Расчет вала на кручение

6.4 Расчет вала на кручение

Условие прочности

τ_кр = М_кр/(0,2 · d³) ≤ [τ_кр], (6.2)

где М_кр – крутящий момент, Н·мм;

d – диаметр вала, мм;

[τ_кр] – допускаемое напряжение на кручение, [τ_кр] = 12…20 МПа (Н/мм²).

τ_кр = (400 · 10³)/(0,2 · 80³) = 4 ≤ 12 МПа

Условие выполняется.

6.5 Расчет шлицевого соединения

Определим силу, действующую на шлиц

F = 2М_кр/(d · z · ψ), (6.3)

где М_кр – крутящий момент, Н·мм;

d – диаметр вала, мм;

z – число шлиц;

ψ – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между шлицами, ψ = 0,7…0,8.

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

Запишем условие прочности на смятие

 σ_см = F/(h · l) ≤ [σ_см], (6.4)

где l – длина шлица, мм;

h – высота шлица, мм;

F – сила, действующая на шлиц, Н.

[σ_см] – допускаемое напряжение на смятие, [σ_см] = 100…140 МПа (Н/мм²).

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

Условие выполняется.

6.6 Расчет шпонки на смятие

Условие прочности на смятие

σ_см = 2М_кр/(d_э · t · l) ≤ [σ_см], (6.5)

где М_кр – крутящий момент, Н·мм;

d_э – диаметр вала электротормозного устройства, мм;

t – высота сопротивления шпонки со ступицы, мм;

l – длина шпонки, мм.

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

Условие выполняется.

Запишем условие прочности на срез

τ_ср = 2М_кр/(d_э · b · l) ≤ [τ_ср], (6.6)

где [τ_ср] – допускаемое напряжение на срез, [τ_ср] = 60…90 МПа;

d_э – диаметр вала электротормозного устройства, мм;

b – ширина шпонки, мм;

l – длина шпонки, мм.

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

Условие выполняется.

6.7 Технико-экономическая эффективность конструкторской разработки

6.7.1 Расчет массы и стоимости конструкции

Масса конструкции определяется по формуле:

G = (G_к + G_г) · k, (6.7)

где G_к – масса сконструированных деталей, узлов и агрегатов, кг;

G_г – масса готовых деталей, узлов и агрегатов, кг;

k – коэффициент, учитывающий массу расходуемых на изготовление конструкции монтажных материалов, k = 1,05…1,15.

G₁ = (440 + 1000) · 1,1 = 1584 кг

Для определения стоимости конструкции стенда применим способ аналогии, где определение балансовой стоимости новой конструкции производится на основе сопоставимости массы по формуле:

С_б1 = (С_б0 · G₁ · I_ц · R)/G₀, (6.8)

где С_б0 – балансовая стоимость базовой конструкции, руб.;

G₀ и G₁ – масса базовой и новой конструкции соответственно, кг;

I_ц – коэффициент, учитывающий изменение цен в изучаемом периоде;

R – коэффициент, учитывающий удешевление или удорожание новой конструкции в зависимости от сложности изготовления, R = 0,95…1,05.

С_б1 = (300000 · 1584 · 1,5 ·1,05)/2000 = 374220 руб.

6.7.2 Расчет технико-экономических показателей эффективности конструкции и их сравнение

Определим часовую производительность на стационарных работах периодического действия по формуле:

 W_ч = (60 · t)/Т_ц, (6.9)

где t – коэффициент использования рабочего времени смены, t = 0,60…0,95;

Т_ц – время одного рабочего цикла, мин.

а) для базового варианта:

W_ч0 = (60 · 0,6)/200 = 0,18 ед./ч

б) для нового варианта:

W_ч1 = (60 · 0,6)/160 = 0,23 ед./ч

Рассчитаем энергоемкость процесса по формуле:

 Э_е = N_e/W_ч,  (6.10)

где N_e – потребляемая конструкцией мощность, кВт.

а) Э_е0 = 55/0,18 = 305,6 кВт-ч/ед.

б) Э_е1 = 55/0,23 = 239,1 кВт-ч/ед.

Рассчитаем металлоемкость процесса по формуле:

М_е = G/(W_ч · Т_год · Т_сл), (6.11)

где G – масса конструкции, кг;

Т_год – годовая загрузка стенда, ч;

Т_сл – срок службы стенда, лет.

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

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

Фондоемкость процесса вычислим по формуле:

F_e = С_б/(W_ч · Т_год), (6.12)

где С_б – балансовая стоимость стенда, руб.

а) F_e0 = 300000/(0,18 · 1820) = 915,75 руб./ед.

б) F_e1 = 374220/(0,23 · 1820) = 893,98 руб./ед.

Вычислим трудоемкость процесса:

Т_е = N_обсл./W_ч, (6.13)

где N_обсл. – количество обслуживающего персонала, чел.

а) Т_е0 = 2/0,18 = 11,1 чел.-ч/ед.

б) Т_е1 = 2/0,23 = 8,7 чел.-ч/ед.

Себестоимость работы находим из выражения:

S = С_зп + С_э + С_рто + А + Пр, (6.14)

где С_зп – затраты на оплату труда с единым социальным налогом, руб./ед.

