Конструирование бетономешалки с вертикальным валом

Часть 1 Диплом Конструирование.doc

Перед строительным комплексом страны поставлены серьёзные задачи к которым относятся дальнейшая индустриализация строительного производства последовательное превращение его в единый процесс возведения объектов из элементов заводского изготовления ускорение создания и внедрения прогрессивной технологии систем машин и оборудования обеспечивающих комплексную механизацию бетонных работ замену трудоёмких ручных работ механизированными.
Для выполнения поставленных задач предстоит осуществить ряд организационно – технических мероприятий: улучшить систему строительного производства внедрить прогрессивные технологии бетонных работ и за счёт этого улучшить использование трудовых ресурсов обеспечить повышение производительности труда широкое распространение эффективных форм хозяйственного расчёта и производства работ по методам бригадного и коллективного подряда.
Бетон и строительный раствор – один из основных видов строительных материалов. Широкое применение их в строительстве объясняется такими преимуществами как возможность использования в любых условиях где есть вяжущие и местные строительные материалы или отходы производства. Кроме того бетон и раствор обладают хорошими эксплуатационными свойствами такими как высокая прочность на сжатие а в случае армирования и на изгиб при растяжении высокая долговечность морозостойкость жаростойкость.
Автоматизация строительного производства помимо снижения трудоёмкости приготовления и транспортирования бетонорастворной смеси улучшает условия труда делает его социально привлекательным.
Машиностроительная промышленность осваивает новые виды машин с гидравлическим приводом и микропроцессорной системой управления
таких например как установка для производства сухих смесей СБ – 168.
Дальнейший прогресс строительства зависит как от общего уровня организации строительства комплексной механизации и автоматизации так и от квалификации обслуживающего персонала способного технически грамотно обслуживать новую технику.
При всей дифференцированности современного машиностроения задачи конструирования изделий во многом одинаковы. Для конструкции любой машины в том числе и настоящей бетономешалки важно уменьшение веса и металлоёмкости улучшение технологичности максимальная простота конструкции при выполнении изделием своего назначения увеличение долговечности и надёжности. Различиями для каждой из этих задач являются только значения этих факторов. Это позволяет сформулировать принципы рационального конструирования как свод общих для машиностроения правил. Особенно это важно для будущего преподавателя в школе училище в кружках технического творчества с целью привития учащимся правильной методологии конструирования проектирования и. в конечном счете логического мышления.
Основной задачей настоящего проекта является обучение будущего специалиста активному конструированию. Активное конструирование означает:
- не слепо копировать существующие образцы а конструировать осмысленно.
Выбирая из всего арсенала конструкторских решений имеющихся в современном машиностроении наиболее целесообразные в данных условиях:
- уметь сочетать различные решения и находить новые улучшенные т.е. конструировать с творческой инициативой с избирательским огоньком;
- непрерывно улучшать показатели машин направлять развитие данной отрасли машиностроения в сторону технического прогресса;
- учитывать динамику развития промышленности и создавать живучие гибкие богатые резервами машины способные удовлетворить возрастающие требования потребителей и застрахованные на длительный срок от морального устаревания. Все эти перечисленные аспекты по методологии конструирования старался применить в данном проекте.
В соответствии с программой Минвуза РФ объектом проекта по конструированию являются механические передачи в составе конкретных машин. В нашем случае это бетономешалка - такой выбор связан с большой распространенностью и важностью применяемых в ней узлов во многих изделиях современной техники. При выполнении проекта используются математические модели базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях относящиеся к объёмной и контактной прочности материаловедению электротехнике гидравлике теории упругости сопротивлению материалов и др. дисциплин в зависимости от конкретно стоящей задачи. Широко используются также сведения из курсов теоретической механики технологии машиностроения обработки конструкционных материалов черчения и т.д. Суммируя сведения из выше перечисленных дисциплин студенты приобщаются к деятельности инженеров и исследователей начинают понимать значение общетеоретических общеинженерных дисциплин что значительно поможет будущим педагогам преподавателям мастерам производственного обучения и технического творчества в своей практической работе с учащимися позволит грамотно и со знанием дела проводить обучение правильно передавать свои знания. Кроме того это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.
При принятии сложных инженерных решений далеко не всё может быть реализовано. Одной из целей выполняемого проекта является развитие инженерного мышления в том числе умение использовать предшествующий опыт новые идеи моделировать используя аналоги. Ещё одна важнейшая задача проекта по конструированию является развитие умения разрабатывать техническую документацию для облечения в материальную форму синтезируемой или заданной схемы механизма машины станка учитывая требования предъявляемые к прочности работоспособности технологичности эксплутационным расходам и т.д. Так в данном проекте представлена графическая часть которая включает чертежи сборочные общий вид бетономешалки и важнейшего её узла чертежи отдельных деталей. В расчётно-пояснительной записке приведены необходимые обоснования технические решения начиная с обоснования актуальности темы кинематические и прочностные расчёты.
1. Механизация труда при производстве работ
Бетоносмесительные технологические процессы выполняют преимущественно с использованием машин которые обеспечивают высокую производительность труда и сравнительно низкую стоимость продукции благодаря чему сокращаются сроки работ и снижаются связанные с этим затраты. В то же время некоторые операции технологических процессов выполняются вручную в основном из-за нецелесообразности их механизации. бетоносмесительные процессы в которых заняты машины называют механизированными а их обеспеченность машинами - механизацией приготовления бетона. Механизация может быть полной и частичной. При полной механизации все операции бетоносмесительного процесса выполняются машинами а при частичной на отдельных операциях используется ручной труд. В механизации приготовления бетона существует также понятие малой механизации с использованием ручных машин механизмов приспособлений и оснастки упрощающих и облегчающих ручной труд и повышающих его производительность. Одни и те же виды транспортирующих работ могут быть выполнены различными типами и моделями машин.
При выборе оптимальных средств механизации для наиболее эффективного выполнения бетоносмесительных работ ориентируются на показатели механизации наиболее существенными из которых являются:
- производительность труда на одного рабочего численно равная отношению общего объема работ выполненных в течение смены к общему числу рабочих занятых на этих работах;
- стоимость единицы продукции равная сумме всех затрат в денежном эквиваленте связанных с ее производством;
- доля ручного труда оцениваемая отношением объема или стоимости работ выполненных вручную к общему объему (стоимости) работ или отношением количества рабочих занятых на ручных работах к общему их количеству.
Эффективность механизации бетоносмесительных работ будет тем выше чем больше первый показатель и чем ниже два другие. Эти показатели также зависят от основных параметров машин (их массы мощности приводного двигателя и др.). Из этого сравнения еще не следует однозначный вывод о большей эффективности машин большой мощности которые целесообразно использовать на массовых строительных работах так как при ограниченных объемах этих работ рассредоточенных по различным объектам и большой стоимости их перебазировок нередко связанных с разборкой машин на "транспортные блоки" и их сборкой на новом месте можно получить противоположный результат.
Для определения доли ручного труда более удобно пользоваться либо отношением стоимостей работ либо отношением числа рабочих. Эти показатели позволяют сравнивать уровни механизации разнотипных работ в то время как отношение объемов работ применимо только к однотипным работам. Кроме того при использовании в частично механизированном технологическом процессе машин высокой производительности уровень механизации оцениваемый отношением объемов работ мало отличается от единицы (или 100% при процентном исчислении) из-за чего без привлечения других показателей создается впечатление о высоком уровне механизации в то время как по показателям стоимости и количества рабочих занятых ручным трудом картина оказывается противоположной. При переходе от ручного труда к машинному эффект достигается благодаря техническому перевооружению занятых в строительном процессе рабочих - замене примитивных ручных инструментов (лопат) машиной (бетоносмесителем) соответствующей современному техническому уровню.
Наиболее полно уровень механизации можно оценить стоимостью единицы продукции комплексно учитывающей все издержки транспортного производства. В случае использования в строительном процессе только одной машины с годовой эксплуатационной производительностью Z этот показатель преобразуется в удельные приведенные затраты:
где Z - годовые приведенные затраты определяемые как:
С - текущие затраты равные себестоимости годового объема продукции машины;
Е - коэффициент эффективности капитальных вложений зависящий от срока службы машины и составляющий от 01 015 для крупных машин до 04 0.5 для машин малой мощности;
К - единовременные капитальные вложения на создание или покупку машины.
Если в строительном процессе занято несколько машин то при расчете приведенных затрат под Z понимают их суммарные затраты а под К - их суммарную годовую производительность. Более высокой эффективности применения машин (их высокой производительности минимальному расходу энергии эксплуатационных материалов и инструментов при их работе минимальным затратам времени и других ресурсов на ремонт техническое обслуживание и перебазирование машин минимальному числу обслуживающего персонала) соответствуют меньшие удельные затраты.
2 Комплексная и малая механизация.
Строительные работы делятся на технологические процессы а эти в свою очередь - на операции выполняемые последовательно (цикличные процессы) или одновременно (непрерывные процессы). В случае разнообразных операций для их выполнения применяют различные машины согласованные между собой по производительности и в совокупности образующие комплект. Технологический процесс с использованием комплекта не утрачивая своей самостоятельности может быть составной частью более сложного технологического процесса. Для механизации технологических процессов применяют также комбайны в виде одной машины с несколькими рабочими органами соответствующими характеру выполняемых операций или в виде комплекта машин управляемых с единого пульта.
Наиболее высокой формой механизации строительных работ является комплексная механизация при которой все основные и вспомогательные тяжелые и трудоемкие операции и процессы выполняются комплексно с помощью машин механизмов и оборудования отвечающих передовому техническому уровню взаимоувязанных по производительности обеспечивающих заданный темп (сроки) всего процесса и наивысшие в данных условиях технико-экономические его показатели - наиболее высокую производительность труда при наименьшей стоимости работ. Комплексная механизация не исключает ручного труда но только на нетрудоемких операциях при условии что при этом общий темп работ не будет снижен и что механизация этих операций нецелесообразна как по экономическим соображениям так и с целью облегчения труда.
В составе комплексов машин различают ведущие вспомогательные и резервные машины. Ведущие машины выполняют технологически взаимосвязанные операции строительного процесса вспомогательные машины способствуют выполнению ведущими машинами основных функций и повышению их производительности резервные машины предназначены для обеспечения надежности функционирования комплекса
Ведущие машины в составе комплекса могут быть технологически соединены последовательно параллельно.
Соединение простой одной машины вызывает простой всего комплекса при параллельном - отдельные машины работают независимо одна от другой поэтому простой какой-либо машины вызывает только потерю темпа работ но не простой комплекса. Уровень комплексной механизации данного вида работ оценивают процентным отношением объема работ выполненных комплексно-механизированным способом к общему объему работ. Кроме вышеприведенных показателей механизации работ для сравнительной оценки эффективности комплексной механизации используют также показатели:
- механовооруженность труда - стоимость занятых в технологическом процессе машин приходящаяся на одного рабочего;
- энерговооруженность труда - количество энергии потребляемой в процессе выполнения строительных работ приходящееся на один отработанный человеко-час или на одного рабочего.
Разрабатываемая мною бетономешалка является элементом с одной стороны - частью строительного комплекса с другой - элементом малой механизации.
3. Автоматизация бетоноприготовительных процессов.
Автоматизированными называют технологические процессы в которых заняты машины оснащенные устройствами обеспечивающими выполнение транспортных работ без оперативного вмешательства человека В этом случае говорят об автоматизированной машине или автоматизированном комплексе. За оператором таким образом остаются лишь функции наблюдения за работой машины и переключения управления на себя в экстремальных ситуациях. Высвобождая полностью или частично человека от управления машиной автоматизация есть одна из наиболее эффективных форм системы управления. Важным положительным фактором автоматизации является гарантированная возможность более высокого качества бетоносмесительных процессов в ряде случаев способствующая сокращению времени на их выполнение.
Применение автоматических систем управления как правило эффективно только при комплексно механизированном технологическом процессе поскольку автоматизация высвобождает только рабочих-механизаторов которые при частичной механизации составляют незначительную часть от общего числа рабочих вследствие чего затраты на создание и обслуживание автоматических систем управления могут оказаться неокупленными. При частично механизированном транспортном производстве возможный рост производительности машин за счет автоматизации их работы в ряде случаев не покрывает снижения их производительности из-за простоев по организационным причинам.
Автоматизацию называют полной или комплексной если все основные и вспомогательные процессы управления автоматизированы так что заданная производительность и качество продукции обеспечиваются без вмешательства человека за которым остается только функция наблюдения за работой специальных устройств. Из этого следует что путь к комплексной автоматизации лежит через комплексную механизацию строительных работ.
Автоматические устройства применяют также для предупреждения запредельных режимов работы машин включая аварийные ситуации. Такие устройства могут выполнять только сигнальные функции - выдавать световую звуковую и иную информацию управляющему работой машины оператору (машинисту) предваряя экстремальные ситуации или блокировать отдельные органы управления.
Важным направлением применения автоматических устройств является автоматический учет и контроль над работой бетоноприготовления в целом с созданием надежной постоянно действующей связи между отдельными агрегатами и пунктами управления (диспетчерскими узлами и т. п.). Эти системы позволяют получать информацию о производительности труда количестве занятых в технологических процессах рабочих фактическом времени чистой работы машин состоянии их основных агрегатов и узлов простоях машин с указанием причин при выработке машин расходе энергии горючих и смазочных материалов и т. п. Результаты обработки этой информации используются для эффективного оперативного руководства ходом разгрузки и работой парка машин.
4.Параметры машины.
