6.4 Розрахунок вала на кручення

Умова міцності

П кр = М кр /(0,2 В·d 3) в[Пкр],(6.2)

де М кр - Крутний момент, Н В· мм;

d - діаметр вала, мм;

[Пкр ]- Допустима напруга на кручення, [Пкр ] = 12 ... 20 МПа (Н/мм 2 ).

Пкр = (400 В· 10 3 )/(0,2 В· 80 3 ) =12 МПа

Умова виконується.

6.5 Розрахунок шліцьового з'єднання

Визначимо силу, що діє на шліц

F = 2 М кр /( d В·Z В·П), (6.3)

де М кр - Крутний момент, Н В· мм;

d - діаметр вала, мм;

z - число шліц;

П -коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження між шліцами, П =0,7 ... 0,8.

F = (2 В· 400 В· 10 3 )/(80В· 14 В· 0,75) = 952,4 Н

Запишемоумова міцності на зминання

Пѓ см = F /( h В· l ) [Пѓ см ], (6.4)

де l - Довжина шліца, мм;

h - висота шліца, мм;

F - сила, що діє нашліц, Н.

[Пѓ см ]- Допустима напруга на зминання, [Пѓ см ] = 100 ... 140 МПа (Н/мм 2 ).

Пѓ см = 952,4/(4 В· 130) = 1,83 МПа

Умова виконується.

6.6 Розрахунок шпонки на зминання

Умова міцності на зминання

Пѓ см = 2 М кр /( d е. В· t В· l ) ≤[ОЈ см ], (6.5)

де М кр - Крутний момент, Н В· мм;

d е. - діаметр вала електро тормозного пристрої, мм;

t - висота опору шпонки з маточини, мм;

l - довжина шпонки, мм.

Пѓ см = (2 В· 400 В· 10 3 )/(108 В· 6,4 В· 100) = 11,57 МПа

Умова виконується.

Запишемо умова міцності на зріз

Пср = 2 М кр /( d е. В· b В· l ) (6.6)

де [Пср ]- Допустима напруга на зріз, [Пср ] = 60 ... 90 МПа;

d е. - діаметр вала електро тормозного пристрої, мм;

b - ширина шпонки, мм;

l - довжина шпонки, мм.

П„ ср = (2 В· 400 В· 10 3 )/(108 В· 28 В· 100) = 2,6 МПа

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 г ) В· k , (6.7)

де G до - Маса сконструйованих деталей, вузлів і агрегатів, кг;

G г - маса готових деталей,вузлів і агрегатів, кг;

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

G 1 = (440 + 1000) В· 1,1 =1584 кг

Для визначення вартості конструкції стенду застосуємо спосіб аналогією, девизначення балансової вартості нової конструкції проводиться на основі порівнянності маси за формулою:

З б1 = ( З б0 В· G 1 В· I ц В· R )/ G 0 ,(6.8)

де З б0 - Балансова вартість базової конструкції, грн..;

G 0 і G 1 -маса базової і нової конструкції відповідно, кг;

I ц - коефіцієнт,враховує зміну цін у досліджуваному періоді;

R - коефіцієнт,враховує здешевлення або подорожчання нової конструкції в залежності відскладності виготовлення, R = 0,95 ... 1,05.

З б1 = (300000 В· 1584 В· 1,5В· 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 ч = (60 В· t )/ Т ц ,(6.9)

де t - Коефіцієнт використання робочого часу зміни, t = 0,60 ... 0,95;

Т ц - час одного робочого циклу, хв.

а) для базового варіанту:

W ч0 = (60 В· 0,6)/200 = 0,18од./год

б) для нового варіанти:

W ч1 = (60 В· 0,6)/160 = 0,23од./год

Розрахуємо енергоємність процесу за формулою:

Е е = N e / W ч ,(6.10)

де N e - Споживана конструкцією потужність, кВт.

а) Е е0 = 55/0, 18 = 305,6 кВт-ч/ед.

б) Е е1 = 55/0, 23 = 239,1 кВт-ч/ед.

Розрахуємо металоємність процесу по формулі:

М е = G /( W ч В· Т рік В· Т сл ), (6.11)

де G - Маса конструкції, кг;

Т рік - річна завантаження стенду, ч;

Т сл - термін служби стенду,років.

а) М е0 = 2000/(0,18 В· 1820 В· 10) = 0,61 кг/од.

б) М е1 = 1584/(0,23 В· 1820 В· 10) = 0,38 кг/од.

Фондомісткість процесу обчислимо за формулою:

F e = З б /( W ч В· Т рік ), (6.12)

де З б - Балансова вартість стенду, руб.

