2385х2025х1480

Круглошлифовальный станок 3Е12

Основные данные:

наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм 200

наибольшая длина обрабатываемой детали, мм 500

высота центров над столом, мм 120

диаметр наружного шлифования, мм 10-60

наибольшая длина наружного шлифования, мм 450

число оборотов в минуту шпинделя передней бабки 100-1000

диаметр шлифовального круга для наружного

шлифования, мм 250-350

высота шлифовального круга для наружного

шлифования, мм 25

число оборотов шлифовального круга в минуту

при наружном шлифовании 1930

подача (врезная) шлифовальной бабки 0,02-0,2

мощность электродвигателя главного движения, кВт 3

габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм 2300х1640х1400

5.6 Расчет припусков на обработку, промежуточных и исходных размеров заготовки

Припуск на обработку - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки для обеспечения заданного качества детали.

Промежуточный припуск - слой материала, удаляемый при выполнении отдельного технологического перехода.

Общий припуск - слой материала, необходимый для выполнения всей совокупности технологических переходов, т.е. всего процесса обработки данной поверхности от черной заготовки до готовой детали.

Припуск назначают для компенсации погрешностей, возникающих в процессе предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса изготовления детали.

Величину припуска для элементарной поверхности детали определяют расчетно-аналитическим методом или ориентировочно назначают по соответствующим справочным таблицам (ГОСТам, РТМ и т.п.).

Мы воспользуемся расчетно-аналитическим методом, т.к. он, в отличие от опытно-статистического, минимизирует припуски на обработку.

Расчетная формула припуска при обработке поверхностей вращения:

2Zmin = 2 ( R_zi-1 + h_i-1 + √ ∆²∑_i-1 + ∑²_уi)

Элементы припуска:

R_zi-1 - высота микронеровностей, полученная на предшествующем переходе;

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя с предшествующего перехода;

∆∑_i-1 - величина пространственных отклонений на предшествующем переходе;

∑_уi - погрешность установки заготовки при выполняемом переходе.

∑_уi = √ ∑ ² _б + ∑ ² _з + ∑² _пр ,

где ∑ _б - погрешность базирования;

∑ _з - погрешность закрепления;

∑ _пр- погрешность приспособления.

Допуск определяют по формуле:

Т = а ∙ i ,

где а - единица допуска по соответствующему квалитету;

i = 0,45 ³√ d ср + 0,001 d ср ,

Тd_верхн. + Td _нижн.

d ср = 2

Максимальный припуск на обработку:

2Z_max = 2Z_min + T_di-1 - T_di ,

где T_di-1 - допуск по размеру на предшествующем переходе;

T_di - допуск по размеру на выполняемом переходе.

Рассчитаем припуск на обработку поверхности вала с Ø 35 f9.

Округленные размеры на последнем технологическом переходе заложены чертежом: наибольший 35 - 0,025 = 34,975 мм;

наименьший 35 - 0,087 = 34,913 мм.

Допуск на последней операции берем как разницу наибольшего и наименьшего размера 34,975 – 34,913 = 0,061 мм.

Допуски на все остальные операции берем по таблице.

Шероховатость Rz и глубину дефектного слоя h на каждую операцию так же берем из таблицы.

Величина пространственных отклонений по каждой операции:

- точение ∆_{∑ =} ∆_{∑ i-1} ∙ 0.05 = 400 ∙ 0,05 = 20;

- шлифование ∆_{∑ =} ∆_{∑ i-1} ∙ 0.06 = 20 ∙ 0,06 = 1,2;

- шлифование ∆_{∑ =} ∆_{∑ i-1} ∙ 0.06 = 1,2 ∙ 0,06 = 0,07.

Вал при всех операциях базируется в центрах, поэтому погрешность базирования, закрепления, приспособления равняется нулю, а вследствие этого и погрешность установки на всех операциях так же равна нулю.

Расчетный припуск на каждую операцию рассчитывается по приведенной выше формуле:

- точение 2(240+150+400) = 1580 мкм;

- шлифование 2(50+50+20) = 120 мкм;

- шлифование 2(6+12+1,2) = 38 мкм.

Расчетный размер на последней операции задаем как наименьший размер на данном переходе 34,913 мм;

на шлифовании 34,913+0,038 = 34,951 мм;

на точении 34,896+0,12 = 35,071 мм;

и для заготовки получаем расчетный размер 35,071+1,58 = 36,651 мм.

Округленные размеры в переходах

наименьшие:

- заготовка 36,651 мм ≈ 36,70 мм (округляем до стольких знаков после запятой, сколько в значении допуска);

- точение 35,071 мм ≈ 35,02 мм;

- шлифование 34,951 мм ≈ 35,00 мм.

наибольшие (наименьший округленный размер в переходах + допуск):

- заготовка 36,70+0,2 = 36,9 мм;

- точение 35,02+0,14 = 35,16 мм;

- шлифование 35,00+0,06 = 35,06 мм.

Минимальные предельные размеры припусков берем как округленный расчетный припуск.

Максимальные предельные размеры припусков получаем по формуле:

- точение 2∙1,6+0,2-0,14 = 3,26 мм;

- шлифование 2∙0,2+0,14-0,06 = 0,48 мм;

- шлифование 2∙0,04+0,06-0,0062 = 0,13 мм.

Рассчитаем припуск на обработку поверхности вала с Ø 70 u8.

Округленные размеры на последнем технологическом переходе заложены чертежом: наибольший 70 + 0,142 = 70,142 мм;

наименьший 70 + 0,102 = 70,102 мм.

Допуск на последней операции берем как разницу наибольшего и наименьшего размера 70,142 – 70,102 = 0,040 мм.

Допуски на все остальные операции берем по таблице.

Шероховатость Rz и глубину дефектного слоя h на каждую операцию так же берем из таблицы.

Величина пространственных отклонений по каждой операции:

- точение ∆_{∑ =} ∆_{∑ i-1} ∙ 0,05 = 400 ∙ 0,06 = 24.

Вал при всех операциях базируется в центрах, поэтому погрешность базирования, закрепления, приспособления равняется нулю, а вследствие этого и погрешность установки на всех операциях так же равна нулю.

Расчетный припуск на каждую операцию рассчитывается по приведенной выше формуле:

- точение 2(240+150+400) = 1580 мкм.

Расчетный размер на последней операции задаем как наименьший размер на данном переходе 70,102 мм;

для заготовки получаем расчетный размер 70,102+1,580 = 71,682 мм.