Параметром называют количественную реже - качественную характеристику какого-либо существенного признака машины. Различают главные основные и вспомогательные параметры. Главные параметры (масса машины мощность силовой установки или суммарная мощность основных двигателей в электроприводе производительность и др.) в наибольшей мере определяют технологические возможности машины. К основным параметрам включающим также главные относятся такие которые необходимы для выбора машин в определенных условиях их эксплуатации. Кроме перечисленных выше к этим параметрам относятся характеристики усилий на рабочих органах размеров рабочей зоны габаритных размеров машины и др. К вспомогательным относят все остальные параметры характеризующие например условия технического обслуживания ремонта и перебазирования.
В пределах каждой функциональной группы машины объединяются по типоразмерам характеризуемым единым главным параметром. Одному типоразмеру могут соответствовать несколько моделей каждая из которых объединяет машины имеющие идентичные параметры и конструктивные решения и изготовленные по единой рабочей документации
В технической документации каждую модель машины обозначают индексом в котором в кодированной форме заключено полное название машины с ее главными параметрами.
5.Общие сведения о бетоне и растворе.
Бетоном или строительным раствором называют искусственные каменные материалы состоящие из затвердевшей смеси вяжущего вещества с водой заполнителей и в необходимых случаях специальных химических добавок. Раствор отличается от бетона тем что не содержит зерен заполнителей крупностью более 5 мм.
Вяжущие вещества вода и химические добавки – это активные составляющие между которыми происходит химическая реакция обеспечивающая твердение смеси со временем и превращение её в камнеподобное тело в котором цемент прочно сцепляется с заполнителями. Для экономии цемента и улучшения экологических условий среды обитания до 20 ..25% цемента заменяют золой – уносом тепловых агрегатов.
Заполнители (песок щебень гравий) не участвуют в химической реакции и образуют жесткий «скелет». Поэтому их иногда называют инертными составляющими.
Бетон или раствор состоят из составляющих с различными размерами зёрен. Пустоты между крупными зёрнами заполнены более мелкими а цементное тесто обволакивает все частицы тонким слоем. Для экономии вяжущих веществ подбирают зерновой состав бетона или раствора с таким расчётом чтобы добиться наименьшего объёма пустот между зёрнами при их минимальной поверхности.
К одному из основных свойств бетонной смеси относится её удобоукладываемость (подвижность или жёсткость) определяемая в соответветствии с ГОСТ 10181.1-81.
Удобоукладываемость устанавливают в зависимости от метода производства работ. Подбор состава бетонной смеси заключается в том чтобы при наименьшем расходе цемента для заданного класса бетона (марки) получить смесь требуемой подвижности или жесткости на месте укладки смеси.
Подвижность бетонной смеси — это способность растекаться без расслоения под действием силы тяжести или при незначительном механическом воздействии.
Характеризуется подвижность осадкой конуса (ОК) отформованного из бетонной смеси подлежащей испытанию. Определяют ее конусом изготовленным из листовой стали. Внутренняя поверхность его должна быть гладкой без шероховатостей. Обычный конус применяют для смесей с наибольшей крупностью заполнителя до 40 мм включительно; увеличенный конус — для смесей с наибольшей крупностью зерен заполнителя 70 80 мм.
Для подготовки конуса и приспособлений к испытаниям все соприкасающиеся с бетонной смесью поверхности очищают и протирают влажной тряпкой. Конус устанавливают на гладкий металлический лист и заполняют через воронку бетонной смесью в три слоя одинаковой высоты. Каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем: в обычном конусе — 25 раз в увеличенном конусе — 56 раз. Во время наполнения и штыкования конус прижимают к листу. Затем воронку снимают и избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса. Конус плавно снимают с отформованной бетонной смеси поднимая его вертикально и устанавливают рядом с ней. Осадку конуса бетонной смеси определяют укладывая металлическую линейку ребром наверх конуса и измеряя расстояние от нижней грани линейки до верха бетонной смеси с точностью до 05 см. Значение осадки конуса бетонной смеси определенной в увеличенном конусе приводят к значению осадки обычною конуса умножая первое значение на переводной коэффициент 067. Если после снятия конуса бетонная смесь сильно деформируется и приобретает форму затрудняющую определение ее осадки измерение не производят и повторяют испытания на новой порции бетонной смеси. Время испытания с начала наполнения конуса и до измерения осадки бетонной смеси не должно превышать 25 мин.
Жесткостью (Ж) характеризуется смесь если осадка конуса равна нулю. Определяют жесткость временем вибрации с необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси.
При наибольшей крупности зерен заполнителей до 40 мм включительно жесткость бетонной смеси определяют на лабораторной виброплощадке СМЖ-539.
Прибор для определения жесткости бетонной смеси закрепляют на столе виброплощадки.
Пробы для определения жесткости или подвижности бетонной смеси отбирают в три приема с интервалом 1 мин. На месте укладки их отбирают после окончания разгрузки из различных мест смеси.
Водоцементное отношение — одно из основных свойств бетонной смеси и затвердевшего бетона. Чем ниже водоцементное отношение тем выше жесткость и ниже подвижность бетонной смеси.
Бетонная смесь должна быть легкообрабатываемой независимо от того является она подвижной или жесткой. Это в частности означает что при заполнении формы и уплотнении смесь должна сохранять однородность и не расслаиваться. Если в бетонную
смесь одновременно добавлять цемент и воду то ее подвижность увеличивается. Так как водоцементное отношение при этом не нарушается то не изменяется и прочность бетона. Таким способом можно добиться необходимой подвижности смеси при сохранении заданной прочности бетона.
Подвижность и жесткость бетонной смеси регламентирована ГОСТ 7473-85.
Классифицируют бетон по следующим признакам.
В зависимости от основного назначения бетоны подразделяют на конструктивные и специальные (жаростойкие химически стойкие декоративные радиационно-защитные теплоизоляционные).
По виду вяжущих бетоны изготовляют на цементных силикатных (известковых) гипсовых вяжущих смешанных вяжущих (известково-цементных известково-шлаковых цементно-известково-шлаковых).
По виду заполнителей бетоны могут быть на плотных пористых и специальных заполнителях.
По структуре бетоны могут быть плотными поризованными ячеистыми крупнопористыми.
Для бетонных и железобетонных конструкций (СНиП 2.03.01—84) предусмотрены следующие конструкционные бетоны:
тяжелый средней плотностью свыше 2200 до 2500 кгмЗ включительно;
мелкозернистый средней плотностью свыше 1800 кгмЗ;
легкий плотный и поризованной структуры;
ячеистый автоклавного и неавтоклавного твердения;
специальный бетон — напрягающий.
К основным показателям бетона относятся следующие:
класс по прочности на сжатие В;
предел прочности (марка) на сжатие (кгссм2) в возрасте 28 сут нормального твердения;
класс но прочности на осевое растяжение В (назначают если эта характеристика имеет главное значение и контролируется на производстве) ;
марка по морозостойкости F (для конструкций подвергающихся в увлажненном состоянии попеременному размораживанию и оттаиванию) ;
марка по водонепроницаемости W (для конструкций с ограниченной водопроницаемостью);
марка по средней плотности D (для конструкций с которым кроме конструктивных предъявляют требования по теплоизоляции);
марка по самонапряжению Sp напрягающего бетона.
Соотношение между марками и классами тяжелого бетона по прочности на сжатие приведено ниже.
Класс В35 В5 В75 В10 В12.5 В15 В20 В25 ВЗО В35
Марка .. М50 М75 М100 М150 М150 М200 М250 М350 М400 М450
Класс В40 В45 В50 В55 В6О
Марка М550М600М700 М700 М800
6. Структура машины.
Обязательными составными частями любой технологической машины являются: привод состоящий из силовой установки передаточных устройств (трансмиссии) и системы управления; один или несколько рабочих органов и рама (несущие конструкции). У передвижных машин добавляется кроме того ходовое устройство соединенное с рамой машины называемой в ряде случаев шасси.
7. Общие требования предъявляемые к машинам.
Общие требования к машинам обусловлены необходимостью обеспечения высокой эффективности их использования в хозяйстве - наибольшей производительности при наименьших затратах. До начала 90-х гг. когда парки транспорт машин комплектовались преимущественно на основе государственного распределения техники основным критерием для оценки указанной эффективности служили удельные приведенные затраты. В последнее время отечественный рынок бетоносмесительных машин пополнился машинами зарубежных производителей вместе с которыми к нам импортировались новые тенденции во взаимоотношениях поставщиков с потребителями. Рыночная конкуренция заставила зарубежных а затем и отечественных поставщиков транспортной техники вместе с машинами продавать серию услуг включая предпродажную подготовку снабжение запасными частями и гарантийное техническое обслуживание. В этих условиях прежний показатель - удельные приведенные затраты - оказывается недостаточным для оценки эффективности использования машин в производстве. Методы оценки предлагаемых товаров и услуг относятся к компетенции менеджмента и здесь не рассматриваются.
Требования предъявляемые к подбору комплектов машин вытекают из определения понятия комплексной механизации. Решение этого вопроса непосредственно связано со структурой парка машин. Чем шире номенклатура типоразмеров основных видов машин из которых могут создаваться комплекты тем эффективнее могут решаться задачи комплексной механизации. В то же время расширение типоразмерных рядов этих машин ведет к уменьшению серийности их производства и соответственно к увеличению их стоимости. Рациональный набор типоразмеров выпускаемых машин определяют методами оптимизации.
Важнейшими требованиями предъявляемыми к любым машинам являются требования
обеспечения благоприятных условий работы машинистов и обслуживающего персонала. Эти требования определяют содержание социальной приспособленности машин основой которой являются их эксплуатационные эргономические эстетические и экологические свойства.
Эксплуатационными свойствами способствующими предотвращению аварийных ситуации являются: динамические и тормозные качества; устойчивость против опрокидывания; обзорность; обеспеченность сигнализацией и приборами для предупреждения возможных критических ситуаций а также для взаимодействия с другими участниками сооружения объекта; надежность элементов разрушение которых может привести к аварии; обеспеченность автоматическими устройствами безопасности и
Эргономические свойства машины заключаются в соответствии ее конструкции гигиеническим условиям жизнедеятельности и работоспособности человека его антропометрическим физиологическим и психофизическим качествам нормированным действующими стандартами.
Антропометрические требования предполагают положение тела машиниста в кабине близкое к состоянию функционального покоя при равномерном распределении его веса по площади опорных поверхностей. При этом повышается точность и скорость его моторных действий обеспечивается возможность длительной непрерывной работы без значительного утомления.
Физиологические требования сводятся к обеспечению оптимальных условий на рабочем месте машиниста (температуры влажности скорости обдува воздухом и его химического состава уровней шума и вибрации). Этими требованиями обеспечивается необходимый уровень работоспособности и внимания машиниста поддержание высокого уровня производительности машины.
8. Техническая эксплуатация машин.
Техническая эксплуатация машин - это комплекс мероприятий обеспечивающих поддержание машин в работоспособном состоянии включающих их приемку и ввод в эксплуатацию техническое обслуживание и ремонт хранение и учет по эксплуатации.
Приемке подлежат машины новые после ремонта или монтажа а также машины передаваемые одной организацией другой. При приемке проверяют наличие установленной документации - паспорта технического описания и инструкции по эксплуатации а для машин находящихся под контролем органов Госгортехнадзора кроме того также документации устанавливаемой этими органами: комплектность машины инструмента и запасных частей; техническое состояние машины путем осмотра и испытаний на холостом ходу и под нагрузкой. Машины на которые распространяются требования Госгортехнадзора при приемке и сдаче в эксплуатацию подвергаются полному техническому освидетельствованию включающему статические и динамические испытания. Статические испытания проводят с целью проверки прочности несущей конструкции машины под нагрузкой. При динамических испытаниях проверяют действия всех механизмов машины под нагрузкой.
Новые и капитально отремонтированные машины перед сдачей в эксплуатацию подвергаются эксплуатационной обкатке в режимах устанавливаемых предприятием-изготовителем. По завершении обкатки выполняют все крепежные и контрольно-регулировочные работы устраняют замеченные неисправности заменяют смазку и эксплуатационные жидкости
Для обеспечения работоспособного и исправного состояния машин в течение всего срока их службы в плановом порядке проводят комплекс организационно-технических мероприятий составляющих систему планово-предупредительного технического обслуживания и ремонтов (ППР). Все мероприятия носят профилактический характер т.е. - направлены на предупреждение износа оборудования и внезапных выходов его из строя. Основными документами системы ППР являются: техническая документация предприятий-изготовителей обобщающие их рекомендации по техническому обслуживанию и ремонту и разработанные на их базе годовой план и месячные планы-графики технического обслуживания и ремонта машин. В составе мероприятий ППР различают техническое обслуживание текущий ремонт и капитальный ремонт- Время работы от начала эксплуатации машины до первого капитального ремонта измеренное в часах работы машины называют меэюремонтным циклом а число часов работы машины между одноименными техническими обслуживаниями или ремонтами - периодичностью технических обслуживаний и ремонтов. Периодичность проведения технических обслуживаний и ремонтов определяется наработкой машины измеряемой в часах.
Директивными рекомендациями по организации технического обслуживания и ремонта машин установлены нормы периодичности и количество технических обслуживаний и ремонтов их средняя трудоемкость и продолжительность. Техническое обслуживание на рабочем месте машины проводят с помощью мобильных средств - передвижных станций технического обслуживания оснащенных необходимым в том числе диагностическим оборудованием и специализированным по типам машин.