а) F e0 = 300000/(0,18 В· 1820) = 915,75 грн./Од.

б) F e1 = 374220/(0,23 В· 1820) = 893,98 грн./Од.

Обчислимо трудомісткість процесу:

Т е = N обсл. / W ч ,(6.13)

де N обсл. - Кількість обслуговуючого персоналу, чол.

а) Т е0 = 2/0, 18 = 11,1 чол.-ч/ед.

б) Т е1 = 2/0, 23 = 8,7 чол.-ч/ед.

Собівартість роботи знаходимо з виразу:

... S = З зп + З е. + З рто + А + Пр , (6.14)

де З зп - Витрати на оплату праці з єдиним соціальним податком, грн./Од.

З зп = z В· Т е В· К соц. , (6.15)

де z - Годинна тарифна ставка робітників, грн./Од.;

К соц. - коефіцієнт,враховує єдиний соціальний податок,

К соц. = 1,356.

а) З зп0 = 4,82 В· 11,1 В· 1,356 = 72,55 грн./Од.

б) З зп1 = 4,82 В· 8,7 В· 1,356 = 56,86 грн./Од.

Витрати на ТСМ і електроенергію визначимо за формулою:

З е. = Ц компл. В· G т + Ц ое В· Е е , (6.16)

де Ц компл. - Комплексна ціна палива, грн./Кг;

g т - норма витрати палива,кг/од.;

Ц ое - відпускна ціна електроенергії, грн./кВт-год;

а) З е0 = 10 В· 20 + 1,60 В· 305,6 = 688,96 грн./Од.

б) З Е1 = 10 В· 20 + 1,60 В· 239,1 = 582,56 грн./Од.

Витрати на ремонт і технічне обслуговування стенду обчислюються за формулою:

З рто = ( З б В· Н рто )/(100 В· W ч В· Т рік ),(6.17)

де Н рто - Норма витрат на ремонт і технічне обслуговування,%.

а) З рто0 = (300000 В· 8)/(100 В· 0,18 В· 1820) = 73,26 грн./Од.

б) З рто1 = (374220 В· 8)/(100 В· 0,23 В· 1820) = 71,52 грн./Од.

Амортизаційні відрахування знаходимо за формулою:

А = ( З б В· А )/(100 В· W ч В· Т рік ), ( 6.18)

де а - Норма амортизації,%.

а) А 0 = (300000 В· 14,2)/(100 В· 0,18 В· 1820) = 130,04 грн./Од.

б) А 1 = (374220 В· 14,2)/(100 В· 0,23 В· 1820) = 126,94 грн./Од.

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

Підставимо всі обчислені дані в формулу (6.14), і отримаємо:

а) S 0 = (72,55 + 688,96 + 73,26 + 130,04) В· 1,05 = 1013,05 руб./Од.

б) S 1 = (56,86 + 582,56 + 71,52 + 126,94) В· 1,05 = 879,77 грн./Од.

Рівень приведених витрат на роботу конструкції визначається за формулою:

З пр = S + Е н В· F e , (6.19)

де Е н - Нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень, Е н = 0,15.

а) З пр0 = 1013,05 + 0,15 В· 915,75 = 1150,41 грн./Од.

б) З Пр1 = 879,77 + 0,15 В· 893,98 = 1013,87 грн./Од.

Річна економія в гривнях визначається за формулою:

Е рік = ( S 0 - S 1 ) В· W ч 1 В· Т рік 1 , (6.20)

де Т рік1 - Річна нормативна завантаження конструкції, ч.

Е рік = (1013,05 - 879,77) В·0,23 В· 1820 = 55791,01 грн.

Розрахуємо річний економічний ефект за формулою:

Е рік = Е рік - Е н В· К доп , (6.21)

де К доп - Додаткові капітальні вкладення, рівні балансової вартості конструкції,руб.

Е рік = 55791,01 - 0,15 В·74220 = 44658,01 грн.

Термін окупність додаткових капітальних вкладень:

Т ок = З б1 / Е рік ,(6.22)

Т ок = 374220/55791, 01 = 6,7років

Обчислимо фактичний коефіцієнт ефективності додаткових вкладень:

Е еф = Е рік / З б1 = 1/ Т ок , (6.23)

Е еф = 55791,01/374220 = 0,16

Все вищенаведені числові дані зведені в таблицю 6.1.

Таблиця 6.1.Техніко-економічні показники ефективності конструкції.

Показник

Числові значення

показника

Для базового варіанту

Для нового

варіанти