Округленные размеры в переходах

наименьшие:

- заготовка 71,682 мм ≈ 71,7 мм (округляем до стольких знаков после запятой, сколько в значении допуска);

- точение 70,102 мм ≈ 70,2 мм.

наибольшие (наименьший округленный размер в переходах + допуск):

- заготовка 71,7+2,4 = 74,1 мм;

- точение 70,2+2,4 = 72,6 мм.

Минимальные предельные размеры припусков берем как округленный расчетный припуск.

Максимальные предельные размеры припусков получаем по формуле:

- точение 2∙1,6+2,4-2,4 = 3,2 мм.

Расчет режимов резания

Операция Фрезерная

Фрезерование торцов в размер 475_-1.55

1. Глубина резания:

t = h = 2 мм.

2. Расчет длины рабочего хода:

L р.х. = Lрез + y + Lдоп,

где Lрез – длина резания, мм;

у – подвод, врезание и перебег инструмента;

Lдоп – дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурацией деталей.

у = (Д -√ (Д² – в² ))/2

в = π ∙ r² / Lрез = 3,14 ∙ 46² / 92 = 72,2 мм

у = (100 - √ (100² – 72,2²)) / 2 = 15,5 мм

L р.х. = 92 + 15,5 = 107,5 мм

3. Назначаем подачу на зуб фрезы

Sz = 0,2 мм/зуб

4. Назначаем период стойкости фрезы

Тм = 120 мин

Тр = Кф ∙ Тн ∙ = 1 ∙ 120 ∙ 0,86 = 103,2 мин

λ = Lрез / L р.х. = 92/107,5 = 0,86

5. Подача суппорта на оборот инструмента:

S₀ = Sz ∙ z = 0,2 ∙ 4 = 0,8 мм/об

6. Скорость резания:

V = Vтабл. ∙ К₁ ∙ К₂ ∙ К₃,

где К₁ – коэффициент зависящий от размеров заготовки;

К₂ - коэффициент зависящий от материала;

К₃ - коэффициент зависящий от стойкости инструмента.

V = 165 ∙ 1,3 ∙ 0,9 ∙ 0,8 = 154,4 м/мин

7. Частота вращения шпинделя:

1000 ∙ V 1000 ∙ 154,4

n = π ∙ d = 3,14 ∙ 100 = 492 мин ^-1

8. Действительная скорость резания:

Vд = (π ∙ Д ∙ n_д ) /1000 = (3,14 ∙ 100 ∙ 492) / 1000 = 154,5 м/мин

9. Минутная подача:

Sм = Sz ∙ z ∙ n_д = 0,2 ∙ 4 ∙ 492 = 393,6 мм/мин

10. Мощность:

Nрез = Nтабл ∙ К γ_N ∙ K φ_N = 4,5 ∙ 0,95 ∙ 0,8 = 3,427 кВт

Nтабл = 4,5 кВт

К γ_N = 0,95 (γ = -5º)

K φ_N = 0,8 (φ = 60º)

11. Проверяем достаточна ли мощность для привода станка МР-77Н

Nдв = 6 кВт

Nрез ≤ Nшп

3,43 < 4,8 - обработка возможна

Nшп = Nдв ∙ η = 6 ∙ 0,8 = 4,8 кВт

12. Расчет основного времени:

То = L р.х./ S₀ ∙ n = 107,5 / 0,8 ∙ 492 = 0,27 мин.

Сверление центровых отверстий

1. Глубина резания:

t = h = 1 мм.

2. Расчет длины рабочего хода:

L р.х. = Lрез + y + Lдоп,

где Lрез – длина резания, мм;

у – подвод, врезание и перебег инструмента;

Lдоп – дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурацией деталей.

у = 0,3 ∙ Д = 0,3 ∙2 = 0,6 мм

L р.х. = 5 + 0,6 = 5,6 мм

3. Подача суппорта на оборот инструмента:

S₀ = СD ^0,6 = 0,047 ∙ 3^0,6 = 0,09 мм/об

4. Скорость резания:

V = Vтабл. ∙ К₁ ∙ К₂ ∙ К₃,

где К₁ – коэффициент зависящий от размеров заготовки;

К₂ - коэффициент зависящий от материала;

К₃ - коэффициент зависящий от стойкости инструмента.

V = 18 ∙ 0,9 ∙ 1,25 ∙ 1 = 18 м/мин

5. Частота вращения шпинделя:

1000 ∙ V 1000 ∙ 18

n = π ∙ d = 3,14 ∙ 2 = 2866 мин ^-1

6. Расчет основного времени:

То = L р.х./ S₀ ∙ n = 5,6 / 0,09 ∙ 2866 = 0,02 мин

Лимитирующая позиция – фрезерная.

7. Штучное время:

Т шт. = to + tв + tто + too + tотл =

= 0,27 + 0,63 + 0,03 + 0,03 + 0,77 = 1,73 мин

8. Машинное время:

Тм = L р.х./ S₀ ∙ n = 107,5 / (0,8 ∙ 492) = 0,27 мин

Операция Токарная

Ø30 мм, l = 37 мм

Устанавливаем глубину резания:

t = (D – d) / 2 = (34,8 – 30) /2 = 2,4 мм

Назначаем подачу на оборот

S = 0,3 - 0,4 мм/об;

Принимаем значение подачи S = 0,4 мм/об

Назначаем период стойкости резца

Тм = 60 мин

Скорость резания

V = Cv / (T ^m x t ^Xv x S ^Yv) x Kv

Kv = Kmv x Knv x Kuv x Kφv x Kφ₁v x Krv x Kqv x Kov

Kv = 1 x 0,88 х 1 х 0,9 х 0,91 х 1,04 х 1 х 1 = 0,68

V = 350 / (60 ^0,2 x 3 ^0,15 x 0,4 ^0,35 ) x 0,68 = 119 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D=1000 ´ 119 / 3,14 ´ 34,8 = 1089 об/мин

Определяем мощность резания

N = (Pz x V) / (102 x 60)

Pz = Cp x t^Xp x S^Yp x V^np x Kp

Kp = Kmp x Kφp x Kγp x Kλp = 1 х 0,9 х 1,1 х 1 х 1 = 1,034 ≈ 1

Pz = 300 x 3 ¹ x 0,4 ^0,75 x 119 ^-0,15 x 1 = 220,5 кГ

N= (220,5 х 119) / (102 х 60) = 4,3 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=10 ´ 0,8=8 кВт

4,3 кВт < 8 кВт

Основное время

t_о= (L x i) / (n x S)