Сезонное ТО проводится два раза в год при подготовке машин к работе в период последующего сезона (летнего и зимнего). При сезонном ТО в системах машины (тормозной охлаждения смазки гидропривода и др.) заменяют эксплуатационные масла и жидкости с промывкой систем устанавливают или снимают утепления дополнительные устройства для запуска двигателей и т. п.
При постановке машин на хранение их очищают и моют окрашивают поврежденные участки проводят очередное ТО промывают гидравлическую и тормозную системы и заполняют их новыми эксплуатационными жидкостями на подверженные коррозии металлические части наносят антикоррозионную смазку защищают машину от атмосферных осадков. В процессе хранения проводят периодическое консервационное обслуживание.
Важное значение при ТО придается техническому диагностированию проводимому с использованием специальных диагностических средств и заключающемуся в проверке исправности машины и (или) ее составных частей поиске дефектов сборе данных для прогнозирования остаточного ресурса или вероятности безотказной работы в межконтрольный период. По результатам диагностирования принимаются решения о возможности дальнейшей эксплуатации машины с назначенным ресурсом или о необходимости проведения текущего или капитального ремонта. Широкое применение технического диагностирования позволяет переходить от системы ППР к системе технического обслуживания и ремонта машин по потребности.
Ремонт машин проводят с целью поддержания и восстановления их исправного и работоспособного состояния путем устранения повреждений. Ремонт может быть текущим и капитальным. Различают также плановые неплановые аварийные и восстановительные ремонты.
Текущий ремонт выполняется в плановом порядке а также по потребности согласно результатам диагностических осмотров. Его проводят в процессе эксплуатации строительных машин для обеспечения их работоспособного состояния до следующего капитального или текущего ремонта. Текущий ремонт состоит в замене или восстановлении узлов и агрегатов (кроме базовых) с частичной разборкой машины и проведении регулировочных работ. При этом выполняются все виды работ по ТО. Ремонтные работы включают также сварку слесарные и станочные работы нанесение наплавок на изношенные поверхности деталей. Основной метод текущего ремонта - агрегатный при котором неисправные сборочные единицы заменяют новыми или восстановленными в стационарных условиях. Таким образом при агрегатном ремонте на машине выполняют только демонтаж требующих ремонта сборочных единиц монтаж и регулировочные работы благодаря чему сокращается время пребывания машины в ремонте. Агрегатный ремонт требует наличия оборотных агрегатов (обменного фонда) в соответствии с их потребностью при эксплуатации парка машин. Обменный фонд создается за счет покупки изготовления и сборки новых и восстановления старых узлов и агрегатов.
Капитальный ремонт проводится с целью восстановления работоспособного состояния машин и их отдельных узлов с заменой или восстановлением агрегатов включая базовые. Основанием для его проведения являются следующие признаки: повреждение базового узла (детали) - станины рамы несущего кузова устранимое только путем полной разборки машины; необходимость замены двух и более сложных агрегатов - двигателя сложных редукторов коробок перемены передач и др.
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ.
1.Обоснование выбранной темы.
Темпы развития хозяйства страны количественный и качественный состав машин по механизации трудоёмких процессов во многом определяет промышленный потенциал любой страны и характеризует уровень её машиностроения.
В настоящее время после периода развала и застоя промышленность страны стала обеспечивать потребителей всеми необходимыми типами современных машин для механизации трудоёмких процессов. Наряду с продукцией общественного машиностроения в настоящее время отмечается значительный парк машин иностранного производства.
Сейчас выпускаются более100 типов бетоносмесителей различных типов производительности – далее в записке приведены некоторые из них. Казалось бы если все виды и типы бетоносмесителей уже спроектированы выпускаются промышленностью а также существует обилие смесителей иностранного производства то может быть необходимо ограничиться и производить только эти проверенные на практике типы смесителей или в крайнем случае ограничиться конструктивной разработкой недостающих модификаций моделей и типов бетоносмесителей на основе существующих. Если бы общество шло по такому пути развития то ни о каком прогрессе в любой отрасли знаний не могло быть и речи.
Тема «Конструирование малогабаритного бетоносмесителя с вертикальным расположением вала» выбрана исходя из следующего:
Строительство – это целая отрасль хозяйства любой страны образование любого предприятия организации жилья транспорта и т.п. начинается со стройки.
Изучение и анализ существующих бетоносмесителей позволяет значительно расширить кругозор и знания в данной отрасли.
Выпускаемое промышленностью оборудование для приготовления бетона может приобрести далеко не каждое учебное заведение из-за их значительной стоимости а строительство ведёт практически каждое учреждение.
Для обучения учащихся работе на машинах не требуются сложные промышленные установки.
Развитие технического мышления как у себя так и у учащихся.
Необходимо развивать всеми путями самодеятельное творчество людей причём начинать надо это с детства. Всё очевиднее становится тот факт что и в это проявляется культурный уровень общества.
Предлагаемый бетоносмеситель предполагается разработать максимально простым как по конструкции так и по условиям эксплуатации что позволит его изготовить в условиях мастерских силами самих учащихся с незначительной помощью спонсоров или закупкой комплектующих (двигателя подшипников и т.п.). Учитывая вышеизложенное я принял данную тему к разработке. Цель преследуемая при этом: спроектировать (на уровне технического предложения) а затем силами учащихся разработать комплект рабочих чертежей изготовить бетономешалку для собственных нужд учебного заведения и для сдачи в аренду небольшим организациям индивидуальным застройщикам что позволит существенно пополнить бюджет учебного заведения.
2.Классификация бетоносмесителей и существующие аналоги.
В зависимости от вида смеси смесители подразделяют на растворосмесители - для приготовления штукатурных кладочных отделочных и других растворов и бетоно-смесители - для приготовления бетонных смесей: обычных сухих керамзитобетонных ячеистых особо тяжелых и др.
Смесители могут быть стационарными - для работы в составе бетоносмесительных установок заводов сборных железобетонных изделий (ЖБИ) и комбинатов крупнопанельного домостроения перебазируемыми - для объектов с небольшими объемами работ и мобильными (авторастворосмесители автобетоносмесители). По режиму работы смесители могут быть цикличными и непрерывного действия.
В цикличных смесителях исходные компоненты смешиваются отдельными порциями. Их главным параметром является вместимость смесительного барабана (по объему исходных компонентов). Отечественная промышленность выпускает бетоносмесители вместимостью от 100 до 4500 л и растворосмесители вместимостью от 40 до 1500 л. В смесителях непрерывного действия исходные компоненты поступают непрерывно также непрерывно выдается готовая смесь. Для приготовления смесей с различной рецептурой и частой сменой рецептов более приспособлены цикличные смесители. Их применяют на растворобетонных установках заводах ЖБИ и в домостроительных комбинатах. Смесители непрерывного действия применяют в дорожном и энергетическом строительстве с ограниченным количеством рецептов смеси (не более трех). По принципу смешивания компонентов смесители подразделяют на гравитационные принудительные и гравитационно-принудительные. Первые два типа могут быть как цикличного так и непрерывного действия.
Наибольшее распространение в строительстве получили бетоносмесители цикличного действия как гравитационные так и принудительные. В гравитационных смесителях рабочим органом является смесительный барабан с наклонной или горизонтальной осью вращения. Гравитационный бетоносмеситель с наклонной осью вращения (рис. 1 А) состоит из установленного на опорных стойках 1 смесительного барабана 4 с лопастями на его внутренней стороне приводимого во вращение электродвигателем 3 через систему зубчатых передач с конечной кинематической парой шестерня 5 и зубчатый венец 6 охватывающий барабан. Для загрузки барабан устанавливают пневмоцилиндром 2 в слегка наклонное положение горловиной вверх. В таком же положении он находится во время смешивания компонентов. Для разгрузки барабана его опрокидывают тем же пневмоцилиндром.
Исходные компоненты обычно загружаемые в смесительный барабан скиповым подъемником смешиваются в барабане при его вращении лопастями которые поднимают смесь на некоторую высоту откуда она падает вниз подхватывается другими лопастями и т. д. После перемешивания в течение 60 90 с готовую смесь выгружают из барабана путем его опрокидывания без остановки вращения или путем реверсивного вращения барабана. Продолжительность полного рабочего цикла включающего загрузку исходных компонентов их перемешивание и выгрузку готовой смеси составляет 90 150 с. Гравитационные смесители отличаются простотой устройства и обслуживания способностью приготовлять смесь с крупными (до 120 150 мм) заполнителями.
Смесители принудительного действия с вращающимися лопастными валами применяют для приготовления бетонных смесей и растворов практически любой подвижности и жесткости с крупностью заполнителя не более 70 мм. Различают смесители с вертикальными и горизонтальными лопастными валами. В настоящее время широкое распространение получили роторные смесители с вертикальными валами работающие с повышенными скоростями движения рабочих органов. Эти машины особенно рационально применять для приготовления жестких смесей.
В роторный смеситель (рис. 2) сухие компоненты подают через загрузочный патрубок 3 а воду - по кольцевой перфорированной трубе 4. Смесь перемешивается лопастями 2 установленными на державках 13 кронштейнов 2 в кольцевом пространстве ограниченном внешней обечайкой У смесительной чаши и внутренним стаканом 10 футерованными сменными износостойкими плитами 11. Несколько таких кронштейнов закреплены на траверсе 9 вращение которой передается от электродвигателя б через редуктор 5. Разгружают готовую смесь через секторный затвор 8 управляемый пневмоцилиндром 7.
Для приготовления строительных растворов применяют цикличные смесители с горизонтальным лопастным валом и турбулентные смесители. В смесителях первого типа (рис.3.) смесь перемешивается двумя винтовыми лопастями 7 установленными на валу 2 приводимому от электродвигателя 7 через ременную передачу 6 и редуктор 3. Разгружают готовую смесь через затвор 4 управляемый пневмоцилиндром 5. В турбулентный растворосмеситель (рис.4.) компоненты загружают через горловину в верхней части корпуса 1. При вращении лопастного ротора приводимого в движение электродвигателем 2 перемешиваемые материалы совершают многократные перемещения в конической периферии корпуса поднимаясь вверх по ней и оседая в центральной части. Разгружают готовый раствор через люк 3 при открытом затворе 4.
Производительность (мЗч) смесителей цикличного действия определяют по формуле:
где V- вместимость смесителя по загрузке мЗ;
Z - число замесов в час;
Kв -коэффициент выхода смеси (Кв = 06 065 - для бетонной смеси; КВ = 075 085 - для растворов);
Ки - коэффициент использования смесителя во времени.
Смесителями непрерывного действия комплектуют бетоно - и растворосмесительные установки производительностью до 30 мЗч. В горизонтальном двухвальном смесителе компоненты смеси непрерывным потоком подают в корыто 8 (рис. 5 а) в котором вращаются навстречу друг другу валы 6 с закрепленными на них лопастями 7 установленными под углом 40 45° к оси вала для перемещения смеси в процессе ее перемешивания к разгрузочному затвору 5. Валы приводятся во вращение электродвигателем 1 (рис.5 а и б) через ременную передачу 2 редуктор 3 и зубчатую пару 4. Техническая производительность смесителей непрерывного действия определяется объемом смеси перемещаемой в единицу времени в осевом направлении и зависит от размера лопастей угла их установки и частоты их вращения.
Приведём ещё схемы смесителей. По характеру загрузки компонентов и выдачи готовой смеси различают бетоносмесители непрерывного (рис 6 а б) и циклического (рис6 в г) действия. В машинах непрерывного действия загрузка компонентов и выход готовой смеси происходят непрерывным потоком. В машинах циклического действия операции загрузки перемешивания и выдачи готовой смеси осуществляются последовательно.
Бетоносмесители непрерывного действия более просты по конструкции менее металлоемки и энергоемки занимают меньшую производственную площадь и за счет исключения времени на загрузку и выгрузку смеси имеют повышенную производительность. Основным их недостатком является меньшая точность дозировки составляющих поэтому целесообразно использовать их там где нет частой смены состава бетона.
По способу перемешивания все смесители можно разделить на смесители со свободным (гравитационным) принудительным перемешиванием и виброперемешиванием. В бетоносмесителях используются все три способа перемешивания в растворосмесителях — только принудительный способ и виброперемешивание.
Бетоносмесители со свободным перемешиванием служат для приготовления пластичных бетонных смесей имеющих водоцементное отношение порядка 05—06 и выше. Основным достоинством этих машин является простота конструкции небольшая удельная мощность и возможность перемешивания смеси с заполнителями размер которых даже несколько превышает 100 мм. Основными недостатками этих машин является некоторая неоднородность смеси и повышение времени перемешивания.
При водоцементном отношении менее 05 при свободном перемешивании наблюдается так называемое явление грануляции. Мелкий заполнитель гранулируется в прочно удерживающие воду комья разрушить которые можно только механическим воздействием. Такое воздействие и осуществляется в бетоносмесителях принудительного перемешивания. Жесткие бетонные смеси с водоцементным отношением до 03 могут перемешиваться только в бетоносмесителях принудительного действия. Применение жестких смесей позволяет сократить расход цемента и ускоряет сроки распалубки
Приготовление еще более жестких смесей возможно только в вибробетоносмесителях. Здесь за счет вибрационного воздействия удается несколько повысить подвижность смеси и улучшить процесс перемешивания. Вибрационное воздействие способствует получению однородной смеси ускоряет процесс выгрузки и уменьшает износ внутренней полости мешалки и лопастей.