С_зп = z · Т_е · К_соц., (6.15)

где z – часовая тарифная ставка рабочих, руб./ед.;

К_соц. – коэффициент, учитывающий единый социальный налог,

К_соц. = 1,356.

а) С_зп0 = 4,82 · 11,1 · 1,356 = 72,55 руб./ед.

б) С_зп1 = 4,82 · 8,7 · 1,356 = 56,86 руб./ед.

Затраты на ТСМ и электроэнергию определим по формуле:

С_э = Ц_компл. · g_т + Ц_оэ · Э_е, (6.16)

где Ц_компл. – комплексная цена топлива, руб./кг;

g_т – норма расхода топлива, кг/ед.;

Ц_оэ – отпускная цена электроэнергии, руб./кВт-ч;

а) С_э0 = 10 · 20 + 1,60 · 305,6 = 688,96 руб./ед.

б) С_э1 = 10 · 20 + 1,60 · 239,1 = 582,56 руб./ед.

Затраты на ремонт и техническое обслуживание стенда вычисляются по формуле:

С_рто = (С_б · Н_рто)/(100 · W_ч · Т_год), (6.17)

где Н_рто – норма затрат на ремонт и техническое обслуживание, %.

а) С_рто0 = (300000 · 8)/(100 · 0,18 · 1820) = 73,26 руб./ед.

б) С_рто1 = (374220 · 8)/(100 · 0,23 · 1820) = 71,52 руб./ед.

Амортизационные отчисления находим по формуле:

А = (С_б · а)/(100 · W_ч · Т_год), (6.18)

где а – норма амортизации, %.

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

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

Пр – прочие затраты, Пр = 5…10 % от суммы предыдущих элементов.

Подставим все вычисленные данные в формулу (6.14), и получим:

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

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

Уровень приведенных затрат на работу конструкции определяется по формуле:

С_пр = S + Е_н · F_e, (6.19)

где Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Е_н = 0,15.

а) С_пр0 = 1013,05 + 0,15 · 915,75 = 1150,41 руб./ед.

б) С_пр1 = 879,77 + 0,15 · 893,98 = 1013,87 руб./ед.

Годовая экономия в рублях определяется по формуле:

Э_год = (S₀ – S₁) · W_ч1 · Т_год1, (6.20)

где Т_год1 – годовая нормативная загрузка конструкции, ч.

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

Рассчитаем годовой экономический эффект по формуле:

Е_год = Э_год – Е_н · К_доп, (6.21)

где К_доп – дополнительные капитальные вложения, равные балансовой стоимости конструкции, руб.

Е_год = 55791,01 – 0,15 · 74220 = 44658,01 руб.

Срок окупаемость дополнительных капитальных вложений:

Т_ок = С_б1/Э_год, (6.22)

Т_ок = 374220/55791,01 = 6,7 лет

Вычислим фактический коэффициент эффективности дополнительных вложений:

Е_эф = Э_год/С_б1 = 1/Т_ок, (6.23)

Е_эф = 55791,01/374220 = 0,16

Все выше приведенные числовые данные сведены в таблицу 6.1.

Таблица 6.1. Технико-экономические показатели эффективности конструкции.

Похожие работы

Проектирование автопредприятия с детальной разработкой агрегатного участка

Скачать

69743

12

3

... ) и т. п. Перечень работ, выполняемых при ремонте агрегатов, весьма разнообразен и велик. Участок в большей степени специализирован на ремонт двигателей.. Годовой объем работ, выполняемых на агрегатном участке составляет Тагр.г. = 39835 чел-ч (см. проектную часть дипломного проекта). Число рабочих, занятых в агрегатном участке составляет 22 человека. К основному оборудованию относятся: ...

Сборка двигателя

Скачать

71677

3

2

... диаметра отверстия, например, нутромером с ценой депения до 0,01 мм. Для многих деталей требуются также измерения соосности, перпендикулярности и/или параллельности различных поверхностей. 3.4  Сборка двигателя При сборке двигателя детали протирают чистой тряпкой или салфеткой, продувают сжатым воздухом, а все трущиеся поверхности смазывают моторным маслом. Шпильки, пробки, штуцера, если их ...

Разработка ресурсосберегающих технологий и режимов на городском электрическом транспорте

Скачать

241230

29

12

... состава, введенным согласно закону «О городском пассажирском транспорте», договорных отношений между местными властями и транспортными предприятиями. 3. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ГОРОДСКОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТРАНСПОРТЕ 3.1. Регенерация масел Установки для регенерации отработанных масел и схемы технологического процесса Проводимые исследования кафедрой городского электрического транспорта ( ...

Проект вагонного участка по ремонту систем кондиционирования воздуха пассажирских вагонов

Скачать

77792

11

0

... рабочих 6 – 8 %, младшего обслуживающего персонала 2 – 3 %. 4 НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО УЧАСТКА ПО РЕМОНТУ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА 4.1 Работы, связанные с ремонтом систем кондиционирования воздуха В настоящее время в пассажирском вагонном депо работы, связанные с ремонтом систем кондиционирования воздуха выполняются в основном на открытых и временно ...