чр / НГТУ-Миша / Типовые_задачи_по_технологии_судостроения_с_решениями

Типовые задачи к экзамену по технологии судостроения и их решения

1. Задачи из раздела «Изготовление деталей корпуса»:

1. На основании действующей классификации деталей корпуса определить класс и группу детали, приведенной на рисунке.

2. По эскизу детали (см. рисунок) составить маршрутную технологию её изготовления. В решении привести как наименование операций, так и их цифровые шифры.

3. Как изменится удельная трудоемкость (чел.-ч/т) работ корпусообрабаты-вающего цеха (уменьшится или увеличится), если средняя толщина обрабатываемо­го металла с 8 мм возрастет до 12 мм?

РЕШЕНИЕ. Трудоемкость предварительной обработки и разметки листов от их толщины не зависит, и стало быть, не изменится. Трудоемкость резки как ме­ханической, так и тепловой увеличится, но незначительно. Трудоемкость вторичной правки деталей должна несколько уменьшиться, так как с увеличением толщины детали меньше она деформируется при вырезке. Трудоемкость гибки детали, незначительно воз­растет.

Общая трудоемкость работ КОЦ несколько увеличится, но так как масса дета­лей при одинаковой площади возрастет на 50%. то удельная трудоемкость ц = Т/С должна уменьшиться.

4. При замене процесса кислородной резки плазменной скорость резки воз­растает в среднем от 550 до 1950 мм/мин. Средняя длина реза на листе равна L м. Длина холостых переходов составляет 20 % от длины реза. Скорость холостых переходов равна 4 м/мин. Время (мин) уборки вырезанных деталей, подачи нового листа и подготовки к резке определяется формулой– t=1,1*L-13.1 мин. Определить, во сколько раз увеличится производительность теплорежущей машины при переходе от кислородной резки к плазменной.

РЕШЕНИЕ. Продолжительность тепловой резки одного листа определим по формуле

,

где v- скорость тепловой резки; v_x-скорость холостых переходов

Пусть L=20м. ; v=0,55м/мин; v_x=4м/мин.

Тогда при газовой резки будет

П₁ =20/0,55+0,2*20/4+1,1*20-13,1= 46,26мин;

П₂ =20/1,95+0,2*20/4+1,1*20-13,1=20,2 мин.

Производительность оборудования характеризуется количеством единиц продукции, снимаемой в единицу времени. За одну смену при газовой резке будет вырезано n₁ =8*60/42,26=10 листов, а при плазменной резки n₂ =8*60/20,2=23 листа. Производительность теплорежущей машины увеличиться в n₂/n₁=23/10=2,3раза.

5. Определить необходимое количество п стационарных газорезательных машин и коэффициент η их загрузки, если количество разрезаемых на них листов в год составляет z=5200 , средняя длина линий реза в листе lср=50м, средняя толщина листов Sср=10мм.

РЕШЕНИЕ. Количество машин определим по формуле

Где Т- годовая трудоемкость резки; Ф_д.о.- годовой действительный фонд времени работы газорезательной машины. При двухсменной работе Ф_д.о.=3935 часа. Т_ш.к.- штучно-калькуляционное время газовой резки, приведенное к 1м реза. Вычисляем по формуле

В этой формуле S_ср.- толщина листа. В том случае, если кромки лекальные, то вычисленное время умножается на коэффициент 1,1.

Для заданного случая l_cр.=50м; z=5200листов; Sср=10мм. Вычислим количество газорезательных машин n=1,1*50*5200*(0,0733*10+3,333)*0,01/3935=2,96.

Принимаем n=3. η=2,96/3=0,987

6. Определить необходимое количество п гильотинных ножниц и коэффици­ент их загрузки - η, если общая трудоемкость изготовления деталей корпуса состав­ляет Т чел.-ч, а трудоемкость резки на гильотинных ножницах - 6,9 % от нее. Ко­личество рабочих принять Р = 2 чел. при двухсменной работе. Подобрать тип гиль­отинных ножниц, если наибольшая толщина разрезаемых листов s=14мм при временном сопротивлении σ_{b=500 МПа}.