Типоразмер смесителей циклического действия определяется по объему готового замеса в литрах. Типажом предусмотрены бетоносмесители циклического действия емкостью 65; 100; 165; 330; 660; 800 и 1600 л
Главным параметром бетономешалок непрерывного действия является часовая объемная производительность готовой продукции. Типажом предусматриваются бетоносмесители непрерывного действия производительностью 5; 15; 30; 60 и 120 м'ч.
По характеру исполнения смесители подразделяются на стационарные и передвижные. Передвижные предназначены для малых объемов работ. Стационарные смесители имеют более высокую производительность и устанавливаются на стационарных и полустационарных заводах по приготовлению бетонов и растворов.
По назначению бетоносмесители можно разделить на строительные дорожные и автобетоносмесители. Строительные смесители служат для приготовления бетона для промышленного и жилищного строительства и обычно устанавливаются на заводах или строительных площадках т. е. работают на одном месте. Дорожные бетоносмесители служат для приготовления бетонной смеси непосредственно на линии — у места ее укладки. По мере строительства дороги они передвигаются на рельсовом или гусеничном ходу. Дорожные бетоносмесители имеют специальные механизмы для загрузки компонентов выгрузки и распределения готовой смеси по поверхности дороги. Автобетоносмесители служат для транспортирования отдозированной сухой смеси на значительные расстояния и перемешивания ее с водой по пути следования. При движении машины смесительный барабан автобетоносмесителя вращается с небольшим числом оборотов для предотвращения расслоения бетонной смеси.
По расположению оси барабана в пространстве различают бетоносмесители с горизонтальной вертикальной и наклонной неподвижной осью и бетоносмесители с наклоняющейся т. е. подвижной осью вращения. В последнем случае наклон барабана производится для загрузки компонентов и выгрузки готовой смеси.
По конструкции смесительного барабана различают бетоносмесители с цилиндрическим чашевидным корытообразным грушевидным барабанами. Имеются также барабаны сложной формы представляющие собой комбинацию цилиндра с усеченными конусами. Барабаны грушевидной формы применяются в бетоносмесителях малой емкости с наклоняющимся барабаном. Цилиндрические барабаны используются в бетоносмесителях с горизонтальной осью вращения. Чашевидные и корытообразные смесительные барабаны применяются в бетоносмесителях принудительного перемешивания. Барабаны сложной конфигурации характерны для стационарных бетоносмесителей большой емкости.
Дорожные бетоносмесители с неподвижной горизонтальной осью вращения барабана выполняются с двух- и трехкамерными смесительными барабанами. Такие бетоносмесители обладают большой производительностью и лучшим качеством перемешивания. В этих случаях смесительный барабан разделен диафрагмами на две или три камеры. Перемешивание смеси осуществляется за счет установки на внутренней поверхности барабана специальных лопастей ковшового типа. Кроме того имеются направляющие лопасти которые служат для создания продольного движения смеси т. е. для перемещения материала из одной камеры в другую.
Бетоносмесители принудительного перемешивания по типу и расположению перемешивающего органа подразделяются на лопастные и планетарные. Лопастные смесители представляют собой корытообразный корпус внутри которого вращается один
или два вала с лопастями. Этот тип смесителей используется для приготовления цементных и известковых растворов и применяется также в некоторых конструкциях бетоносмесителей. В планетарных бетоносмесителях (рис. 7.) перемешивание осуществляется лопатками насаженными на вертикальные вращающиеся валы. В противоточных смесителях материал дополнительно перемешивается за счет вращения в обратном по отношению к лопаткам направлении цилиндрической чаши. Кроме вращающихся лопаток на специальных держателях устанавливаются неподвижные лопатки. Они предназначены для очистки вертикальных стенок и дополнительного перемешивания смеси. Планетарные бетоносмесители дают смесь высокого качества при малом времени перемешивания. Вместе с тем для работы они требуют большую удельную мощность.
Для приготовления подвижных бетонных смесей весьма эффективны циклические турбулентные смесители (рис.8). Смеситель состоит из неподвижной чаши 7 и быстро вращающегося ротора 5 с приводом. Загрузка бетоносмесителя производится отдельными порциями при вращающемся роторе.
Максимальная крупность заполнителя не более 40 мм. Основным рабочим узлом бетоносмесителя является смесительный барабан. Стенки смесительного барабана выполняются из листовой конструкционной стали. Для защиты от износа они покрываются с внутренней стороны облицовкой из листов износостойкой стали. Внутри барабанов бетоносмесителей со свободным перемешиванием укрепляются лопасти двух типов: приемные (направляющие) и перемешивающие. Приемные лопасти служат для перемещения материала в среднюю часть барабана. Перемешивающие лопасти имеют форму ковшей и служат для перемешивания составляющих бетонной смеси. Лопасти изготовляются из конструкционной стали и крепятся кронштейнами которые на заклепках или болтах устанавливаются на внутренней стенке барабана. Для увеличения долговечности поверхность переднего края ковшей наплавляется твердым сплавом.
В качестве привода применяются как правило асинхронные электродвигатели. При отсутствии электроэнергии привод бетоносмесителей малой емкости может осуществляться от двигателей внутреннего сгорания. Вращение от электродвигателя к зубчатому венцу смесительного барабана обычно передается через клиноременную передачу и редуктор.
Механизм наклона барабанов бетономешалок имеет пневматический гидравлический или механический привод.
3. Расчёт основных параметров смесителя.
Режим работы машин характеризуется определенными выходными параметрами (производительностью потребляемой энергией качеством продукции) при некоторых значениях входных конструктивно-технологических параметров (скоростей перемещения размеров рабочих органов усилий физико-механических и технологических свойств сырьевых материалов и др.).
Практически при расчетах смесителей необходимо определить их геометрические кинематические и энергетические параметры. Эта задача осложняется тем что физико-механические свойства грубодисперсных вязкопластических смесей (бетонов и строительных растворов) изменяются в процессе перемешивания и зависят от скорости деформирования. Математически описать процессы деформирования и течения этих смесей трудно а решить дифференциальные уравнения практически невозможно вследствие нелинейных характеристик перерабатываемых материалов.
В инженерной практике расчетов параметров смесителей принудительного действия используют различные методы базирующиеся на экспериментальных исследованиях с применением эмпирических зависимостей на основах теории моделирования и подобия и на основе оптимизационного синтеза таких параметров при которых процессы в системе будут иметь желательный характер.
Учитывая сложность процессов происходящих при перемешивании материалов на первоначальных стадиях расчетов мощность привода лопастного аппарата смесителей с достаточной достоверностью определяют по следующей методике. В общем случае момент (Нм) необходимый для вращения лопасти:
g - коэффициент сопротивления движению лопасти в смеси. Па;
b - проекция ширины лопасти на плоскость перпендикулярную направлению вращения м;
r n и r b — радиусы наружной и внутренней кромок лопасти м.
Для роторных смесителей у которых лопасти размещаются на разных радиусах и под разными углами мощность (кВт) двигателя:
r1b rib - радиусы внутренних кромок лопастей м.
Коэффициент сопротивления движению лопасти в смеси зависит от скорости движения лопастей состава смеси и содержания в ней воды. С увеличением содержания воды сопротивление движению сначала возрастает а затем уменьшается.
Рассматриваемые смеси обладают одновременно свойствами связносыпучих и вязкопластических тел реологическое состояние которых может характеризоваться преобразованным уравнением Ньютона:
- напряжение сил трения между слоями смеси;
о - предельное напряжение сдвига характеризующее структурные связи;
- динамическая вязкость смеси;
- градиент скорости движения слоев смеси.
При предельно разрушенной структуре такие смеси с известным приближением можно рассматривать как псевдожидкости обладающие некоторой эффективной вязкостью. Ввиду сложности происходящих явлений при перемешивании и непостоянства свойств смеси во времени уравнения их движения рациональнее представлять в критериальной форме на основе теории подобия с использованием принципов моделирования.
В рассматриваемом случае под моделированием понимается экспериментальный метод т. е. проведение опытов на модели с распространением результатов на натурный объект (натуру). Подобие натурного объекта и модели заключается в том что их соответствующие параметры отличаются только масштабом называемым коэффициентом подобия. Безразмерные комплексы которые должны быть одинаковыми для модели и натуры называются критериями подобия. Их определяют с помощью приведения уравнений физических процессов (если таковые имеются) к безразмерному виду или с помощью теории размерностей когда известны только параметры процесса. Преобладающее значение при перемешивании имеют силы лобового давления трения и тяжести. Выражая их в критериальной форме т. е. в виде отношения их к силе инерции можно описать процесс степенными уравнениями функций определяющих критериев:
Еu- критерий Эйлера (отношение сил лобового давления к силам инерции);
Re-критерий Рейнольдса (отношение сил внутреннего трения к силам инерции);
Fr - критерий Фруда (отношение сил тяжести к силам инерции). В преобразованном для смесителей виде будем иметь
N-мощность привода лопастей кВт;
- плотность смеси кгм9;
с - коэффициент зависящий от выбора системы единиц;
п - частота вращения вала обмин;
d - диаметр лопасти м;
c- эффективная вязкость смеси Па-с.
Решая это уравнение относительно мощности получаем:
Для определения х и у необходимо экспериментально установить показатели степеней при каких-либо двух основаниях. Например в исследованиях проведенных ВНИИстройдормашем установлено что мощность двухвальных горизонтальных бетоносмесителей изменяется пропорционально. В соответствии с этим имея в виду установившиеся соотношения геометрических размеров смесителей входящих в коэффициент с рекомендуют упрощенную зависимость для расчета мощности (кВт) привода смесителей этой группы в виде
L — длина лопастных валов м.
Для циклических растворосмесителей с винтовыми лопастями установлено что мощность привода изменяется пропорционально . Условия подобия процессов в модели и натуре выполняются в случае если:
Если перемешиваются одинаковые по составу смеси то можно исключить из уравнения значения и g и полученное равенство использовать для определения коэффициентов подобия.
Приняв отношение диаметров лопастей натурной машины и модели в качестве коэффициента геометрического подобия можно через него используя предыдущее уравнение выразить коэффициенты моделирования остальных параметров циклических растворосмесителей: частоты вращения лопастей ; скорости движения лопастей и др.
Режим работы смесителей в основном определяется геометрией и скоростью движения лопастей. С увеличением скорости до некоторого предела интенсивность перемешивания и соответственно производительность смесителя увеличиваются. Но при дальнейшем повышении скорости возрастает эффект сегрегации смеси и повышается коэффициент сопротивления движению т. е. увеличивается потребляемая мощность.
Таким образом должна решаться оптимизационная задача. Математически это означает что необходимо найти экстремум целевой функции и определить соответствующие значения переменных. Ранее было показано что для оценки уровня техники целесообразно использовать укрупненные показатели базирующиеся на универсальном критерии — конечном экономическом эффекте. На первоначальных стадиях создания машин осуществляющих переработку материалов в качестве основного показателя оценивающего приведенные удельные затраты можно принять энергоемкость рабочего процесса поскольку в этом показателе отражены производительность мощность кинематические и силовые параметры а следовательно размеры и массы элементов машины.
Работа (Дж) совершаемая лопастью при ее движении в смеси:
Т - сила действующая на лопасть Н;
F - площадь лопасти м2;
V - деформируемый объем м3.
Удельная работа деформирования единицы объема смеси - энергоемкость процесса
численно равна коэффициенту сопротивления движению лопасти т. е. на перемешивание 1 м3 смеси нужно затратить столько энергии (Дж) сколько силы (Н) необходимо приложить для деформирования материала площадью 1 м2.
С другой стороны энергоемкость - это отношение технологической мощности N0 к технической производительности Rт:
Nо - объем одного замеса м3;
Z3 - число замесов в единицу времени.
Интенсивность работы лопастных циклических смесителей К. М Королевым предложено оценивать критерием
где Fа - активная суммарная площадь лопастей равная сумме проекций поверхностей лопастей на плоскость перпендикулярную направлению движения м2;
Vср - условная средняя скорость движения лопастей мс.
Этот критерий показывает сколько раз за 1 c передеформируетея объем смеси находящийся в смесителе.
Мощность привода смесителя
Так как Fa Vср= Vср получим
а энергоемкость процесса
Для современных роторных смесителей критерий интенсивности - 05 06 и тогда в вариантных расчетах энергоемкости можно использовать корреляционное соотношение
Оба показателя g и Z3 зависят от скорости движения лопастей. Для тяжелых бетонов с осадкой конуса 0 2 см
Закономерность изменения числа замесов в функции скорости не представляется возможным выразить конкретной математической зависимостью вследствие чего при расчетах используют дискретные значения Z3 для соответствующих скоростей полученные опытным путём. Целью оптимизационных расчётов является определение такой скорости движения лопастей при которой энергоёмкость будет минимальной.
Угловая скорость лопастей не должна превышать критического значения при котором имеет место отбрасывание частиц смеси при выходе лопасти за поверхность раздела. Частица удержится на лопасти при условии
- угол меду лопастью и горизонтальной плоскостью в момент выхода лопасти за поверхность раздела град.
Используя вышеприведённые формулы определим мощность приводного двигателя задавшись предварительно некоторыми данными на основании прототипов изучения существующих конструкций бетоносмесителей приведённые выше.
Объем замеса V = 100л - в соответствии с действующим типажом на смесители.
Максимальная крупность заполнителя – до 70 мм.
Тип смесителя – циклический роторный.
Диаметр бака (барабана) – D=600мм.
Высота бака H=550мм.