L = l + y + ∆

y = t x ctg α = 2,4 ctg 60˚ = 2,4 х 0,58 = 1,4 мм

L= 37 + 1,4 + 2 = 40,4 мм

t_о= (40,4 х 1) / (1089 х 0,4) = 0,12 мин

Ø27 мм, l = 13 мм

Устанавливаем глубину резания:

t = (D – d) / 2 = (31,8 – 27) /2 = 2,4 мм

Назначаем подачу на оборот

S = 0,3 - 0,4 мм/об;

Принимаем значение подачи S = 0,4 мм/об

Назначаем период стойкости резца

Тм = 60 мин

Скорость резания

V = Cv / (T ^m x t ^Xv x S ^Yv) x Kv

Kv = Kmv x Knv x Kuv x Kφv x Kφ₁v x Krv x Kqv x Kov

Kv = 1 x 0,88 х 1 х 0,9 х 0,91 х 1,04 х 1 х 1 = 0,68

V = 350 / (60 ^0,2 x 3,75 ^0,15 x 0,4 ^0,35 ) x 0,68 = 119 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D=1000 ´ 119 / 3,14 ´ 31,8 = 1192 об/мин

Определяем мощность резания

N = (Pz x V) / (102 x 60)

Pz = Cp x t^Xp x S^Yp x V^np x Kp

Kp = Kmp x Kφp x Kγp x Kλp = 1 х 0,9 х 1,1 х 1 х 1 = 1,034 ≈ 1

Pz = 300 x 3,75 ¹ x 0,4 ^0,75 x 119 ^-0,15 x 1 = 276 кГ

N= (276 х 119) / (102 х 60) = 5,4 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=10 ´ 0,8=8 кВт

5,4 кВт < 8 кВт

Основное время

t_о= (L x i) / (n x S)

L = l + y + ∆

y = t x ctg α = 2,4 ctg 60˚ = 2,4 х 0,58 = 1,4 мм

L= 13 + 1,4 + 2 = 16,4 мм

t_о= (16,4 х 1) / (1192 х 0,4) = 0,04 мин

Ø35 мм, l = 360 мм

Устанавливаем глубину резания:

t = (D – d) / 2 = (39,8 – 35) /2 = 2,4 мм

Назначаем подачу на оборот

S = 0,3 - 0,4 мм/об;

Принимаем значение подачи S = 0,4 мм/об

Назначаем период стойкости резца

Тм = 60 мин

Скорость резания

V = Cv / (T ^m x t ^Xv x S ^Yv) x Kv

Kv = Kmv x Knv x Kuv x Kφv x Kφ₁v x Krv x Kqv x Kov

Kv = 1 x 0,88 х 1 х 0,9 х 0,91 х 1,04 х 1 х 1 = 0,68

V = 350 / (60 ^0,2 x 3,5 ^0,15 x 0,4 ^0,35 ) x 0,68 = 119 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D=1000 ´ 119 / 3,14 ´ 39,8 = 952 об/мин

Определяем мощность резания

N = (Pz x V) / (102 x 60)

Pz = Cp x t^Xp x S^Yp x V^np x Kp

Kp = Kmp x Kφp x Kγp x Kλp = 1 х 0,9 х 1,1 х 1 х 1 = 1,034 ≈ 1

Pz = 300 x 3,5 ¹ x 0,4 ^0,75 x 119 ^-0,15 x 1 = 257 кГ

N= (257 х 119) / (102 х 60) = 5 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=10 ´ 0,8=8 кВт

5 кВт < 8 кВт

Основное время

t_о= (L x i) / (n x S)

L = l + y + ∆

y = t x ctg α = 2,4 ctg 60˚ = 2,4 х 0,58 = 1,4 мм

L= 360 + 1,4 + 2 = 363,4 мм

t_о= (363,4 х 1) / (952 х 0,4) = 0,95 мин

Ø34,5мм, l = 3 мм

Устанавливаем глубину резания:

t = (D – d) / 2 = (39,3 – 34,5) /2 = 2,4 мм

Назначаем подачу на оборот

S = 0,3 - 0,4 мм/об;

Принимаем значение подачи S = 0,4 мм/об

Назначаем период стойкости резца

Тм = 60 мин

Скорость резания

V = Cv / (T ^m x t ^Xv x S ^Yv) x Kv

Kv = Kmv x Knv x Kuv x Kφv x Kφ₁v x Krv x Kqv x Kov

Kv = 1 x 0,88 х 1 х 0,9 х 0,91 х 1,04 х 1 х 1 = 0,68

V = 350 / (60 ^0,2 x 3,75 ^0,15 x 0,4 ^0,35 ) x 0,68 = 119 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D=1000 ´ 119 / 3,14 ´ 39,3 = 964 об/мин

Определяем мощность резания

N = (Pz x V) / (102 x 60)

Pz = Cp x t^Xp x S^Yp x V^np x Kp

Kp = Kmp x Kφp x Kγp x Kλp = 1 х 0,9 х 1,1 х 1 х 1 = 1,034 ≈ 1

Pz = 300 x 3,75 ¹ x 0,4 ^0,75 x 119 ^-0,15 x 1 = 276 кГ

N= (276 х 119) / (102 х 60) = 5,4 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=10 ´ 0,8=8 кВт

5,4 кВт < 8 кВт

Основное время

t_о= (L x i) / (n x S)

L = l + y + ∆

y = t x ctg α = 2,4 ctg 60˚ = 2,4 х 0,58 = 1,4 мм

L= 3 + 1,4 + 2 = 6,4 мм

t_о= (6,4 х 1) / (964 х 0,4) = 0,02 мин

Ø89,8 мм, l = 6 мм

Устанавливаем глубину резания:

t = (D – d) / 2 = (94,6 – 89,8) /2 = 2,4 мм

Назначаем подачу на оборот

S = 0,5 – 1,1 мм/об;

Принимаем значение подачи S = 0,8 мм/об

Назначаем период стойкости резца

Тм = 60 мин

Скорость резания

V = Cv / (T ^m x t ^Xv x S ^Yv) x Kv

Kv = Kmv x Knv x Kuv x Kφv x Kφ₁v x Krv x Kqv x Kov

Kv = 1 x 0,88 х 1 х 0,9 х 0,91 х 1,04 х 1 х 1 = 0,68

V = 340 / (60 ^0,2 x 3,1 ^0,15 x 0,8 ^0,45 ) x 0,68 = 96 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D=1000 ´ 96 / 3,14 ´ 94,6 = 323 об/мин