РЕШЕНИЕ. Количество гильотинных ножниц определим по формуле

где Т- общая трудоемкость изготовления деталей корпуса. Можно приближенно определить по следующей формуле

(норма - час). масса металлического корпуса. -удельный трудоемкость.

Для танкера составляет (0,65-0,70)*;

Для сухогруза составляет (0,50-0,60)*;

-водоизмещение порожнем, без постоянных жидких грузов и жидкого балласта.

Зависимость между и полным водоизмещением судна приближенно принимаем:

для танкера_: тыс. т;

для сухогрузов: тыс. т.

В этих формулах полное водоизмещение ()поставляется в тыс. т.

Значения показателя удельной трудоемкости ()можно определить по формулам:

для танкера: :

для сухогрузов: .

Пусть полное водоизмещение судно =6,0тыч.т. Тогда водоизмещение порожнем без постоянных жидких грузов и жидкого балласта составить=0,95*(0,6+0,3*6,0)=2,28тыс.т. Вычислим массу металлического корпуса =0,55*2,28=1,254тыс.т. Определяем удельную трудоемкость изготовления деталей корпуса =516*1254^-0.52=12,63 норма-ч/т. Далее вычисляем трудоемкость изготовления деталей корпуса для одного судна Т=45,87*1254=15842 норма-час. Возьмем 10 судов . Тогда общая трудоемкость будет Т=15842*10=158420норма-часа. Учитывая, что трудоемкость резки на гильотине составляет 6,9% от полной трудоемкости, то получим Т_г=0,069*158420=10931норма-часа.

Вычисляем количество гильотинных ножниц

N=10931/(1,1*2*4015)=1,24 ножниц. Принимаем 2 гильотиновых ножниц.

При двухсменной работе =4015 часов.

Вычислим коэффициент загрузки гильотиновых ножниц

η= 1,24/2=0,62

Используя формулу

.

проверяем возможность резки заданного листа на гильотине.

S₁=16=14,3мм,

Данная величина больше заданной толщины листа.

Характеристика гильотинных ножниц

Условный индекс	Максимальная толщина листов, мм	σb, Н/мм2	Длина ножей, мм	Габаритные размеры в плане, мм
001	14	400
002	16	400
003	20	500	3200	4730х3550
004	25	500
005	40	400

1.7 Определить необходимое количество гидравлических прессов п и коэф­фициент их загрузки η , если общая трудоемкость изготовления деталей корпуса составляет Т, а трудоемкость гибки на прессах - 22% от нее. Принять: количество

рабочих Р = 2 чел. при двухсменной работе; длину универсального штампа l_ш = 1,2 м. Подобрать тип гидравлического пресса, учитывая, что наибольшие размеры листов составляют L=6м, В=1,6м и S =14мм при пределе текучести σ_т =235Мпа.

РЕШЕНИЕ. Определим необходимое количество гидравлических прессов:

=158420*0,22/(2*4015)=4,34 принимаем. округляя до целого пять гидравлических пресса;

Вычислим коэффициент загрузки

η= 4,34/5=0,868.

Вычислим, необходимое усилие гибки листа на гидравлическом прессе в универсальном штампе (при длине листа большей длины штампа) по формуле:

где ;

примем коэффициент к₁ =1,5, относительный радиус изгиба (в запас мощности пресса) r=R/s =10, относительный модуль упрочнения (для малоуглеродистой) стали к₀ =11,6 и расстояние между опорами матрицы универсального штампа l_оп =250мм. Подставляя, эти значения в формулы находим:

=2*(1,5+11,6/(2*10))/3=1,387

=(0,06+0,185*1,6/1,2)*(6/1,2-1)=1,227

=1,387*(1+1,227)*(1200*14^2*235)/250=683*10³ =683кН.

По таблице № примем гидравлический пресс с условным номером 001 с развиваемым усилием 1000кН.

7. Определить количество валковых листогибочных машин п и коэффици­ент их загрузки η. Общая трудоемкость изготовления деталей корпуса Т, а трудо­емкость гибки в валковых машинах составляет 10.6 % от нее. Количество рабочих Р = 2 чел. при двухсменной работе. Подобрать тип машины, если наибольшие раз­меры листов составляют L=6м, В =1,6м и s=14 мм при пределе текучести σ_т =235Мпа.

