6.4 Розрахунок вала на кручення

Умова міцності

_кр = М_кр/(0,2 · >d³) _кр], (6.2)

Де М_>кр – крутний момент,Н·мм;

D – діаметр валу, мм;

[_кр] –допускаемое напруга на крутіння, [_кр] = 12…20МПа (Н/мм²).

_кр = (400·10³)/(0,2·80³) = 4 12МПа

Умова виконується.

6.5 Розрахунок шліцьового з'єднання

Определим силу, діючу нашлиц

F = 2М _кр/(d··z·), (6.3)

Де М_кр – крутний момент,Н·мм;

D – діаметр валу, мм;

Z – число шлиців;

– коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження між шлицами, = 0,7…0,8.

F = (2 ·400·10³)/(80·14·0,75) = 952,4 М

Запишемо умова міцності на зминання

_див =F/(h·l) [_див], (6.4)

де l – довжина шліца, мм;

h – висота шліца, мм;

F – сила, діюча нашлиц, М.

[_див] –допустима напруга на зминання, [_див] = 100…140МПа (Н/мм²).

_див = 952,4/(4 · 130) = 1,83МПа 100МПа

Умова виконується.

6.6 Розрахунок шпонки на зминання

Умова міцності на зминання

_див = 2М _кр/( d_е·t ·l) [_див], (6.5)

Де М _кр – крутний момент,Н·мм;

d_е – діаметр валу електротормозного устрою, мм;

t – висота опору шпонки зі маточини, мм;

l – довжина шпонки, мм.

_див = (2 · 400 · 10³)/(108 · 6,4 · 100) = 11,57МПа 100МПа

Умова виконується.

Запишемо умова міцності на зріз

_порівн = 2М _кр/( d_е·b ·l) [_порівн], (6.6)

де [_порівн] –допустима напруга на зріз, [_порівн] = 60…90МПа;

d_е – діаметр валу електротормозного устрою, мм;

b – ширина шпонки, мм;

l – довжина шпонки, мм.

_порівн = (2·400·10³)/(108·28·100) = 2,6МПа 60МПа

Умова виконується.

6.7Техніко-економічна ефективність конструкторської розробки

6.7.1 Розрахунок маси і вартості конструкції

Маса конструкції визначається за формулою:

G = (G_до + G_р)·k, (6.7)

де G_до – маса сконструйованих деталей, вузлів і агрегатів, кг;

G_р – маса готових деталей, вузлів і агрегатів, кг;

K – коефіцієнт, враховує масу витрачених на виготовлення конструкції монтажних матеріалів, k = 1,05…1,15.

G₁ = (440 + 1000)·1,1 = 1584 кг

Для визначення вартості конструкції стенда застосуємо спосіб аналогії, де визначення балансову вартість нової конструкції виготовляють основі порівнянності маси за такою формулою:

З_б1 = (З_б0·G₁·I_ц·R)/G₀, (6.8)

де З_б0 – балансову вартість базової конструкції, крб.;

G₀ і G₁ – маса базової і будівництва нової конструкції відповідно, кг;

I_ц – коефіцієнт, враховує зміна цін досліджуваному періоді;

R– коефіцієнт, враховує здешевлення чи подорожчання нової конструкції залежно від труднощі з виготовленням, R = 0,95…1,05.

З_б1 = (300000·1584·1,5·1,05)/2000 = 374220 грн.

6.7.2 Розрахунок техніко-економічних показників ефективності конструкції і їх порівняння

Визначимо годинну продуктивність на стаціонарних роботах періодичної дії за формулою:

W_год = (60·t)/Т_ц, (6.9)

де t – коефіцієнт використання робочого дня зміни, t = 0,60…0,95;

Т_ц – певний час самого робочого циклу, хв.

а) базового варіанта:

W _ч0 = (60·0,6)/200 = 0,18 од./рік

б) для створення нового варіанта:

W _ч1 = (60·0,6)/160 = 0,23 од./рік

Розрахуєм енергоємність процесу з формулі:

Еге_е = N_e/W_год, (6.10)

де N_e – споживана конструкцією потужність, кВт.

а) Еге _е0 = 55/0,18 = 305,6кВт-ч/шт.

б) Еге _е1 = 55/0,23 = 239,1кВт-ч/шт.

Розчитуємо металлоємкість процесу з формулі:

М_е = G/(W_год·Т_рікТ_сл), (6.11)

де G – маса конструкції, кг;

Т_рік – річна завантаження стенда, год;

Т_сл – термін їхньої служби стенда, років.

а) М_е0 = 2000/(0,18 · 1820 · 10) = 0,61кг/шт.

б) М_е1 = 1584/(0,23 · 1820 · 10) = 0,38кг/шт.

Фондоємкість процесу обчислимо за такою формулою:

F_e =З_б/(W_год·Т_рік), (6.12)

де З_б – балансову вартість стенда, крб.

а) F_e0= 300000/(0,18 · 1820) = 915,75грн./шт.

б) F_e1 = 374220/(0,23 · 1820) = 893,98грн./шт.

Вираховуємо трудомісткість процесу:

Т_е = N_обсл./W_год, (6.13)

де N _обсл. – кількість обслуговуючого персоналу, чол.

а) Т_е0 = 2/0,18 = 11,1чел.-ч/шт.