Определяем мощность резания

N = (Pz x V) / (102 x 60)

Pz = Cp x t^Xp x S^Yp x V^np x Kp

Kp = Kmp x Kφp x Kγp x Kλp = 1 х 0,9 х 1,1 х 1 х 1 = 1,034 ≈ 1

Pz = 300 x 3,1 ¹ x 0,8 ^0,75 x 96 ^-0,15 x 1 = 395,25 кГ

N= (395,25 х 96) / (102 х 60) = 6,2 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=10 ´ 0,8=8 кВт

6,2 кВт < 8 кВт

Основное время

t_о= (L x i) / (n x S)

L = l + y + ∆

y = t x ctg α = 2,4 ctg 60˚ = 2,4 х 0,58 = 1,4 мм

L= 6 + 1,4 + 2 = 9,4 мм

t_о= (9,4 х 1) / (323 х 0,8) = 0,04 мин

Ø83,6 мм, l = 8,8 мм

Устанавливаем глубину резания:

t = (D – d) / 2 = (88,4 – 83,6) /2 = 2,4 мм

Назначаем подачу на оборот

S = 0,5 – 1,1 мм/об;

Принимаем значение подачи S = 0,8 мм/об

Назначаем период стойкости резца

Тм = 60 мин

Скорость резания

V = Cv / (T ^m x t ^Xv x S ^Yv) x Kv

Kv = Kmv x Knv x Kuv x Kφv x Kφ₁v x Krv x Kqv x Kov

Kv = 1 x 0,88 х 1 х 0,9 х 0,91 х 1,04 х 1 х 1 = 0,68

V = 340 / (60 ^0,2 x 3,1 ^0,15 x 0,8 ^0,45 ) x 0,68 = 96 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D=1000 ´ 96 / 3,14 ´ 88,4 = 346 об/мин

Определяем мощность резания

N = (Pz x V) / (102 x 60)

Pz = Cp x t^Xp x S^Yp x V^np x Kp

Kp = Kmp x Kφp x Kγp x Kλp = 1 х 0,9 х 1,1 х 1 х 1 = 1,034 ≈ 1

Pz = 300 x 3,1 ¹ x 0,8 ^0,75 x 96 ^-0,15 x 1 = 395,25 кГ

N= (395,25 х 96) / (102 х 60) = 6,2 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=10 ´ 0,8=8 кВт

6,2 кВт < 8 кВт

Основное время

t_о= (L x i) / (n x S)

L = l + y + ∆

y = t x ctg α = 2,4 ctg 60˚ = 2,4 х 0,58 = 1,4 мм

L= 8,8 + 1,4 + 2 = 12,2 мм

t_о= (12,2 х 1) / (346 х 0,8) = 0,04 мин

Ø70 мм, l = 25 мм

Устанавливаем глубину резания:

t = (D – d) / 2 = (74,8 – 70) /2 = 2,4 мм

Назначаем подачу на оборот

S = 0,6 - 0,9 мм/об;

l/d = 475/70 = 6,8 ≈ 7, k _L = 4,9

Sдоп = 2,6 k _LS k _φS = 2,6 х 4,9 х 1,41 = 1,9 мм/об

Принимаем значение подачи S = 0,8 мм/об

Назначаем период стойкости резца

Тм = 60 мин

Скорость резания

V = Cv / (T ^m x t ^Xv x S ^Yv) x Kv

Kv = Kmv x Knv x Kuv x Kφv x Kφ₁v x Krv x Kqv x Kov

Kv = 1 x 0,88 х 1 х 0,9 х 0,91 х 1,04 х 1 х 1 = 0,68

V = 340 / (60 ^0,2 x 3 ^0,15 x 0,8 ^0,45 ) x 0,68 = 95,9 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D=1000 ´ 95,9 / 3,14 ´ 74,8 = 408 об/мин

Определяем мощность резания за один проход

N = (Pz x V) / (102 x 60)

Pz = Cp x t^Xp x S^Yp x V^np x Kp

Kp = Kmp x Kφp x Kγp x Kλp = 1 х 0,9 х 1,1 х 1 х 1 = 1,034 ≈ 1

Pz = 300 x 3 ¹ x 0,8 ^0,75 x 95,9 ^-0,15 x 1 = 382,5 кГ

N = (382,5 х 95,9) / (102 х 60) = 6 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=10 ´ 0,8=8 кВт

6 кВт < 8 кВт

Основное время

t_о= (L x i) / (n x S)

L = l + y + ∆

y = t x ctg α = 3 ctg 60˚ = 3 х 0,58 = 1,7 мм

L= 25 + 1,7 + 2 = 28,7 мм

t_о= (28,7 х 1) / (408 х 0,8) = 0,12 мин

Штучное время

t_шт = t_о + t_в + t_то + t_оо + t_отл = (0,12 + 0,12 + 0,04 + 0,95 + 0,02 + 0,04х3 + 0,04х2) + 0,65 + 0,039 + 0,039 + 0,039 = 1,45 +0,717 = 2,17 мин

Машинное время

Tм = (L x i) / (n x s) =

= 0,12 + 0,12 + 0,04 + 0,95 + 0,02 + 0,04х3 + 0,04х2 = 1,45 мин

Операция Резьбонарезная

Вихревое нарезание резьбы М30х2-8g

Устанавливаем глубину резания:

t = 2,3 мм

Назначаем подачу на один резец

S_z=0,4 - 0,6 мм, принимаем S_z = 0,5 мм

Назначаем подачу на оборот

S = S_z х z = 0,5 х 4 = 2 мм/об

Назначаем период стойкости резца

Тм = 120 мин

Скорость резания

V = Cv / (T^m x S_z^Xv x S^Yv) x Kv

Kv = Kmv x Kuv x Kcv

Kmv = 75/σ_в = 75/85 = 0,88

Kv = 0,88 х 1 х1 = 0,88

V = 2330 / (120 ^0,5 x 0,5 ^0,5 x 2 ^0,5 ) x 0,88 = 191 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D=1000 ´ 191 / 3,14 ´ 30 = 2195 мин^-1

Определяем мощность резания за один проход

N = (0,1S ^0,5 x S_z^0,4 x Z^0,5 x V^0,8 ) / D^0,8

N = (0,1 х 2 ^0,5 x 0,5 ^0,4 x 4 ^0,5 x 191 ^0,8 ) / 30 ^0,8 = 1,3 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=10 ´ 0,8=8 кВт