Определим полный объём бака:
Учитывая объём занимаемый конусом с лопастями а также то условие что бетон не должен занимать бак до краёв принятый объём бака для приготовления 100к=01м3 бетонной смеси достаточен.
Число оборотов растора предварительно примем (по аналогам np=60 обмин). [10-209]
Время приготовления смеси для циклических бетоносмесителей регламентировано ГОСТ7473-85 «Смеси бетонные. Технические условия».
При объёме готового замеса до 50л в смесителе принудительного действия продолжительность смешивания бетонной смеси на плотных заполнителях составляет 50сек. примем tс=1мин.
Определим производительность смесителя:
t1 t2 t3 t4 – соответственно продолжительность загрузки смешивания выгрузки и возврата барабана в исходное положение С;
V – объём готового замеса смесителя м3.
Учитывая ручную загрузку компонентов смеси заливку воды период пуска и остановка двигателя ручной выгрузки смеси примем продолжительности выполнения операций:
t2 = 60с + 60с = 120с (на пуск и остановку добавлено)
Число замесов в час при этом:
Теоретически производительность можно увеличить путём интенсификации труда уменьшая при этом время выполнения операций (кроме времени смешивания) но мне кажется что этого достаточно для данного бетоносмесителя.
Определим мощность приводного двигателя ротора по вышеприведённой формуле:
Здесь для нашего смесителя:
L = 0.5м – длина лопастей в направлении оси бака;
d = 05м – диаметр наружной части лопасти;
= 400 – угол подъёма лопасти; [10-209]
n = 60 обмин – частота вращения ротора;
Подставляя значения получим:
Учитывая КПД передач (предполагаем планетарный редуктор) а также возможные неучтенные сопротивления примем двигатель мощностью 15 кВт а расчётную Рдв = 135 кВт.
4. Выбор двигателя. Кинематический расчёт привода.
Для проектируемых приводов общего назначения если нет специальных требований например по взрывоопасности пожароопасности или других рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели единой серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны и применяются для приводов механизмов имеющих постоянную или меняющуюся нагрузку при длительном режиме работы с большой пусковой нагрузкой. Они в частности применяются для приводов конвейеров шнеков смесителей подъёмников и других машин. Так как у нас в задании специальные требования по выбору двигателя отсутствуют то принимаем данный тип двигателя.
4.1.Мощность и частота вращения двигателя.
Мощность двигателя мы определили при расчёте бетоносмесителя Рдв=15 кВт. Частоту двигателя примем исходя из следующих соображений: для каждой мощности двигателя соответствует 4 типа двигателя с различными частотами вращения вала – синхронными 750 1000 1500 и 3000 обмин . Двигатели с большой частотой вращения (синхронный 3000 обмин) имеют низкий рабочий ресурс а двигатели с низкими частотами (750 обмин) весьма металлоемки поэтому также как и другие типы двигателей без особой необходимости применять в приводах общего назначения не рекомендуется. Учитывая вышеизложенное а также в целях уменьшения передаточного числа привода что будет влиять на уменьшение элементов (их габаритов) привода примем двигатель с синхронной частотой вращения 1000 обмин.
Общий коэффициент полезного действия привода определим по формуле:
- КПД планетарного редуктора. Предварительно примем редуктор по схеме 2К-h с раздвоенными сателлитами для которого можно принять КПД двух ступеней редуктора 2К-h значение которого равно
=096 098 Примем = 096 [13-70]
- КПД соединительной муфты =098 [9-41]
- КПД одной пары подшипников качения учитывая приводной вал КПД подшипников входящих в редуктор =099.
4.3.Требуемая мощность двигателя
4.4.Номинальная мощность двигателя
Значение номинальной мощности двигателя выбирается из таблиц стандартов на двигатели по величине большей но ближайшей к требуемой принимаем: Рном =15 (кВт) [9-39]
4.5.Выбор типа двигателя
На основании вышеприведённых расчётов и соображений по частотам вращения двигателей принимаем двигатель L АМ90L6У3 для которого:
Рном =15 (кВт); nном = 935обмин [9-384]
4.6.Передаточное число привода и его ступеней.
В кинематической схеме проектируемого привода имеется лишь один редуктор планетарного типа поэтому передаточное число редуктора и является передаточным числом привода.
Необходимое передаточное число редуктора
Далее при расчёте чисел зубьев всех колёс редуктора мы уточним передаточное число и произведём перерасчёт угловой скорости ротора смесителя.
4.7.Кинематическая схема редуктора.
Кинематическая схема редуктора по принятой нами конструкции представлена на рисунке 9.
4.8.Кинематический расчёт редуктора.
В данном разделе определим только числа зубьев колёс редуктора. В соосных зубчатых передачах к которым относятся и все типы планетарных передач назначить любые числа зубьев невозможно так как необходимо удовлетворять требованию соосности ведущего и ведомого валов. Если же требование соосности не выдерживается то при наличии нескольких сателлитов необходимо ещё выдерживать условие сборки колес то есть правильность зацепления. Количество намечаемых к постановке сателлитов также не может быть любым и при определённых размерах центральных колёс лимитируется условиями соседства или размещения. Три перечисленных условия создают большую трудность при подборе числа зубьев что усугубляется ещё тем что при этом необходимо выдерживать и определённое передаточное отношение между валами. При разбивке передаточного отношения привода мы остановились на ориентировочном значении Uр поэтому этот параметр пока не лимитируется.
Для упрощения расчётов примем аналог проектируемого редуктора. [14-52]
Из условия уравновешивания сил в зацеплении предварительно примем число сателлитов ар = 3.
Число зубьев солнечного колеса.
Во избежание подрезания ножек зубьев и заострения вершин зубьев примем 2а = 18.
Число зубьев сателлитов.
По аналогу измеряя диаметры шестерен и зная что диаметры пропорциональны числам зубьев принимаем Zq=90.
Из условия соосности определим число зубьев Zb.
Предварительно примем по аналогу Zf=54
Zb= Za+Zq+Zf =18+90+54=162
Проверка чисел зубьев.
а) По условиям соосности:
Условие соосности соблюдено.
б) По условию сборки.
Для двухступенчатой передачи по схеме 2k-h сборка обеспечивается при Za и Zq кратных ар если взаимное положение венцов не регулируется.
Условие соблюдается.
в) Условие соседства.
Условие не соблюдается.
По этому условию данные параметры и принятые нами не удовлетворяют параметрам конструирования планетарных передач. Передача просто не соберётся при таких числах зубьев Za и Zf. Данную проблему можно решить двумя способами.
Первый способ пойти на уменьшение чисел зубьев Zq. Данный метод не выход для заданной схемы привода так как уменьшая Zq и соответственно корректируя Zb и Zf мы уменьшаем передаточное отношение редуктора. Из нескольких выбранных вариантов я смог получить передаточное число редуктора равное Up=10. Такие же передаточные числа приведены в источнике [6-36] выполненные по принятой нам схеме с ар = 3.
Второй способ я считаю наиболее правильным принять ар = 2. При этом сохраняется условие уравновешенности элементов редуктора несколько увеличивается нагрузка на сателлиты но при этом можно получить оптимальные размеры передачи. Если остановиться на Up=10 то межцентровое расстояние значительно увеличится а это повлечёт за собой увеличение размеров рамы и следовательно увеличение габаритов и металлоёмкости всего привода.
Исходя из изложенного останавливаемся на определённых нами числах зубьев принимаем ар = 2.
При этом условие соседства:
Передаточное число редуктора:
4.9.Силовые и кинематические параметры привода
Силовые (мощности и вращательные моменты) и кинематические (частоты вращения и угловые скорости) параметры привода рассчитывают на валах исходя из требуемой (расчётной) мощности двигателя Рдв=135кВт и номинальных чисел оборотов nном=935 обмин.
Для упорядочивания расчётов обозначим валы привода:
– первичный (быстроходный) вал редуктора.
– тихоходный вал редуктора.
Валы редуктора обозначим далее при расчёте редуктора.
n2=n1Up=93516=584 обмин= nр
4.10.Кинематические параметры редуктора
Определим скорости вращения звеньев и относительные угловые скорости звеньев редуктора. Остальные параметры мы определили ранее.
Угловую скорость сателлитов определим по формуле:
Относительные угловые скорости сателлитов относительно звена a:
Относительно водила h:
Проверим КПД редуктора:
=16; - КПД редуктора при остановленном водиле. В этом случае редуктор превращается в обычную двухступенчатую передачу из цилиндрических колёс:
- КПД зубчатой передачи = 098
- КПД одной пары подшипников качения = 099
Мы вначале расчёта принимали КПД редуктора . Проверка показала правильность принятия КПД.
4.11Расчёт зубчатых передач
Расчётный момент на шестерне
К – расчётный коэффициент нагрузки при симметричном расположении шестерни К=12 . 135 примем К=13
С – приведённое число сателлитов при ар = 2 С=2
Материал зубчатых колёс
По рекомендациям для планетарных передач выбираем для зубчатых колёс сталь 40ХН улучшенную средняя твёрдость НВ 280 [13-34] Базовое число циклов перемены напряжений .
4.12.Допускаемые напряжения
Зубья колёс планетарных передач рассчитывают на контактную прочность и изгиб как и в случаях обычных зубчатых передач но определяя допускаемые напряжения учитывают что зубья центральных колёс за один оборот нагружаются во столько раз больше сколько сателлитов и работают они одной стороной; а зубья сателлитов входящие в зацепление с колёсами работают обеими поверхностями но каждая сторона нагружается один раз.
Число циклов перемены напряжений для солнечного колеса за весь срок службы Lh = 700ч
Так как то принимаем коэффициент долговечности
4.13.Межосевое расстояние между солнечным колесом и сателлитом
- коэффициент для передач цилиндрическими колёсами = 495
U = передаточное число передачи U=ZqZa=9018=5
- коэффициент концентрации нагрузки при симметричном расположении колёс и материалах твёрдостью HB 350 =1
[] – допускаемое контактное напряжение.
- предельное значение контактной выносливости
=2НВ+70=2*280+70=630 Нм2
- коэффициент безопасности для колёс из улучшенной стали
- коэффициент ширины сателлитов принимаем = 025
4.14.Модуль зацепления
Принимаем стандартное значение m=15 и уточняем аw
Определяем значения размеров колёс
4.15.Проверка зубьев на изгиб
Проверку проведём по формуле:
YF – коэффициент учитывающий форму зуба при одинаковых материалах колёс расчёт ведут для зубьев шестерни (Z1 = 18) YF = 409
Yкоэффициент учитывающий наклон зуба для прямозубых передач Y = 1
Y – коэффициент учитывающий осевое перекрытие для узких косозубых колёс для прямозубых колёс Y = 1
КF –коэффициент учитывающий неравномерные распределения нагрузки между зубьями КF = 092
КF – коэффициент концентрации нагрузки при НВ350 = 025 и консольном расположении колёс (худший случай) КF = 145
КF– коэффициент динамичности зависит от окружной скорости колёс
= d12*103 = 98*272*103 = 132 мс
При этом значении КF = 12
4.16.Допускаемые напряжения на изгиб
КFL – коэффициент долговечности при N > N0 КFL = 1
КFС – коэффициент учитывающий двухстороннее приложение нагрузки при односторонней нагрузке КFС = 1
[SF] – коэффициент безопасности
[SF]`– коэффициент учитывающий нестабильность свойств материала для стали 40ХН нормализованной [SF]` = 175
[SF]``– коэффициент учитывающий способ получения заготовки для проката [SF]`` = 115
[SF] = 175*115 = 201
Сравниваем F = 109.1 нмм2 [F = 3134 нмм2 Видим что фактическое напряжение значительно меньше допускаемого – это нормально потому что для зубчатых передач определяющим в основном является контактные напряжения
4.17.Определение усилий в зацеплении и опорах редуктора
Расчёт усилий (рис. 10.)
Определение усилий в зацеплениях и опорах принято вести из условия поочерёдного распределения равновесия каждого звена под действием сил являющихся внешними для данного звена. Силы трения при этом не учитываются.
Из условия равновесия солнечного колеса при заданном значении Т1 получим расчётное окружное усилие в зацеплении
q – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по сателлитам принимается в зависимости от числа сателлитов и составления деталей q = 11 13 принимаем q = 12
Р0 = 2*135*103*1227 = 120 Н
Радиальное усилие определяется как для обычных передач
F2 = P0*tg= 1200*0.36397 = 437 H
Так как сателлиты не передают момент то усилия Р0 на сателлиты равны.
Нагрузки на подшипники сателлитов при установке их в двух подшипниках
При расчёте сателлитов для определения реакций в заделках принимается
Нагрузки на первичный и ведомый вал уравновешиваются на них действуют крутящий и изгибающий моменты в одной плоскости от муфты и активатора бетономешалки.
Нагрузка от соединительной муфты в общем случае определяется
4.18.Реакции валов и осей сателлитов
(Ориентировочный расчёт)
Ориентировочный расчёт вала производится по крутящему моменту без учёта изгибающих моментов концентраторов напряжений и т.п. поэтому для компенсации такого приближённого метода принимаются заниженные напряжения на кручение в пределах 10 .20 нмм2. Причём меньшие значения принимают быстроходных валов большие для тихоходных примем
Диаметр под полумуфту
Диаметр под подшипники качения назначаем d2 = 20мм. Кратными цифрам 5 или 0 из – за такого построения стандартов на подшипники остальные диаметры назначаем конструктивно при компоновке редуктора.
Проверочный расчёт проводим по расчётной схеме вала приведённой на рис.11
Определим н: RA = 512 RB = 212
Силы в зацеплении зубчатых передач не учитываем т.к. уже было отмечено они взаимоуравновешиваются.
