3.1.5. Прочностной расчет подшипников.
Радиальный однорядный подшипник средней серии
где Р - эквивалентная нагрузка, Н;
Fp - радиальная нагрузка, Н;
Fa - осевая нагрузка, Н;
кσ - коэффициент, зависящий от нагрузки;
кt - коэффициент, зависящий от температуры;
V=l, при вращении внутреннего кольца.
Р = (0.56*1 * 7018.6 + 1.04*0)*1.2*1.05=4952.3H
Номинальная долговечность подшипника:
где С=41 кН— динамическая грузоподъемность;
р=3 – показатель степени для роликовых подшипников;
Номинальная долговечность в часах:
Подшипник скольжения
Подшипник воспринимает радиальную силу Fr=7018,6 H.
Расчет подшипников скольжения основан на удовлетворении условий:
1) Рт < [Рт]
2) v ≤ [v]
3) Ртv ≤ [Ртv]
где v - скорость скольжения, м/с;
n - частота вращения вала, об/мин;
d - диаметр вала, м;
Рт - средняя удельная нагрузка на подшипник, Па.
Первое условие отражает требование к износостойкости подшипника.
Произведение Ртv служит критерием расчета на ограничение нагрева трущихся поверхностей.
где l, d— длина и диаметр шипа вала.
Значения [Рт], [v] и [Pmv] взяты для бронзы БрСЗО:
[Рт]=10 H/мм2
[v]=12 м/с
[Ртv]=120 Н м/ мм2с
Расчет:
l= 0.028 м
d = 0.026 м
Pm*
v
=9,6*106*6,2*10-3
=
59520
=
5,9*10-2
Данный подшипник скольжения удовлетворяет выше перечисленным требованиям.
Номинальная долговечность в часах:
Из полученных расчетов можно сделать вывод, что подшипник скольжения марки БрСЗО долговечнее на 131 час подшипника качения, штатно установленного на качающий узел.
Замена подшипника качения на подшипник скольжения предпочтительнее.
4. Технологическая часть.
1. Описание конструкции Назначение детали
Деталь «Золотник» используется в узле «Клапан постоянного давления». Деталь работает в жёстких условиях:
- высокие температуры
- высокие вибрации
Узел состоит из следующих деталей:
- втулка
- золотник
Механизм работает следующим образом: Золотник ходит во втулке по внутреннему диаметру: Ø 8Н7.
Из всего вышеперечисленного следует, что поверхность Ø 8Н7 должна быть максимально точной и чистой.
К материалу золотника предъявляются повышенные требования, так как эта деталь работает в очень ответственных условиях.
В процессе изготовления деталь подвергается термообработке (3акалка в масле до 1050 °С последующим отпуском на воздухе при температуре 200-300 °С), в результате чего достигается более высокая твёрдость HRC >=56, но при этом её будет тяжелее обрабатывать Поэтому перед термообработкой вводится предвари-тельная механическая обработка.
Так как поверхность Ø 8Н7 работает в ответственных условиях, это обуславливает наиболее строгие требования к биению и шероховатости поверхности, а так не допускаются забоины, риски царапины.
Повышенные требования при изготовлении детали «втулка» к поверхности торца обеспечивают надёжное и герметичное соединение золотника с втулкой.
Деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводи-тельных режимов обработки и вместе с ним достаточно проста. По конструкции, поверхности вращения позволяют использовать обработку на многошпиндельных станках, а расположение гладких крепежных отверстий допускает применение многоинструментальную обработку.
Материал детали: Сталь 95X18 ГОСТ5949-75
С содержанием легирующих элементов:
С ≤ 0,9 ÷ 1,0%
Si ≤ 0.8
Мn ≤ 0.8
S ≤ 0.025
Р ≤ 0.03
Сг ≤ 17.0 ÷ 19.0
Ni ≤ 0.6
Сu ≤ 0.3
Прутки поставляются после термической обработки.
Механические свойства не определяются.
Технико-экономическое обоснование способов получения исходной заготовки для детали «золотник» по технологической себестоимости.
Материал детали: 95X18
Масса готовой детали: 0,1 кг
Годовая программа 5000 шт.
Такт выпуска 48 минут, принимаем 50 минут.
Производство серийное
Режим работы двухсменный.
Фдр=4029 ч.
Вариант 1
Прокат - пруток Ø 10, L=50
Вариант 2
Штамповка на ГКМ (горяче-ковочный молот)
Себестоимость заготовок из проката: Sзаг = М + Соз, где
М- затраты на материал заготовки
Соз - технологическая себестоимость операции разрезки прутков.