1,3 кВт < 8 кВт

Основное время

t_о= [(lo + lвр + lп) х π х D] / P x So x Z x n

t_о= [(37 + 2 + 2) x 3,14 x 30] / 2 x 0,6 x 4 x 2195 = 0,37 мин

Вспомогательное время

t_уст=0,1 мин

t_пер=0,14 мин

t_изм=0 мин

t_в=0,24 мин

Оперативное время

t_оп=t_о+t_в=0,37+0,24=0,61 мин

Время на обслуживание рабочего места 3,5%

t_обс=t_оп ´ 0,035=0,61 ´ 0,035=0,021 мин

Время на отдых

t_отл=t_оп ´ 0,04=0,61 ´ 0,04=0,024 мин

Штучное время

t_шт = t_о + t_в + t_то + t_оо + t_отл = 0,37 + 0,24 + 0,021 + 0,021 + 0,024 = 0,676 мин

Машинное время

Tм = (L x i) / (n x s) = (41 x 1) / ( 2195 x 0,6) = 0,03 мин

Операция Фрезерная

Фрезерование 2 лысок в размер 24_-0,52

Устанавливаем глубину резания:

t = (27-24) / 2 = 1,5 мм

Назначаем подачу на зуб инструмента

S_z=0,025 - 0,03 мм, принимаем S_z = 0,03 мм/зуб

Назначаем период стойкости фрезы

Тм = 60 мин

Скорость резания

V = Vтабл х Kmv x Knv = 39,22 х 1,2 х 0,9 = 42,36 м/мин

Частота вращения шпинделя

n = 1000 ´ V / p ´ D = 1000 ´ 42,36 / 3,14 ´ 10 = 1304 об/мин

n_д = 1344 об/мин

Действительная скорость резания

Vд = (π х D x n_д ) / 1000 = (3,14 х 10 х 1344) / 1000 = 42,2 м/мин

Минутная подача

S_м = S_z x z x n_д = 0,03 х 6 х 1344 = 242 мм/мин

Определяем мощность резания за один проход

N = Nтабл х Kφv = 1,3 х 0,95 = 1,2 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=7,5 ´ 0,95=7 кВт

1,2 кВт < 7 кВт

Основное время

t_о= L / Sм

L = l + y + ∆

y = 0,3D = 0,3 x 10 = 3 мм

L = 15 + 3 + 3 = 21 мм

t_о= 21 / 242 = 0,09 мин

Штучное время

t_шт = t_о + t_в + t_то + t_оо + t_отл = 0,09 + 0,24 + 0,021 + 0,021 + 0,024 = 0,4 мин

Машинное время

Tм = L х i / Sм = 21х2 / 242 = 0,17 мин

Операция Доводка центров

Шлифование центровых отверстий

Устанавливаем глубину резания:

t = 0,0025 – 0,01 мм, t = 0,02 мм

2. Частота вращения круга

n_к = 6000 об/мин

3. Скорость круга

V_к = (π х D_к х n_к ) / 1000 = (3,14 х 10 х 6000) /1000 =188 м/с

4. Скорость заготовки

V_з = (π х D_з х n_з ) / 1000 = (3,14 х 5 х 200) /1000 =3,14 м/мин

Минутная подача

S_м = 7000 м/мин

S_м = 7000 х КS_м1 х КS_м2 х = 7000 х 0,77 х 1 = 5390 м/мин

6. Подача на двойной ход

S_{t дв.х} = 0,004 мм/дв.ход

7. Мощность резания

N = С_N x V_з ^r x S ^y x d ^q x t ^x

N = 0,36 х 3.14 ^0,35 x 2 ^0,4 x 5 ^0,3 x 0,02 ^0,4 = 0,2 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=0,25 ´ 0,85= 0,21 кВт

0,2 кВт < 0,21 кВт

Nуд = Nрез / Вк = 0,21 / 10 = 0,02 кВт/мм

По табл. Nуд = 0,13 кВт/мм

0,02 кВт/мм < 0,13 кВт/мм

Основное время

t_о= (2Lh) / (S_м x S_{t дв.х} ) = (2 х 0,9 х 0,2) / (5390 х 0,004) = 0,02 мин

Вспомогательное время

t_в=0,34 мин

Оперативное время

t_оп=t_о+t_в=0,02+0,34=0,36 мин

Время на обслуживание рабочего места 3,5%

t_обс=t_оп ´ 0,035=0,36 ´ 0,035=0,013 мин

Время на отдых

t_отл=t_оп ´ 0,04=0,36 ´ 0,04=0,014 мин

Штучное время

t_шт = t_о + t_в + t_то + t_оо + t_отл = 0,02 + 0,36 + 0,013 + 0,013 + 0,014 = 0,42 мин

Машинное время

Tм = (L x i) / (n x s) = (0,9 x 1) / ( 5390 x 0,004) = 0,042 мин

Операция Шлифование резьбы

Шлифование резьбы М30х2-8g на длину 37 мм

Скорость круга

n_к = 1440 – 2660 об/мин

V_к = (π х D_к х n_к ) / (1000 х 60) = (3,14 х 250 х 2660) / (1000 х 60) = 34,8 м/с

Скорость заготовки

V_з = 15 – 55 м/мин, принимаем V_з = 35 м/мин

Частота вращения заготовки

n_з = (1000 x V_з ) / (π x dз) = (1000 х 35) / (3,14 х 30) = 371 об/мин

4. Назначаем глубину резания

t = 0,005 – 0,015 мм/ход станка

принимаем t = 0,005 мм/ход

5. Подача на оборот

S = S_д х Вк = 0,3 х 20 = 6 мм/об

6. Скорость станка

V_ст = (S x n_д) / 1000 = (6 х 371) / 1000 = 2 м/мин

7. Мощность резания

N = С_N x V_д ^r x S ^y x d ^q x t ^x

N = 2,65 х 35 ^0,5 x 6 ^0,55 x 1 x 0,005 ^0,5 = 2,9 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h=4,5 ´ 0,8= 3,6 кВт

2,9 кВт < 3,6 кВт

8. Основное время

t_о= [(L х h) / (n_з x S х t )] x k = [(37 х 0,2) / (37 х 6 х 0,005)] x 1,4 = 0,93 мин

9. Штучное время

t_шт = t_о + t_в + t_то + t_оо + t_отл = 0,93 + 0,36 + 0,013 + 0,013 + 0,014 = 1,33 мин