Опасное сечение на валу – под подшипниками опоры А где действует наибольший изгибающий момент наряду с крутящим.
Нормальные напряжения изменяющиеся по симметричному циклу
Wнетто – осевой момент сопротивления сечения вала для вала круглого сечения
Касательные напряжения изменяющиеся по нулевому циклу
Wр нетто – 02D3 – померный момент инерции сопротивления сечения вала
Wр нетто = 02D3 = 002*203 =1600мм3
Коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для валов без поверхностного упрочнения определяется по формулам
- эффективные коэффициенты концентрации напряжений
Кd – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения
КF – коэффициент влияния шероховатости для шлифованных валов КF = 1
Для посадок с натягом по таблице находим
Предел выносливости в расчётном сечении вала
Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям
Общий коэффициент запаса прочности
Допускаемый коэффициент запаса прочности принимается в пределах 13 .21 в зависимости от точности расчётной схемы и достоверности расчётов. Видно что вал выдерживает приложенные нагрузки с достаточным коэффициентом запаса прочности.
Тихоходный вал (водило)
Внутренняя часть водила принимается конструктивно. Расчёт производим аналогично предыдущему от приложенной силы Fои = 2700 Н и вращающего момента Т2 = 200 Н м.
Примем d1 = 45 мм конструктивно назначаем диаметр под подшипники качения d2 = 60 мм
При таких принятых размерах проверочный расчёт вала можно не проводить.
Ось не передаёт вращающих моментов её проверочный расчёт можно провести напряжения среза
S – площадь поперечного сечения оси для круглого полого диаметра
как видно напряжения очень маленькие допускаемое напряжение на срез для стали 45
4.19.Проверочный расчёт подшипников
Имеем для быстроходного вала подшипники №304 по ГОСТ 8338-75 – шариковые радиальные однорядные их характеристика: d = 20мм D = 47мм В = 14мм Сг = 127кН Сог = 62кН.
Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчётной динамической грузоподъёмности Сгр с базовой Сг Сгр Сг
Расчётная динамическая грузоподъёмность определяется по формуле
RE – эквивалентная динамическая нагрузка
– угловая скорость соответствующего вала 1 = 98 1с
Эквивалентная динамическая грузоподъемность для подшипников без осевых нагрузок (прямозубое зацепление зубчатых колёс) определяется по формуле
V – коэффициент вращения при вращении внутреннего кольца V = 1
RZ – максимальная радиальная нагрузка на подшипники для опоры А RZ = 512 Н
Кб – коэффициент безопасности для лёгкого режима работы принимаем Кб = 11
Кт – температурный коэффициент при работе подшипников до t = 1000 С Кт = 1
Подшипники пригодны.
Для тихоходного вала:
RE = 1*4300*11*1 = 4730 н
Характеристика подшипника № 112: d = 60мм D = 110мм В = 22мм Сг = 52кН Сог = 31кН.
4.20.Проверочный расчёт шпонок
В редукторе имеется 2 шпонки: на быстроходном валу 6 Х 6 Х 25 и на тихоходном валу 14 Х 9 Х 60
Призматические шпонки при передаче крутящего момента проверяют по формуле на смятие:
р = ( - b) – рабочая длинна шпонки со скруглёнными концами
t1 – заглубление шпонки в тело вала
- допускаемое напряжение на смятие. Для шпонок со стальной ступицей его можно принимать 100 нмм2.
Для быстроходного вала
Для тихоходного вала
Шпонки обоих валов пригодны
4.21.Смазка редуктора
В планетарных передачах применяют два способа смазывания: окунание колёс в масляную ванну и циркуляционный способ.
Принимаем комбинированный способ – зубчатые колёса смазываются окунанием а подшипники – разбрызгиванием с помощью захвата масла сателлитами. Водилом масло разбрызгиваясь образует масляный туман во всём объёме редуктора.
Объём масляной ванны V = 03 .05л на 1 кВт передаваемой мощности. Для улучшения охлаждения и долговечности смазки принимаем V = 04л.
5.Электросхема пускателя бетономешалки
1.Исторический очерк развития машин
2.Механизация труда при производственных работах
3.Комплексная и малая механизация
4.Автоматизация бетоноприготовительных процессов
6.Общие сведения о бетоне и растворе
8.Общие требования предъявляемые к машинам
9.Техническая эксплуатация машин
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1.Обоснование выбранной темы
2.Классификация бетоносмесителей и существующие аналоги
3.Расчёт основных параметров смесителя
4.Выбор двигателя. Кинематический расчёт привода
ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ЧАСТЬ
3.Расчёт припусков на обработку
4.Выбор оборудования и технологической оснастки. Составление маршрутной технологии.
5.Расчёт режимов резания.
6. Расчёт резца на прочность и жёсткость.
7.Мероприятия по технике безопасности в процессе работы на станках.
1.Расчёт потребного количества оборудования для выпуска заданной программы.
2. Расчёт переменных издержек.
2.1.Стоимость материалов.
2.2.Затраты на оплату труда производственных рабочих:
3.Расчёт постоянных издержек
3.1.Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (составление сметы)
3.2.Затраты на технологическую электроэнергию:
3.3. Расчет общецеховых расходов.

Часть 3 Диплом Экономика.doc

4.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.Расчёт потребного количества оборудования для выпуска заданной программы.
Расчёт числа единиц оборудования на каждой i – ой операции производится по формуле:
tр.шт – время обработки изделия на i – ой операции (мин).
Фд – действительный фонд времени работы оборудования в расчётном году (час)
NГ – годовая программа выпуска по плану (10000 шт).
Действительный фонд времени рассчитывается по формуле:
ДК – количество календарных дней в году (ДК = 366 дней)
Дпр – количество праздничных дней в году (Дпр = 11 дней)
Двых – количество выходных дней в году (Двых = 104 дней)
tсм – продолжительность смены (tсм = 8 часов)
nсм – количество рабочих смен в день (nсм = 2)
Кппр – коэффициент потерь времени на проведение планово – предупредительного ремонта оборудования (ППР). Обычно Кппр = (2-12)%.
Это зависит от качества оборудования. Например если оборудование новое то Кппр = 2% а в случае если станок изготовлен 25 лет назад и часто выходит из строя то Кппр = 12%.
Используя данные приложения 2 и формулу 3.1.находим расчётное количество станков (Qpi)
Токарная - принимаем 1
Фрезерная - принимаем
Шлифовальная - принимаем 1
Принятое количество рабочих мест (Qпpi) равно ближайшему целому числу при округлении Qpi так чтобы загрузка рабочих мест была возможно полнее. Степень загрузки рабочих мест показывает коэффициент загрузки который рассчитывается по формуле:
Кз – коэффициент загрузки рабочих мест.
Количество рабочих мест
Число производств. Рабочих в 2 смены.
Результаты расчётов сводим в таблицу:
2. Расчёт переменных издержек.
Издержки – это затраты предприятия которые бывают переменными и постоянными. Переменные издержки изменяются с изменением объёма выпуска изделий и включает в себя:
Материальные затраты;
Заработную плату производственных рабочих с отчислениями на социальные нужды;
Переменные издержки рассчитываются на одно изделие. С целью определения переменных издержек необходимо рассчитать элементы затрат.
1.Стоимость материалов.
См = (Цз * Нз * Ктзр) – (Цотх * Мотх)
Нз == Р * Vз = 7900 кгм3 * 000041м3 = 33 кг
Vч.д = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 = 131*10-6 м3
Нчист.дет = Мч.д = Р * Vч.д = 7900 кгм3 * 131*10-6м3 =103 кг
Нотх = Мотх = Нз – Нчист.дет = 33 – 103 = 227кг
Смат = (7 * 33 * 11) – (35 * 227) = 1746 руб.
2.Затраты на оплату труда производственных рабочих:
Рассчитываются отдельные расценки для каждой операции
tpi – время обработки изделия на этой операции (мин).
часi – часовая тарифная ставка рабочего выполняющего данную операцию.
Часовые тарифные ставки всех рабочих:
часi – часовая тарифная ставка рабочего на i – той операции (мин)
час1 – часовая тарифная ставка рабочего первого разряда
КТi – тарифный коэффициент i – того разряда
КТ2=13; КТ3=169; КТ4=191; КТ5=216;
Для токарной операции будем производить расчет для рабочего 4 разряда для фрезерной – 4 для шлифовальной – 4.
Рассчитаем расценки оплаты труда для каждой операции.
Затем определяется расценка на изделие:
n – количество операций технологического процесса изготовления изделия (n = 6)
Ризд = Р1 + Р2 + Р3 = 09 + 004 + 0025 = 096 руб.
Итак затраты на оплату труда производственных рабочих равны расценкам на изделие
ЗОТпр.р = Ризд = 096 руб.
Премия производственным рабочим (Нпр = 50%) рассчитывается:
таким образом затраты на оплату труда производственным рабочим с учётом северного и районного коэффициентов (примем 100%) будут равны:
Годовые отчисления на социальные нужды составляют (Нпр = 356%)
Расчёты сводятся в таблицу
Условное обозначение
Материальные затраты
Затраты на оплату труда производств. рабочих
Отчисления на соц. нужды произв. рабочих
Итого: переменные издержки на 1 изделие
3.Расчёт постоянных издержек
3.1.Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (составление сметы)
Вспомогательные рабочие относятся к категории работников труд которых оплачивается по временной системе оплаты труда.
Для расчёта затрат на оплату труда этой категории работников необходимо определить их численность исходя из данных таблицы:
Количество в одну смену (чел)
Транспортный рабочий
Раздатчик инструментов
Исходя из принятого количества станков рассчитывается число вспомогательных рабочих и определяется ФОТвсп.р отдельно для каждой категории рабочих:
ФОТвсп.р = ТФОТвсп.р + ПР+Д
ТФОТвсп.р – тарифный фонд оплаты труда вспомогательных рабочих (рубли)
ПР – премия вспомогательных рабочих (рубли)
Чвсп.р – численность вспомогательных рабочих соответствующей профессии (чел)
Фg – годовой фонд времени вспомогательных рабочих
i – часовая тарифная ставка вспомогательного рабочего
а – процент невыхода на работу по неуважительным причинам (а = 10%)
Премия вспомогательным рабочим (ПР = 25%)
Доплата (например за вредность Д = 5%)
Северный и районный коэффициент составляет 100%
)Слесарь – наладчик:
ФОТвсп.р = 2348352 + 587088 + 117417 = 4109616
)Слесарь – ремонтник:
ФОТвсп.р = 2076552 + 519138 + 103827 = 2699517
)Транспортный рабочий:
ФОТвсп.р = 1837368 + 91868 + 459342 = 2388578
ФОТвсп.р р= 2076552 + 519138 + 103827 = 2699517
)Раздатчик инструмента:
Расчёты сводятся в таблицу
Годовой фонд оплаты труда вспомогательных рабочих:
Категория вспом. Рабочих
Численность (человек)
Север. и район. коэф.
3.2.Затраты на технологическую электроэнергию:
Затраты рассчитываются по формуле:
Тээ – тариф на 1 кВтч электроэнергии (2 руб.)
Руст – мощность установленного оборудования.
Ко – коэффициент одновременной работы оборудования равный 07
Кз – средний коэффициент загрузки оборудования (032)
КПД – коэффициент полезного действия оборудования равный 09
Кп – коэффициент потерь в сети равный 095
Амортизация оборудования рассчитывается на основе балансовой стоимости оборудования и годовых норм амортизации:
Сб – балансовая стоимость
На – годовая норма амортизационных отчислений (2%)
Сб = 100 тыс.р.+80тыс.р.+100тыс.р. = 280 тыс.р.
Амортизация транспортных средств:
Стр.ср – балансовая стоимость транспортных средств которая составляет 40% от балансовой стоимости оборудования
Затраты на вспомогательные материалы Свсп. мат.:
Вид вспомогательного материала
Норма расхода на 1 станок при 2-х сменной работе кг
Итого на вспомогательные материалы
Расходы на эксплуатацию транспортных средств (Зтр) составляют 10% от их балансовой стоимости:
Расходы на ремонт технологического оборудования (Роб) составляют 18% от их первоначальной стоимости:
Расходы на ремонт транспортных средств (Ртр) составляют 9% от их балансовой стоимости:
Износ малоценных и быстроизнашивающихся предметов (инструмента инвентаря) Имбп:
Имбп = стойкость инструм. х Фg х кол-во станков х стоимость инструм.;
Затраты на сжатый воздух (Зсж.в) составляют 3% от затрат на силовую ээнергию:
Затраты на воду для технологических нужд (Зтех) составляют 4% от затрат на силовую энергию:
Результаты расчетов сведем в таблицу.
Смета расходов по содержанию и эксплуатации оборудования.
Фонд оплаты труда вспомогательных рабочих
Отчисления на социальные нужды
Стоимость технологической электроэнергии
Затраты на сжатый воздух
Затраты на технологическую воду
Амортизационные отчисления по технологическому оборудованию
Амортизационные отчисления по транспортным средствам
Расходы по эксплуатации транспортных средств
Расходы на ремонт транспортных средств
Расходы на ремонт технологического оборудования
Стоимость вспомогательных материалов
Износ малоценных и быстроизнашивающихся предметов
3.3. Расчет общецеховых расходов.
Общецеховые расходы условно принимаются в размере 300% от фонда оплаты труда основных производственных рабочих:
ФОТпр.р = 288 * 10000 = 28800 руб.