б) Т_е1 = 2/0,23 = 8,7чел.-ч/шт.

Собівартість роботи знаходимо з висловлювання:

P.S =З_зп+З_е+З_рто+А+Пр, (6.14)

де З_зп – видатки оплату роботи з єдиним соціальним податком,грн./шт.

З _зп =z·Т_е·До_соц.

де z – годинна тарифна ставка робочих,грн./шт.;

До_соц. – коефіцієнт, враховує єдиний соціальний податок,

До_соц. = 1,356.

а) З _зп0 = 4,82 ·11,1·1,356 = 72,55грн./шт.

б) З _зп1 = 4,82 ·8,7·1,356 = 56,86грн./шт.

Витрати на ПММ також електроенергію визначимо за такою формулою:

З_е = Ц_компл·g_т + Ц_ое ·Еге_е, (6.16)

де Ц _компл. – комплексна ціна палива, грн./кг;

g_т – норма витрати палива,кг/шт.;

Ц_>ое – відпускна ціна електроенергії,грн./кВт-ч;

а) З_е0 = 10 · 20 + 1,60 · 305,6 = 688,96грн./шт.

б) З_е1 = 10 · 20 + 1,60 · 239,1 = 582,56грн./шт.

Витрати на: ремонт і технічне обслуговування стенда обчислюються за такою формулою:

З_рто = (З_б·М_>рто)/(100·W_год·Т_рік), (6.17)

де М _рто – норма витрат за помешкання і технічне обслуговування, %.

а) З _рто0 = (300000·8)/(100·0,18·1820) = 73,26грн./шт.

б) З _рто1 = (374220·8)/(100·0,23·1820) = 71,52грн./шт.

Амортизаційні відрахування знаходимо за такою формулою:

А = (З_б ·а)/(100·W_год·Т_рік), (6.18)

де а– норма амортизації, %.

а) А₀ = (300000 · 14,2)/(100 · 0,18 · 1820) = 130,04грн./шт.

б) А₁ = (374220 · 14,2)/(100 · 0,23 · 1820) = 126,94грн./шт.

Пр – інші витрати, Пр = 5…10 % від суми попередніх елементів.

Подставим все обчислені дані в формулу (6.14), й одержимо:

а) P.S₀ = (72,55 + 688,96 + 73,26 + 130,04)·1,05 = 1013,05грн./шт.

б) P.S₁ = (56,86 + 582,56 + 71,52 + 126,94) · 1,05 = 879,77грн./шт.

Рівень наведених витрат за роботу конструкції визначається за такою формулою:

З_ін = P.S + Є_зв·F_e, (6.19)

де Є_зв – нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень, Є_зв = 0,15.

а) З _пр0 = 1013,05 + 0,15 · 915,75 = 1150,41грн./шт.

б) З _пр1 = 879,77 + 0,15·893,98 = 1013,87грн./шт.

Річна економія в рублях визначається за такою формулою:

Еге_рік = (P.S₀ –P.S₁)·W_год1·Т_рік1, (6.20)

де Т_год1 – річна нормативна завантаження конструкції, год.

Еге_рік = (1013,05 – 879,77) · 0,23 · 1820 = 55791,01 грн.

>Рассчитаем річний економічний ефект за такою формулою:

Є_рік = Еге_рік – Є_зв·До_доп, (6.21)

де До_доп – додаткові капітальні вкладення, рівні балансову вартість конструкції, грн.

Є_рік = 55791,01 – 0,15·74220 = 44658,01 грн.

Термін окупність додаткових капітальних вкладень:

Т_прибл = З _б1/Еге_рік, (6.22)

Т_прибл = 374220/55791,01 = 6,7 років

Вичислим фактичний коефіцієнт ефективності додаткових вкладень:

Є_еф = Еге_рік/З_б1= 1/Т_прибл, (6.23)

Є_еф = 55791,01/374220 = 0,16

Усе вище наведені числові дані зведені в таблицю 6.1.

Все вищенаведені числові дані зведені в таблицю 6.1.

Таблиця 6.1.Технико-економические показники ефективності конструкції.

Показник	Числові значення показника
	Для базового варіанта	Для нового варіанта
1	2	3
1. Вартість конструкції, грн.	300000	374220
2. Час робочого циклу, хв.	200	160
3. Годинна продуктивність, год./рік	0,18	0,23
4. Енергоємність процесу,кВт-ч/шт.	305,6	239,1
5.Металлоемкость процесу,кг/шт.	0,61	0,38
6.Фондоемкость процесу,грн./шт.	915,75	893,98
7. Трудомісткість процесу,чол.-ч/шт.	11,1	8,7
8. Витрати на оплату праці,грн./шт.	72,55	56,86
9. Витрати на ПММ також електроенергію,грн./шт.	688,96	582,56
10. Витрати на: ремонт і технічне обслуговування конструкції,грн./шт.	73,26	71,52
11. Амортизаційні відрахування,грн./шт.	130,04	126,94
12. Собівартість роботи,грн./шт.	1013,05	879,77
13. Рівень наведених витрат за роботу конструкції,грн./шт.	1150,41	1013,87
14. Річна економія, грн.	-	55791,01
15. річний економічний ефект, грн.	-	44658,01
16. Термін окупності, років	-	6,7
17. Коефіцієнт ефективності додаткових вкладень	-	0,16