10. Машинное время

Tм = (L x i) / (n x s) = (37 х 1) / ( 371 x 6) = 0,017 мин

Операция Шлифовальная

Врезное шлифование

Скорость круга

n_к = 1440 – 2660 об/мин

V_к = (π х D_к х n_к ) / (1000 х 60) = (3,14 х 250 х 1930) / (1000 х 60) = 35 м/с

Скорость заготовки

V_з = 15 – 55 м/мин, принимаем V_з = 35 м/мин

Частота вращения заготовки

n_з = (1000 x V_з ) / (π x dз) = (1000 х 35) / (3,14 х 35) = 318 об/мин

4. Поперечная подача

Sп = t = 0,005 – 0,02 мм/дв.ход

принимаем t = 0,02 мм/дв.ход

5. Подача на оборот

S = 0,001 – 0,005 мм/об, принимаем S = 0,001 мм/об

6. Скорость станка

V_ст = (S x n_з) / 1000 = (0,005 х 318) / 1000 = 0,002 м/мин

7. Мощность резания

N = С_N x V_д ^r x S ^y x d ^q x b ^z

N = 0,14 х 35 ^0,8 x 0,005 ⁰ x 35 ^0,2 x 5 ¹ = 2,3 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h= 3 ´ 0,8= 2,4 кВт

2,3 кВт < 2,4 кВт

8. Основное время

t_о= [(L х h) / (n_з x S х t )] x k = [(5 х 0,02) / (318 х 0,001 х 0,02)] x 1,2 = 1,87 мин.

Продольное шлифование Ø35 мм, l = 356 мм

Скорость круга

n_к = 1440 – 2660 об/мин

V_к = (π х D_к х n_к ) / (1000 х 60) = (3,14 х 250 х 1930) / (1000 х 60) = 35 м/с

Скорость заготовки

V_з = 15 – 55 м/мин, принимаем V_з = 35 м/мин

Частота вращения заготовки

n_з = (1000 x V_з ) / (π x dз) = (1000 х 35) / (3,14 х 35) = 318 об/мин

4. Глубина резания

t = h = 0,005 – 0,015 мм/ход

принимаем t = 0,005 мм/ход

5. Подача на оборот

S = Sз х Вк = 0,2 х 25 = 5 мм/об

6. Скорость станка

V_ст = (S x n_з) / 1000 = (5 х 318) / 1000 = 1,6 м/мин

V_ст = 0,03 – 2 м/мин, принимаем V_ст = 2 м/мин

7. Мощность резания

N = С_N x V_д ^t x t ^x x S ^y x d ^q

N = 2,2 х 35 ^0,5 x 0,005 ^0,5 x 5 ^0,55 x 1 = 2,1 кВт

N_рез£N_шп

N_шп=N_д ´ h= 3 ´ 0,8= 2,4 кВт

2,3 кВт < 2,4 кВт

8. Основное время

t_о= [(L х h) / (n_з x S х t )] x k =

= [(356 х 0,2)/(318 х 5 х 0,005)] x 1,4 = 4,17 мин

9. Штучное время

t_шт = t_о + t_в + t_то + t_оо + t_отл =

= 4,17 + 1,87 + 0,36 + 0,013 + 0,013 + 0,014 = 6,44 мин

10. Машинное время

Tм = (L x i) / (n x s) = [(356 х 1) / ( 318 x 5)] + [(5 х 1) / ( 318 x 0,02)] = 1 мин

5.7 Технико-экономическая оценка разработанного технологического процесса

Критерием оптимальности разработанного технологического процесса может быть принят коэффициент материала определяющий отношение веса готовой детали к весу заготовки :

,

В массовом производстве этот коэффициент достигает значения 0,83; в серийном – 0,7, а в единичном его значение понижается до 0,4 – 0,6.

Для повышения коэффициента необходимо приближать форму заготовки к конфигурации готовой детали, повышать точность ее изготовления и улучшать качество ее поверхностей.

В нашем случае при изготовлении штока:

Чем выше коэффициент использования материала, тем меньше необходимо снимать припуски на обработку, меньше расходуется материала, электроэнергия, инструмент и т.п.

Выбор материала должен производиться с учетом уровня его эксплуатационных свойств, обеспечивающих максимальную долговечность деталей, и его стоимость. Также необходимо учитывать его технологические свойства, т.к. они позволяют применять наиболее экономичные и эффективные технологические процессы изготовления и упрочнения деталей с обеспечением низких значений трудоемкости, себестоимости, энергопотребления и материалоемкость.

Полученный коэффициент указывает на серийное производство штока.

Все операции технологического процесса разработаны с учетом требований и возможностей опытного производства ФГУП «ЦКБ ТМ», с использованием производственного оборудования, размещенного в цехах опытного производства.

РАЗДЕЛ 6. Технико-экономические показатели

6.1 Определение затрат на проектирование агрегата

Опытно-конструкторские работы включают следующие этапы создания технических устройств:

1 этап – техническое предложение;

2 этап – эскизное проектирование;

3 этап – рабочее проектирование;

4 этап – изготовление и испытание опытных образцов;

5 этап – монтаж оборудования;

6 этап – проведение специальных испытаний;

7 этап – уточнение технической документации.

Сметная стоимость разработки и отработки чертежно-технической документации по всем видам технических устройств определяется по нормативной трудоемкости в конструкторских человеко-днях.

Определяем затраты по каждому этапу проектирования:

а) Затраты на разработку технического предложения:

, где

– средняя стоимость конструкторского человеко-дня;

, где

– количество нормолистов;

– трудоемкость в человеко-днях на 1лист;

; ; руб.

руб.

б) затраты на разработку эскизного проекта

; ;

; ; руб.;

руб.

в) затраты на разработку рабочего проекта

; ;

; ;

руб.

6.2 Затраты на испытание и корректировку чертежно-технической документации

,

где

– коэффициент к трудозатратам на технико-рабочий проект для второй группы сложности;

руб.

Найдем общую стоимость проектных работ:

;

руб.

6.3 Определение затрат на изготовление опытных образцов

Для определения затрат на изготовление и заводские испытания опытного образца используются приближенные методы расчета.

Применяют метод, основанный на сопоставление удельной стоимости одной тонны веса технического устройства:

,

где

руб. – удельная стоимость 1 тонны веса опытного образца технического устройства;

кг – вес опытного образца технического устройства;

– коэффициент, учитывающий затраты на доработку опытного образца.

руб.