ОЦР = ФОТпр.р * 300 100 = 86400 руб.
общехозяйственные расходы принимаем условно в размере 150% от фонда оплаты труда основных производственных рабочих:
ОХР = ФОТпр.р * 150 100 = 43200 руб.
Обоснование программы выпуска изделия.
Расчет цены единицы изделия:
Затраты на оплату труда производственных рабочих
Отчисления на социальные нужды производственных рабочих
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Общехозяйственные расходы
Внепроизводственные расходы 20%
Итого полная себестоимость
В т.ч. переменные издержки
Зная себестоимость можно рассчитать цену изделия по формуле:
Ц = Сизд * (1 + Р 100)
Где Р – рентабельность (20%)

Формат А1 (диплом ОТОР) Новый.dwg

с L=206мм на L=203мм
А. Установить и закре -
Технологическая карта
Механической обработки
механической обработки
Б. Переустановить и
с L=203мм на L=200мм
резной с пластинами
патрон. ГОСТ 2675-80
ходной упорный отог-
Т15К10 ГОСТ 18879-73
размер клибра В=12Р9
марки ПП 14А 40 НСМ1
Токарная (подрезная)

Часть 2.1. Диплом Произв. Часть.doc

Токарный самоцентрирующийся трёхкулачковый патрон.
Опора со сферической головкой. ГОСТ 13441 - 68
Сверло центровочное d=15мм
Резец токарный подрезной Т5К10 с пластинами из твёрдого сплава ГОСТ 18880 – 73
Токарно-винторезный станок 16К20
Опора со сферической головкой. ГОСТ 13441 – 68
Вращающийся центр для установки заготовки
Проходной упорный отогнутый резец с пластинами из твёрдого сплава с углом в плане 90 ГОСТ 18879 – 73
Вертикально – фрезерный станок 6М13П
Призматическая опора
фреза шпоночная с цилиндрическим хвостовиком
Штанген- глубиномер.
Штангенциркуль2. 2Микрометр.
Штангенциркуль2. 2Микрометр
Круглошлифовальный станок 3А110В.
Вращающийся центр для установки заготовки. ГОСТ 8742 - 75
Электрокорундо-вый шлифовальный круг

Маршрутная технология.doc

Токарный самоцентрирующийся трёхкулачковый патрон.
Опора со сферической головкой. ГОСТ 13441 - 68
Сверло центровочное d=15мм
Резец токарный подрезной Т5К10 с пластинами из твёрдого сплава ГОСТ 18880 – 73
Токарно-винторезный станок 16К20
Опора со сферической головкой. ГОСТ 13441 – 68
Вращающийся центр для установки заготовки
Проходной упорный отогнутый резец с пластинами из твёрдого сплава с углом в плане 90 ГОСТ 18879 – 73
Резец токарный подрезной Т5К10 с пластинами из твёрдого сплава. ГОСТ 18880 – 73
Токарный отрезной резец из быстрорежущей стали
Резец токарный подрезной Т5К10 с пластинами из твёрдого сплава. ГОСТ 18880 – 73
Токарный отрезной резец из быстрорежущей стали ГОСТ 18874 - 73
Фрезерная (черновая)
Вертикально – фрезерный станок 16Н12ПБ
Призматическая опора ГОСТ 16891 - 71
фреза шпоночная с цилиндрическим хвостовиком
Фрезерная (чистовая)
Круглошлифовальный станок 3А110В.
Вращающийся центр для установки заготовки. ГОСТ 8742 - 75
Алмазный шлифовальный круг А8 ГОСТ 16168 - 80

Часть 2 Диплом Произв. часть.doc

3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Анализ поверхностей:
Поверхность А является ступенью под соединительную муфту имеет посадку k6 с отклонениями . Фрезерованием на вертикальном фрезерном станке выбираем шпоночный паз указанных размеров ВхНхL = 6 х 6 х 25. Чистовым фрезерованием обеспечим посадку:
В = 6N9 = 6 (c натягом)
И шероховатость поверхности Rz = 20 мкм.
Поверхность Б является базовой поверхностью детали имеет посадку k6 с отклонениями . Овальность этих поверхностей в пределах половины допусков 0006 мкм. Смещение диаметров относительно друг друга до 0005 мкм. Чистота обработки этой поверхности 08 мкм.
По анализу этих требований данную поверхность можно отнести к V классу точности что соответствует посадочному месту под подшипники качения.
Поверхность В является упорной для подшипника и имеет свободный размер (диаметральный).
Следующая близкая поверхность это поверхность Г является поверхностью под шестерню чистота токарной обработки перед нарезанием зубьев 32 мкм.
Поверхность Д является упорной для подшипника и имеет свободный размер (диаметральный).
Поверхность З является базовой поверхностью детали имеет посадку k6 с отклонениями . Овальность этих поверхностей в пределах половины допусков 0006 мкм. Смещение диаметров относительно друг друга до 00053 мкм. Частота обработки этой поверхности 08 мкм.
По анализу этих требований данную поверхность можно отнести к V классу точности что соответствует посадочному месту под подшипник качения.
Деталь имеет 6 ступеней. Отношение длинны вала к его наибольшему диаметру:
Данное выражение показывает что при обработке данной детали необходимо использовать задний поджимающий центр.
Анализ сил действующих на деталь:
Вал воспринимает различные нагрузки а именно изгиб в плоскостях Х и Y а также кручение в плоскости Z.
Таким образом общая нагрузка на деталь представляет собой совокупность изгиба с кручением.
Опасное сечение на валу – под подшипниками опоры А где действует наибольший изгибающий момент наряду с крутящим.
Общий коэффициент запаса прочности
Допускаемый коэффициент запаса прочности принимается в пределах 13 .21 в зависимости от точности расчётной схемы и достоверности расчётов. Видно что вал выдерживает приложенные нагрузки с достаточным коэффициентом запаса прочности.
Заготовка изготавливается из Сталь 45 ГОСТ 1050 – 88 путём простого сортового проката общего назначения (сталь горячекатаная круглая с повышенной точностью проката по ГОСТ 2590 – 71). Диаметр заготовки принимаем:
- припуск на дальнейшую обработку (4мм)
= 32мм + 4мм = 36мм
По сортаменту (ГОСТ 2590-71) принимаем диаметр заготовки равный = 36мм.
Определение допускаемой кривизны проката
Резку проката осуществляем на пилах и ножовках (дисковая пила для резки круглого проката). Принимаем точность резки от ± 0.4 до ± 0.3 мм. Длину заготовки принимаем:
- припуск на дальнейшую обработку (6мм – 3мм на сторону)
Lзаг = 200мм + 6мм = 206мм
Допустимая кривизна проката 103мм
Отношение длины заготовки к её наибольшему диаметру:
Следовательно при обработке данной детали необходимо использовать задний поджимающий центр.
3. Расчёт припусков на обработку.
Принимаем следующие припуски на черновую чистовую и получистовую обработку:
а) Поверхность 1: d1 = 32 мм. c шероховатостью Ra = 032мкм
б) Поверхность 2: d2 = 26 мм.
Так как размер d2 свободный (конструктивный размер) то t = 35мм.
в) Поверхность 3: d3 =20
г) Поверхность 4: d4 = 18
д) Поверхность 5: d5 = 26 мм.
Так как размер d5 свободный (конструктивный размер) то t = 5мм.
е) Поверхность 6: d6 =20
4. Выбор оборудования и технологической оснастки. Составление маршрутной технологии.
Приводим основные технические характеристики станков. По своим характеристикам выбранные станки отвечают необходимым требованиям:
- обеспечивают заданную точность изготовления детали и заданную чистоту поверхности;
- рабочая зона станка (высота центров расстояние между центрами размеры стола и т.п.) соответствуют габаритам обрабатываемой заготовки;
- мощность жесткость и кинематические возможности станков позволяют вести работу на оптимальных режимах резания;
- производительность станка обеспечивает необходимый объем выпуска изделий.
Токарно-винторезный станок модели 16 К 20.
Высота центров - 215 мм. Расстояние между центрами - до 2000 мм. Мощность двигателя главного привода = 10 кВт КПД станка 075.
Частота вращения шпинделя обмин:
Продольные подачи ммоб:
Поперечные подачи ммоб:
Максимальная осевая сила резания допускаемая механизмам подачи 600 кгс.
Вертикально-фрезерный станок модели 6М135.
Поверхность стола - 400 х 1600мм. Мощность двигателя NM = 10 кВт КПД = 075. Частота вращения шпинделя обмин:
Подачи стола - продольные и поперечные мммин:
Подачи стола - вертикальные мммин:
Круглошлифовальный станок модели ЗА 110В.
Наибольший диаметр и дли на шлифуемой поверхности 300 х 700 мм. Мощность двигателя шлифовальной бабки = 7 кВт КПД = 08. Частота вращения обрабатываемой заготовки обмин: 63 400 (регулируется бесступенчато).
Частота вращения шлифовального круга обмин: 1112; 1272. Скорости продольного хода стола - 01 6 ммин (регулируется бесступенчато).
Периодическая поперечная подача шлифовального круга ммход стола:
Непрерывная подача для врезного шлифования: 01 2 мммин (00005 001 ммоб).
Размеры шлифовального круга Дк = 600 мм Вк = 63 мм.
5. Расчёт режимов резания
На токарно-винторезном станке 16К20 нужно просверлить несквозное отверстие глубиной около 10мм. Материал заготовки Сталь 45 с пределом прочности 640 700 МПа заготовка – прокат горячекатаный. Размеры центровочного отверстия: d = 10мм L = 10мм L1 = 9.7мм. После обработки необходимость в центровочных отверстиях отпадает.
а. Выбираем сверло и устанавливаем значение его геометрических параметров по ГОСТ 14952-75 выбираем сверло центровочное тип А с d = 10 мм с D = 19 мм с L = 10 мм с режущей частью из быстрорежущей стали марки Р18. Форма заточки – двойная с подточкой поперечной кромки и ленточки ДПЛ. 2j = 118° 2j0 = 70° y = 55° a = 11° w = 30°.
б. Сверло должно устанавливаться в задней бабке поэтому подача - ручная (Sср = 027 ммоб).
в. По таблице 28 с.434 определяем значение скорости резания при сверлении Vтаб. = 27 ммин.
г. Частота вращения шпинделя станка n = 125 обмин.
д. Глубина резания:
а. Глубина резания при снятии припуска 6мм в три прохода: t = 2мм.
б. Назначаем подачу (табл. 11 с. 266): для 20 40 мм и сечения державки ВхН = 16х25 мм – S0 = 0.4 0.8 ммоб. Принимаем S0 = 0.8 ммоб (по паспорту станка).
в. Период стойкости резца Т = 60 мин.
г. Скорость резания допускаемая режущими свойствами резца:
из табл. 17 с.269 справочника [1] выбираем коэффициенты для наружного точения проходными резцами с пластиной из твердого сплава Т15К6 подачи 0.8 ммоб:
C - Коэффициент учитывающий условия обработки = 340
Т- Стойкость работы инструмента.
t - Глубина резания.(2мм)
S - Величина подачи.
Xv Yv - Берутся из таблиц. (015 035)
Из т. 1-4 (с.261-263 [1]):
K - Коэффициент учитывающий факторы влияющие на скорость резания.
(Kv = kmv × knv × kиv × kjv × kj1v × krv)
K - Коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала.
K - Коэффициент отражающий состояние поверхности заготовки. По таблице 5 этот коэффициент равен 0.8. («Справочник технолога машиностроителя» 1985г. стр. 263).
K - Коэффициент учитывающий качество материала инструмента. По таблице 6 этот коэффициент равен 1.4. («Справочник технолога машиностроителя» 1985г. стр. 263).
Из т. 5 (стр.263 [1]).
для одного одновременно обслуживаемого станка
Ктс = 1 (т.8 с.264);
Кjv = 07 (для j = 90°);
Кj1v = 097 (для j = 15°);
Кrv = 094 (для r = 1мм).
Kv = kmv × knv × kиv × kjv × kj1v × krv = 09 × 08 × 14 × 1 × 07 × 097 × 094 = 0643
C Xv Yv m – Значение коэффициента и показатели степеней в формулах скорости берутся из таблицы 17. («Справочник технолога машиностроителя» 1985г. стр. 269).
Cv = 350 Xv = 0.15 Yv = 0.45 m = 0.20
Частота вращения шпинделя соответствующая найденной скорости резания:
Корректируем частоту вращения шпинделя по паспорту станка и устанавливаем действительную частоту вращения шпинделя: nд = 630 обмин тогда действительная скорость резания:
д. Мощность затрачиваемая на резание:
kр = kmр × kjр × kgр × klр × krр
kjр = 089 (для j = 90°);
kр = 105 × 089 × 1 × 1 × 093 =0869
Проверяем достаточность мощности станка:
Nдв = 10 кВт h = 075
Nшп = Nдв × h = 10 × 075 = 75 кВт > Nрез. Значит обработка возможна.
е. Определим машинное время:
Длина прохода резца:
- величина врезания у = t×ctgj = 2×ctg45° = 2(мм).
- количество проходов i = 2
) Точение (черновое)
1. D = 36мм; d = 3234 мм; t =2 мм S0 = 0.6ммоб
Глубина резания t = 2 мм. Подача S0 = 0.6ммоб. Для обработки стали 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2 подбираем резец с твердой пластиной Т15К6.