где Сп-3 - приведённые затраты на рабочем месте, коп/час.
Сп-3 = 121 (3, стр.20)
Тшт = 2,5 мин.
где Q - вес заготовки
Q = 0,15 кг (см.выше)
q - вес детали
q = 0,1 кг.
S - цена 1 кг. Материала заготовки, руб/тонна
S = 25000 р/т- 25 р/кг.
Soтx = 2500 py6/T.
М = 0,15*20 - (0,15 - 0,1)*2500/1000 = 3 - 0,125 = 2,875 руб.
Пруток необходимо обрабатывать до той же формы, что и штамповка: обработка производится на токарном станке.
Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений
Ен = 0,15 (3, стр.39)
Кс - удельные часовые вложения в станок
где Ц - стоимость станка
п3 - коэффициент загрузки станка
Ц = 32000р (3, стр.41)
Fпл = 6 м.кв
К3 - удельные часовые вложения в здание
где F - площадь станка в плане
F=f * kf
kf - коэффициент учитывающий дополнительную площадь проходов, проездов и т.д.
kf = 3 (3, стр.43)
f - площадь станка в плане
f = 6 м.кв.
F = 6*3 = 18
Сз - основная и пополнительная з/плата
Сз = Е Стф К Y
где Е – коэффициент, учитывающий дополнительную з/плату
7,6 % - на социальное страхование
30 % - на приработок за перевыполнение норм
9 % - на дополнительную з/плату
Е = 1,09*1,076*1,3 = 1,53 (3, стр.39)
Стф - часовая тарифная ставка
Стф = 60,6 (3, стр40, табл.2.14)
К – коэффициент, учитывающий работу наладчика
К =1,15 (3, стр.40)
У – коэффициент, учитывающий оплату за многостаночное обслуживание
У = 0,65 (3, стр.40)
Сз = 1,53*60,6*1,15*0,65 = 69,31 коп/час
Счз =Сбпчз Кн
где Сбпчз - практические часовые затраты на базовом, рабочем месте
Сбпчз = 44,6 коп/час (3, стр.40)
Кн - коэффициент показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше чем аналогичные расходы цены базового станка
Кн = ((ЗЦ /1000) + 0,48 Ny + 0,54 Pm + 0,4 Рэ + N) * (1/1,28)
где Ц - балансовая стоимость станка
Ц = 32000
Ny - установленная мощность двигателя
Ny = 20 кВт
Pm и Рэ - категория ремонтной сложности механической и электрической частей
Pm = 35 (3, стр.42)
Рэ = 30 (3, стр.42)
N - часовые затраты на возмещение износа инструмента
N = 6,8 (3,стр.40,табл.2.15)
Кн = ((3*32000/1000) + 0,48*20 + 0,54*35 + 0,4*30 + 6,8) * (1/1,28) = 5,79
Кн = 5,79
Счз = 44,6*5,79 = 258,234 коп/час
Сиз = 69,31 + 258,234 + 0,15(1221,91 + 53,87) = 518,911 коп/час
Технологическая себестоимость операции механической обработки Со
кв - коэффициент выполнения норм
С = 1,3
Тшт = 28 мин
Определим себестоимость Варианта 1 получения заготовки
Ci = Со + М = 2,875 + 18,63 = 764,68 коп.
Определим себестоимость Варианта 2
Sзат = (Ci*Q*Kt*Kc*Kb*Km*Kh) - (Q - q) Sotx
где Ci - стоимость 1 тонны штамповки на ГКМ
Ci = 373 руб/тонну = 0,373 руб/кг (3, стр.37)
Q - вес заготовки
Q = 0,2 кг.
q - вес детали
q = 0,l кг.
Кт - коэффициент точности штамповок
Кт=1 (3, стр.37)
Км - коэффициент марки материала
Км =1,13 (3, стр.37)
Кс=1 (3, стр.38, табл.2.12)
Кв = 0,79 (3, стр.38, табл.2.12)
Rh=l (3, стр.38, табл.2.13)
Sотх - цена 1 тонны отходов
Sотх = 2500 рублей/тонну
SзarII = (0,373 - 0,2*l*l*0,79*l,13*l) - (0,2 - 0,l)*(25/1000) = 0,19 руб.
CII = SзarII= 19 коп.
Определим приведённую годовую экономию.
Эг = (764,68 - 724,22)5000/100 = 2023ру6
Из вышеприведённых расчётов видно, что вариант 1 (пруток) наиболее оптимальный. Поэтому наиболее целесообразно в качестве заготовок использовать прокат - пруток Ø 10 L=50.