6.4 Определение затрат на изготовление технических устройств в условиях мелкосерийного и серийного производства

При определении затрат на изготовление устройства на этапе разработки конструкции невозможно в полной мере учесть все факторы из-за отсутствия необходимой информации. Поэтому воспользуемся одним из приближенных методов определения затрат, а именно, методом уравнения видов затрат:

Определим стоимость технического устройства:

,

где – заводская стоимость технического устройства;

– внепроизводственные расходы;

– плановая прибыль.

, где

– затраты i-го вида;

– относительные затраты i-го вида;

- для материалов и комплектующих элементов.

, где

– вес агрегата;

– средние затраты на 1 кг веса материалов и комплектующих элементов.

Тогда

руб. – стоимость материалов и комплектующих элементов.

руб. – заводская стоимость.

Стоимость технического устройства при и составляет:

руб.

6.5 Определение затрат на эксплуатацию

При определении этого вида затрат на этапе проектирования используются приближенные методы, основанные на использовании информации об эксплуатации технических устройств и учете изменений в конструкции и эксплуатации.

В нашем случае затраты на эксплуатацию будем определять в зависимости от сложности и надежности технических устройств:

, где

– среднегодовые затраты на эксплуатацию, являющиеся функцией надежности;

– коэффициент затрат на эксплуатацию;

– затраты на изготовление и монтаж технического устройства.

Затраты на изготовление и монтаж находим:

руб.

При установленном значении используется информация об относительных затратах на эксплуатацию аналогичного устройства:

Значение определяется из соотношения:

, где

– значение показателя надежности для рассматриваемого технического устройства;

– значение показателя надежности для сравниваемого технического устройства;

– коэффициент затрат на эксплуатацию устройства, обладающего уровнем надежности ;

– коэффициент связи.

.

Годовые затраты на эксплуатацию технического устройства будут равны:

руб.

Выводы:

В результате проведенного сравнительного анализа по определению затрат на проектирование, изготовление и эксплуатацию данного агрегата определили, что:

а) общая стоимость проектных работ:

руб.

б) стоимость изготовления и заводских испытаний опытного образца:

руб.

в) годовые эксплуатационные затраты:

руб.

РАЗДЕЛ 7. Расчет надежности кантователя

7.1 Показатели надежности

Под надежностью кантователя в настоящем расчете понимается вероятность безотказной работы при выполнении подъема или опускании изделия.

Определяется вероятность безотказной работы с учетом времени подъема или опускания за один цикл.

Показатели надежности рассматриваемого агрегата в основном складываются из показателя надежности гидросистемы.

7.2 Допущения и предпосылки

Оценка надежности производится из следующих допущений:

А) При возникновении одного отказа или нарушении инструкции по эксплуатации не должно быть аварии.

Б) Расчетное время работы элементов принимается равным времени операции, в которой этот элемент участвует.

В) В качестве основного критерия оценки надежности берется вероятность безотказной работы(б.в.р.) за время 1цикл подъема или опускания.

Г) Цикл агрегата включает в себя следующие операции:

- стыковка агрегата с карсет-опорой;

- подъем агрегата на 56˚;

- подъем агрегата от 56˚ до 62˚;

- опускание агрегата от 62˚ до 56˚;

- опускание агрегата от 56˚ до 0˚.

Д). Надежность элементов рамы, тележки, оголовка, водила и подкоса не оценивались, т.к. она обеспечивается необходимыми запасами прочности и подтверждаются расчетами.

7.3 Определение количественных показателей надежности

Условимся считать, что время безотказной работы (в.б.р.) агрегата распределено по экспоненциальному закону. Тогда в.б.р. определяется по формуле:

,

где λ – интенсивность отказов, [1/час]. t – время работы агрегата, [час].

7.4 Расчет количественных показателей надежности по операциям

а) стыковка агрегата

В.б.р. определяется по формуле соответствующей структурной схеме представленной на рис. 1.

Рис. 32. Структурная схема расчета надежности при проведении операции «стыковки»

,

подставим значения λ приведенные в табл. 1, получим:

P(t)=0,99998;

б) подъем агрегата на 56˚.

В.б.р. определяется по формуле соответствующей структурной схеме представленной на рис. 34.

Рис. 33. Структурная схема расчета надежности при проведении операции подъема изделия на 56˚

,

подставим значения λ приведенные в табл. 1, получим:

P(t)=0,99934;

в) подъем агрегата от 56˚ до 62˚.

В.б.р. определяется по формуле соответствующей структурной схеме представленной на рис. 3.

Рис. 34. Структурная схема расчета надежности при проведении операции подъема изделия от 56˚ до 62˚

,

подставим значения λ приведенные в табл. 1, получим:

P(t)=0,99973;

г) опускание агрегата от 62˚ до 56˚.

В.б.р. определяется по формуле соответствующей структурной схеме представленной на рис. 4.

Рис. 35. Структурная схема расчета надежности при проведении операции опускания изделия от 62˚ до 56˚

,

подставим значения λ приведенные в табл. 1, получим:

P(t)=0,99997;

д) опускание агрегата от 56˚ до 0˚.

В.б.р. определяется по формуле соответствующей структурной схеме представленной на рис. 5.

Рис. 36. Структурная схема расчета надежности при проведении операции опускания изделия от 56˚ до 0˚

,

подставим значения λ приведенные в табл. 1, получим:

P(t)=0,9997;

7.5 Расчет количественных показателей надежности циклов подъема, опускания

Цикл подъема рассчитывается как:

,

подставив числовые значения, получим

Цикл опускания рассчитывается как:

подставив числовые значения, получим

.

7.6 Оценка точности показателей надежности

Среднее квадратическое отклонение в.б.р. определяется по формуле:

,

где - в.б.р. элементов структурных схем на рисунках

- средние квадратические отклонения величин .

После подстановки числовых значений получим:

=16,35 ·

Нижняя доверительная граница величины P(t) определяется по формуле:

,

где Ц – квантиль нормального распределения, равный величене 1,28 при доверительной вероятности 0,9.

Тогда:

.

7.7 Выводы

В результате проведенного расчета приходим к выводу, что полученные значения в.б.р. за цикл подъема или опускания агрегата с учетом времени подъема или опускания удовлетворяют заданным требованиям ТЗ.

Таблица 10. Значения интенсивностей отказов

№ п/п	Наименование элементов	Кол-во эл-тов	(1/час)
1.