Допускаемая материалом резца скорость резания:
Для наружного продольного точения проходным резцом (т.17 с.269) справочника [1] рекомендуется:
для сплава Т15К6 и подачи 06ммоб: Cv = 350Xv= 0.15Yv= 0.35 м= 0.20
для одного одновременно обслуживаемого станка:
Частота вращения шпинделя:
Принимаем значение по паспорту станка 16К20 – 630 обмин тогда скорость действительная резания будет:
по т. 22 с.273 [1] выбираем коэффициенты: Cрv=300 Xрv=1.0 Yрv=0.75 nрz = -0.15
Как для наружного продольного точения стали с пределом прочности sв = 750 МПамм2 резцом из твердого сплава Т15К6.
Скорость резания (т.19 с.272 [1]) для подачи S0 = 06ммоб и твердости заготовки НRC = 45 ед. по таблице выбираем V = 65 ммин (2 мс)
Определим мощность затрачиваемую на резание:
Nшп = Nдв × h = 10 × 075 = 75 кВт > Nрез.
Значит обработка возможна.
Расчет машинного времени:
- величина врезания у = t×ctgj = 1×ctg90° = 0(мм).
- перебег считаем D = 2 мм
2. D = 3234мм; d = 2634 мм; t =3 мм S0 = 0.6ммоб
Глубина резания t = 3 мм. Подача S0 = 0.6ммоб. Для обработки стали 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2 подбираем резец с твердой пластиной Т15К6.
3. D = 2634 мм; d = 2024 мм; t =3 мм S0 = 0.6ммоб
4. D = 2024 мм; d = 1824 мм; t =1 мм S0 = 0.6ммоб
Глубина резания t = 1 мм. Подача S0 = 0.6ммоб. Для обработки стали 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2 подбираем резец с твердой пластиной Т15К6.
5. D = 36мм; d = 2624 мм; t =5 мм S0 = 0.6ммоб
Глубина резания t = 5 мм. Подача S0 = 0.6ммоб. Для обработки стали 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2 подбираем резец с твердой пластиной Т15К6.
6. D = 2624 мм; d = 2034 мм; t =3 мм S0 = 0.6ммоб
) Точение (чистовое)
1. D = 1824 мм; d = 1804 мм; t =01 мм S0 = 01ммоб
Глубина резания t = 01 мм. Подача S0 = 0.1ммоб. Для обработки стали 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2 подбираем резец с твердой пластиной Т15К6.
Принимаем значение по паспорту станка 16К20 – 800 обмин тогда скорость действительная резания будет:
) Фрезерование паза под шпонку.
Материал заготовки Сталь 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2. Обработку шпоночного паза разобьем на 2 прохода при этом глубина резания составляет 2 мм.
А) Для обработки принимаем цилиндрическую фрезу со вставными призматическими зубьями из твердого сплава Т15К6. Диаметр концевой фрезы 6 мм. Число зубьев 2.
Геометрические параметры фрезы:
передний угол g = 5°
ширина ленточки фаски f = 0
угол на фаске gf = 0°
главный угол j = 15° 60° = 40°
угол переходной кромки в плане j0 = 05j = 20°
вспомогательный угол в плане j1 = 5°.
Б) Назначаем режимы резания:
глубина резания: t = 1 мм (по т. 38 стр. 286)
по т. 38 стр. 286 назначаем подачу для фрезы диаметром 6 мм и глубиной резания до 2 мм подача на зуб Sz = 010 ммзуб. Период стойкости фрезы Е = 90 мин.
Частота вращения шпинделя берем по паспорту станка 6М13П и устанавливаем действительную частоту вращения шпинделя nд = 315 обмин.
Действительная скорость резания будет:
1. D = 3234 мм; d = 3204 мм; t =015 мм S0 = 01ммоб
Глубина резания t = 015 мм. Подача S0 = 0.6ммоб. Для обработки стали 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2 подбираем резец с твердой пластиной Т15К6.
Принимаем значение по паспорту станка 16К20 – 1000 обмин тогда скорость действительная резания будет:
2. D = 2034 мм; d = 2004 мм; t =015 мм S0 = 01ммоб
Глубина резания t = 015 мм. Подача S0 = 01ммоб. Для обработки стали 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2 подбираем резец с твердой пластиной Т15К6.
Принимаем значение по паспорту станка 16К20 – 1250 обмин тогда скорость действительная резания будет:
3. D = 2024 мм; d = 2004 мм; t =01 мм S0 = 01ммоб
Глубина резания t = 01 мм. Подача S0 = 01ммоб. Для обработки стали 45 с пределом прочности sв = 700 МПамм2 подбираем резец с твердой пластиной Т15К6.
а. Выбор абразивного инструмента:
Принимаем материал абразивных зерен – нормальный электрокорунд 14А. Характеристики приняты:
-зернистость N40: индекс «Н» (45%)
-твердость СМ1: средне-мягкий
-связка: керамическая К5 (для электрокорундовых кругов)
-структура круга –N3 (Шлифование деталей с малым съемом материала рекомендуемая для наружного шлифования)
-тип круга: ПП (прямого профиля) – рекомендуется для круглошлифовальных станков обеспечивает удобное и надежное крепление круга на шпинделе шлифовальной бабки.
-допускаемая окружная скорость круга 35 мс (обычное шлифование).
Маркировка полной характеристики круга:
ПП 14А 40НСМ1 3 К5 35 мс
Размеры нового круга:
б. Скорость шлифовального круга:
т.е. в пределах рекомендуемого диапазона.
По паспорту станка 3А151 у нового круга Дк = 25 мм
Окружная скорость заготовки (скорость вращения):
=15 55 ммин принимаем среднее значение
в. Частота вращения соответствует принятой окружной скорости:
примем по паспорту станка nд = 400 обмин
г. Глубина шлифования (поперечная подача круга):
t = 0.005 0.015 ммход стола
принимаем t = 0.005 ммход стола.
д. Определяем продольную подачу на оборот детали:
Рекомендуемая подача круга в долях ширины круга:
Sg = (02 04) Bk = (02 04)× 40 = 8 16 (ммоб)
Принимаем S = 03 × 40= 12(ммоб).
е. Определяем скорость продольного хода стола:
Найденное значение = 48 ммин может быть установлено на используемом станке имеющем бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола в пределах: 01 6 ммин.
ж. Определяем мощность затрачиваемую на резание:
Для круглого наружного шлифования с поперечной подачей на каждый ход стола обработки стали закаленной и незакаленной зернистости круга 40 твердости круга СМ2:
=265 r = 0.5 x = 0.5 y = 0.55 q = 0
з. Проверяем достаточность мощности двигателя шлифовальной бабки:
т.е. обработка возможна.
L = l = 25 мм (длина хода стола)
h = 0.1 мм (припуск на сторону)
К = 14 (коэффициент точности учитывающий время на «выхаживание» = для чистого шлифования)
6. Расчёт резца на прочность и жёсткость.
Для обработки заготовок из стали рекомендуется твердый сплав титановольфрамовой группы (ТК). Справочник [1] рекомендует твердый сплав Т15К6 (т3. с.116) для чернового точения по корке при относительно равномерном сечении среза и непрерывном резании.
По справочнику выбираем основные размеры токарных упорных отогнутых резцов с пластинками из твердого сплава и углом в плане 90° (по ГОСТ 18879-73).
Основные размеры резца токарного проходного упорного отогнутого правого:
Шероховатость передних и задних поверхностей резца подвергавшихся доводке Ra = 3.2 мкм.
По справочнику [2] (т.6 с.337) учитывая коэффициенты использованные при расчете режимов резания выбираем форму передней поверхности резца:
По т.8 справочника [2] (с.346) выбираем форму заточки режущей части резца:
Выбираем заточку передней поверхности с отрицательным передним углом: криволинейную с отрицательным передним углом (для обработки материалов с sв = 700 – 1000 МПамм).
Фаску с отрицательным передним углом делают для упрочнения наименее прочного и наиболее нагруженного участка режущей кромки резцов с пластинкой из твердого сплава предназначенных для обработки заготовок из конструкционных сталей средней прочности. Радиусная лунка обеспечивает завивание сходящей стружки.
Учитывая коэффициенты выбранные при расчете режимов резания выбираем:
А) передний угол: g = 10° (Для обработки конструкционных сталей с пределом прочности sв 1000 МПамм).
Б) передний угол на упрочняющей фаске: gf = -7°
В) главный угол: a = 10°
Г) угол наклона главной режущей кромки: для точения без ударных нагрузок (в таблице величина g не приведена) g = 0°
Д) главный угол в плане: для обтачивания и растачивания ступенчатых заготовок недостаточной жесткости j = 90°
Е) вспомогательный угол в плане: для проходного резца при обработке без вращения: j1 = 10°
Ж) радиус при вершине резца: r = 05мм
З) размеры радиусной (стружкоотводящей) лунки:
- глубина h = 015 мм.
Определим предельно допустимые размеры державки резца:
b = 6 мм принимаем по ГОСТ 18879-73 b = 16 мм.
h = 16 × b = 16 ×16 = 256мм
по ГОСТ 18879-73 принимаем h = 25мм.
Итак размеры резца токарного проходного упорного отогнутого с пластиной из твердого сплава и главным углом в плане j = 90° следующие:
Проверяем резец по условиям прочности и жесткости:
Условие прочности и жесткости выполняются значит обработка данным резцом возможна.
7.Мероприятия по безопасности в процессе обработки деталей на станках.
Техника безопасности при работе на токарном станке по металлу
1. Опасности в работе
Несчастные случаи при работе на токарных станках происходят в следствии:
- отсутствие или неисправности ограждения
- непрочное крепление детали и инструмента
- неисправности и притупление режущего инструмента
- неисправности электрооборудования и в частности заземления
- беспорядка на рабочем месте
- правильно надеть спецодежду
- застегнуть обшлага рукавов на пуговицы избегать завязывания их тесемкой
- спрятать волосы под головной убор: берет или косынку завязанную без свисающих концов
- проверить Наличие и надежность закрепление защитных ограждений соединения защитного заземления с корпусом станка
- расположить инструменты и заготовки в определенном порядке на приставной тумбочке или особом приспособлении
- прочно закрепить резец и обрабатываемую деталь Вынуть ключ из патрона и положить на установленное место
- проверить работу станка на холостом ходу и исправность пусковой коробки путем включения и выключения кнопок и рычагов управления
- плавко подводить резец к обрабатываемой детали недопускатъ увеличения сечения стружки
- во избежание травм запрещается:
- наклонять голову близко к патрону или режущему инструменту
- передавать и принимать предметы через вращающиеся части
- облокачиваться или опираться на станок класть на него инструменты или заготовки
- измерять обрабатываемую деталь смазывать чистить и убирать стружку со станка до полной его остановки
- охлаждать режущий инструмент или обрабатываемую деталь с помощью тряпки
- выход из под резца длинной стружки
- останавливать станок путем торможения рукой патрона
- отходить от станка не выключив его
- поддерживать и ловить рукой отрезаемую деталь
- зачистку деталей на станке производить напильником или шкуркой прикрепленной к жесткой оправе. Рукоятка оправы должна быть с предохранительным кольцом. При работе держать ее левой рукой
- перед выключением станка необходимо отвести резец от обрабатываемой детали
- при работе на центрах необходимо проверить надежно ли закреплена задняя бабка и следить чтобы засверловка была достаточна и угол ее соответствовал углу центров
- пользоваться ключами соответствующими гайками и головками болтов
- обрабатываемый пруток не должен выступать за пределы станка
- при выключении тока в сети во время работы необходимо
выключать пусковую кнопку
4. После окончания работы
- отвести суппорт выключить мотор
- удалить стружку со станка при помощи щетки а из пазов станины - крючками. Сдувать стружку ртом и сметать рукой запрещается
- протереть станок смазать привести в порядок инструмент и индивидуальное средства защиты.
Техника безопасности при работе на фрезерном станке
- ранение рук и пальцев
- перелом локтевой кости
- заматывание волос оправкой фрезы
- поражение глаз отлетающей стружкой при обработке хрупких металлов
- надеть и привести в порядок спецодежду: застегнуть обшлага рукавов на пуговицы спрятать волосы под берет надеть защитные очки
- осмотреть станок и проверить его исправность на холостом ходу; проверить на месте ли все ограждения и исправны ли они
- проверить исправность рабочего и вспомогательного инструмента
- проверить исправность защитного заземления
- установи и надежно закрепи фрезу и обрабатываемую деталь
- не клади ничего на станок и не облокачивайся на станок
- не отвлекайся во время работы посторонними делами и разговорами
- пользуйся только исправными инструментами
- не хватайся за ремень фрезу за работающие части станка
- не убирай стружку руками а пользуйся для этого щеткой и другим инвентарем
- не тормози станок руками нажимом на ремень или шкив
- не работай на станке со снятыми ограждениями
- не отлучайся от станка не остановив его предварительно
- удали стружку со станка и вытри тщательно его и инструмент
- приведи в порядок рабочее место. Смажь станок.
Справочник технолога-машиностроителя т 2 под ред. Косиловой А.Г. – 4-е издание М.: Машиностроение 1986 – 496с.
Краткий справочник металлиста под ред. Орлова П.Н. – 3-е издание М.: Машиностроение 1987 – 960с.
Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов под ред. Чернавского С.А. - М.: Машиностроение 1988 – 416с. С ил.
Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту под ред. Нефедова Н.А. Осипова К.А. М.: Машиностроение 1977 – 288с.
Обработка металлов резанием (металлорежущий инструмент и станки) под редакцией Б.И.Горбунова: Москва «Машиностроение» 1981г.