РЕШЕНИЕ. Определим необходимое количество валковых листогибочных машин:

= 158420*0,106/(2*4015) = 2,09; Принимаем n=3. Коэффициент загрузки

η= 2,09/3=0,70.

Подберем трехвалковую машину. Из таблице № возьмем машину с условным индексом 001. Вычислим предельно допустимую толщину листа по известным паспортным данным по формуле =1,0*10*(400*6/(235*6))^0,5=13.0мм,

Что меньше заданной в задаче толщине листа s=14.

Примем машину с условным индексом 002, которая предназначена для гибки листов толщиной до 20мм и длиной до 8 метров при σ_т =235Мпа.

8. Определить усилие резки листа толщиной s=12мм на гильотинных ножницах при угле наклона верхнего ножа φ= 5˚, если σ_ср = 500 МПа. Коэффициент запаса принять К = 1,2. Определить наибольшую ширину полосы той же толщины, которую можно разрезать при найденном усилии на ножницах с параллельными ножами при том же значении К.

РЕШЕНИЕ. Усилие резки на гильотинных ножницах составляет:

=1,2*12^2*500/(2*tg5˚)=494кН.

Наибольшая ширина полосы той же толщины при найденном усилии составит:

= 494000/(1,2*12*500) =68,6мм.

1.9 Определить работу А резки на гильотинных ножницах листа но услови­ям задачи толщиной s=12мм на гильотинных ножницах при угле наклона верхнего ножа φ= 5˚, если σ_ср = 500 МПа. Коэффициент запаса принять К = 1,2. Длина листа равна 1,5 м.

РЕШЕНИЕ. Усилие резки на гильотинных ножницах составляет:

=1,2*12^2*500/(2*tg5˚)=494кН.

Работу, затрачиваемую при резке на гильотинных ножницах, найдем по формуле:

=494000*1,2* tg5˚=64800Дж=64,8кДж.

1,10 Определить возможность кислородной резки без предварительного по­догрева листовой стали марки 09Г2С, химический состав которой приведен в процентах: С=0,12;Si =0,5-0,8; Mn=1,3-1,7; Сr<0,30; Ni<0,30; Cu<0,30.

РЕШЕНИЕ. Способность подвергаться кислородной резке оценивают по эквиваленту углерода

C_э =С+0,16Mn+0,3(Si+Mo)+0,4Cr+0,2V+0,04(Ni+Cu),

Где цифры перед символами означают содержание соответствующих элементов в весовых процентах. Резка возможно без технологических осложнений, если С_э <0,6%.

Для рассматриваемого примера С_э =0,12+0,16*1,7+0,3*0,8+0,04*0,6+0,4*0,3 =0,776.

Резка не возможно без технологических осложнений.

1.11 По паспортным данным на гильотинных ножницах можно резать листы толщиной s<16мм из стали с пределом прочности σ_в =400Мпа. Определить предельную толщину s₁ листа при резке стали с пределом прочности σ_в1 =700Мпа.

РЕШЕНИЕ: Используя формулу вычисляем предельную толщину листа. S₁= 16*(400/700)^0,5 =12,1мм.

1.12 Проверить возможность резки стальных листов толщиной S₁= 18мм с пределом прочности σ_в1 = 480Мпа на гильотинных ножницах с паспортными данными: S₀ <22мм; с пределом прочности σ_в0 =400Мпа.

РЕШЕНИЕ: Используя формулу вычисляем предельную толщину листа. S₁= 22*(400/480)^0,5 =20,1мм. Как видим резка возможна.

1.13 Проверить возможность вырубки на гидравлическом прессе с максимальным усилием Р=3000кН выреза диаметром D=280мм в листе толщиной S=8мм из материала с пределом прочности σ_в0 =400Мпа. Принять σ_ср =0,8 σ_в0 , К=1,25.

РЕШЕНИЕ: Усилие вырубки листовых деталей на прессе определяют по формуле

=1,25*8*3,14*280*0,8*400 =2813000=2818кН. Полученная величина усилия не превышает максимальное усилие гидравлического пресса, значит, вырубка возможна.