	Клапан предохранительный	5	33
2.	Клапан обратный	10	2,5
3.	Насос ручной	1	24,2
4.	Насос 16/320	3	62
5.	Гидроцилиндр	5	0,08
6.	Гидрозамок	3	87,5
7.	Клапан подпорный	2	2,5
8.	Дроссель	10	88
9.	Распределитель	2	183
10.	Дроссель регулируемый	3	106
11.	Клапан нажимной	1	Р=0,9998
12.	Гидромультиплекатор Гидроаккумулятор	1	Р=0,9995
13.	Клапан электромагнитный	1	153
14.	Фильтр	2	5,3
15.	Маслобак	1	30
16.	Клапан управляемый	1	87,5
17.	Вентиль	1	100

Значение интенсивности отказов было расчитано с учетом поправочного коэффициента на эксплуатацию, который равен 1,2, по формуле

РАЗДЕЛ 8. Меры безопасности

8.1 Все операции на агрегате при использовании его по прямому назначению выполнять только по командам руководителя работ.

8.2 Немедленно докладывать руководителю работ о всех замеченных неисправностях.

8.3 Немедленно подавать команду СТОП, если замеченная неисправность или неправильное действие любого лица участвующего в работе, могут повлечь за собой повреждение кантователя, груза

ЗМ-65, аварию или несчастный случай.

8.4 Немедленно выполнять команду СТОП, поданную любым лицом, участвующим в работе.

8.5 При проведении работ переходить к следующей операции разрешается только после полного выполнения предыдущей.

8.6 Перед началом работ убедиться в отсутствии на рельсовом пути посторонних предметов, снега, льда.

8.7 Перед подъёмом рамы кантователя убедиться в отсутствии на агрегате незакрепленных принадлежностей, инструмента и т.п.

8.8 Запрещается находиться между кантователем и агрегатом ЭФ-65ТПА при их стыковке.

8.9 Запрещается находиться на раме кантователя во время ее подъёма.

8.10 К работам на лестницах допускаются лица, имеющие допуск к работам на высоте.

8.11 На лестнице мажет находиться не более одного человека.

8.12 Запрещается работать на лестнице без предохранительного пояса.

8.13 Стыковку и расстыковку штепсельных разъёмов производить только после снятия напряжения 380 В с агрегата.

8.14 В сырую погоду механизмами кантователя управлять в резиновых диэлектрических перчатках и подкладывать под ноги резиновый диэлектрический коврик.

8.15 При понижении сопротивления изоляции, при появлении напряжения на корпусах электрооборудования и металлоконструкциях кантователя работы прекратить, кантователя отключить от сети и до установления неисправности работ с кантователем не производить.

8.16 При обнаружении течи масла в гидросистеме работы с кантователем не производить до устранения неисправности.

8.17 Запрещается устранять неисправности в линиях гидросистемы, находящихся под давлением.

8.18 При работах с легковоспламеняющимися материалами(бензин, уайт-спирит) соблюдать правила пожарной безопасности согласно действующим инструкциям.

8.19 Тележка при хранении должна быть заторможена.

8.20 Работать на металлоконструкциях разрешается только при установленном ограждении.

8.21 Запрещается работать кареткой после опускания кантователя с грузом не убедившись в полном ослаблении тросов главного подъема агрегата ДПК-125.

8.22 Подъем и опускание груза кантователем 33-65К с помощью агрегата ДПК-125 производить только со сведенными канатами механизма главного подъема.

8.23 Средства контроля

Средства контроля предназначены для выдачи сигналов о срабатывании элементов и обеспечения безопасной работы.

Средства контроля обеспечивают:

контроль положения замков оголовка;

контроль положения каретки;

контроль положения замков каретки;

контроль положения водила;

контроль положения рукояток гидрораспределителя Р1 и регулируемого дросселя Р2 блока гидроаппаратуры.

Средства контроля размещены на металлоконструкции оголовка, каретки опоры водила и в блоке гидроаппаратуры.

Средства контроля состоят из бесконтактных конечных выключателей БКВ МКРН.401161.003, узлов и деталей, воздействующих на выключатели, и элементов, обеспечивающих размещение и закрепление средств контроля на агрегате.

Бесконтактный конечный выключатель

БКВ МКРН.401161.003

БКВ предназначен для коммутации электрических цепей в системах электроавтоматики при воздействии управляющего элемента из конструкционной стали без непосредственного контакта с ним.

Технические характеристики

Расстояние срабатывания, мм………………………………..4,5

Напряжение питания, В……………………………………....15-30

Ток нагрузки, мА……………………………………………...400

Частота срабатывания, кГц…………………………………...0…5

Масса, кг……………………………………………………….2

Температура окружающей среды, °С………………………..-50…+50

Гарантийный срок эксплуатации – 10 лет в составе объекта в пределах гарантийного срока хранения.

Гарантийная наработка БКВ – 500 часов работы основного двигателя или 8000 км пробега объекта, в пределах гарантийного срока эксплуатации.

Конструкция БКВ неразборная, герметичная, неремонтопригодная. Все полости заполнены герметиком с целью исключения механических воздействий на блок электроэлементов.

РАЗДЕЛ 9. Применение ЭВМ

9.1 Описание используемых программ

При написании данного дипломного проекта мною использовались следующие программы:

- AutoCAD 2004 – 2006 – для разработки чертежей и спецификаций;

- Microsoft Word 2003 – для разработки пояснительной записки;

- Microsoft Excel 2003 – для расчета некоторых узлов и механизмов;

- Autodesk Inventor Professional 10-2008- для расчета вала механизма привода замка.

9.2 Описание проверочного расчета вала механизма привода замка

Данный расчёт был произведён в приложении программы Autodesk Inventor 11 Professional, Shaft Component Generator.

Вышеописанные программы в совокупности представляют собой систему твёрдотельного параметрического моделирования с поддержкой возможности проведения всех этапов проектирования в одной программной среде.

Рис. 37. Программа Autodesk Inventor Professional

Shaft Component Generator (Version: 11.0.290)

9.3 Исходные данные для проверочного расчета вала механизма привода замка

Расчетная схема

Исходные данные

Общая длина	мм	630
Число участков		6

Свойства материала (Сталь 40Х):

Модуль упругости	МПа	206000
Модуль сдвига	МПа	80000
Плотность	кг/м3	7860

Нагрузки

№ п/п	Координата (мм)	Радиальное усилиев плоскости ХУ (Н)	Радиальное усилие в плоскости XZ (Н)	Изгибающий момент в плоскости XY (Нм)	Изгибающий момент в плоскости XZ (Нм)	Разпределенные нагрузки в плоскостиXY (Н/мм)	Распределенные нагрузки в плоскости XZ (Н/мм)	Наклонная сила (Н)	Крутящий момент (Нм)
1	76	0	0	0	0	0	0	0	2579
2