Условие на прочность выполняется.
Рассчитываем ушко на сдвиг. Необходимо выполнение условия:
(3.26)где
– допускаемое напряжение, МПа, = 60 МПа;F – площадь поперечного сечения ушка, м2.
Площадь поперечного сечения ушка найдем по формуле:
(3.27)где d – диаметр ушка, м2.
Условие на сдвиг выполняется.
3.4.5 Расчет оси обоймы на срез и смятие
Рассчитаем на срез оси обойм поворотной трапеции.
Расчет производим аналогично произведённому ранее расчету осей тележки.
На рисунке 3.7 представлена схема расположения сил, действующих на оси.
Рисунок 3.7 - Схема сил, действующих на оси.
На оси действуют разнонаправленные перерезывающие силы F1 и F2, причем F1 = - F2.
Сила, действующая на верхнюю ось
F1 = ((Q / 2) · L1) / h,(3.28)
где, Q - приложенная к воронке сила, Н;
L1 – расстояние от точки приложения силы до центра оси, м;
h – расстояние между осями, м.
F1 = (( 100 / 2) · 0,986 ) / 0,1 = 493 Н
Напряжение среза определим по формуле
τср = F1 / F,
где, F – площадь опасного сечения, м
Так как ось имеет два опасных сечения, в знаменателе ставим две площади оси.
τср = 493 / 2 · 113 · 10-6 = 2,18 МПа
2,18 МПа < 60 МПа
Условие прочности на срез выполняется.
3.4.6 Расчет наиболее нагруженного сварного соединения пластина – втулка рисунок 3.8.
Рисунок 3.8 - Схема сил действующих в сварном соединении пластина – оси.
На данное стыковое соединение действует изгибающий момент М и силы F1и F2.
Так как шов стыковой условие прочности
где М - изгибающий момент, Н м;
W – момент сопротивления шва, м3;
F1- продольная сила, Н;
F – площадь сечения свариваемого участка, м2;
- максимально допустимое напряжение растяжения, МПа.Момент сопротивления шва;
W = а · б3 / 16,(3.30)
где, а и б – соответственно толщина и ширина привариваемой пластины, м.
W = 0,02 · 0,1333 / 16 = 2,94 · 10-6 м3
Изгибающий момент М
М = 1,15 · 100 = 115 Н м
Продольная сила
F1 = М / в ,
F1 = 115 / 0,133 =865 Н
Площадь сечения свариваемого участка
F = 0,133 · 0,02 = 2660 · 10-6 м2
39,1 + 0,33 = 39,43 МПа39,43 МПа ≤ 120 МПа
Условие прочности выполняется.
3.5 Технико - экономическая оценка конструкторской разработки
3.5.1 Расчет стоимости конструкции
Затраты на изготовление устройства для слива масла:
Ст = Сд + Сп + Сзп +Сн +Ср, (3.31)
где Сд– затраты на изготовление деталей на металлорежущих станках, руб.;
Сп – стоимость покупных материалов, руб.;
Сзп – затраты на заработную плату рабочим, занятым на сборке конструкции, руб.;
Сн – накладные расходы, руб.;
Ср– затраты на установку желоба и бака, руб.
Стоимость материалов необходимых на изготовление конструкции:
Ср = ∑ Qi Cкгi (3.32)
где Qi – масса какого-либо материала, требуемого для изготовления устройства, кг;
Скг – стоимость i-го материала за 1 кг, руб./ кг.
Ниже приведена таблица 3.1 стоимости материала необходимого для изготовления конструкции.
Таблица 3.1 - Стоимость материалов необходимых для изготовления устройства.
Наименование материала | Стоимость материала за 1 кг, руб/кг. | Масса необходимого для изготовления материала, кг. | Цена приобретаемого материала, руб. |
1 | 2 | 3 | 4 |
Круг 20 ГОСТ 7417-75 | 12,2 | 3,14 | 38,3 |
Круг 70 ГОСТ 7417-75 | 12,4 | 0,5 | 6,2 |
Круг 35 ГОСТ 7417-75 | 12,4 | 1,1 | 13,6 |
Круг 45 ГОСТ 7417-75 | 12,4 | 3,2 | 39,7 |
Круг 50 ГОСТ 7417-75 | 12,4 | 4,5 | 55,8 |
Круг 25 ГОСТ 7417-75 | 12,2 | 0,8 | 9,8 |
Труба 35×3,2 ГОСТ 2590-88 | 22,1 | 1,6 | 32,8 |
Труба 30×3,2 ГОСТ 2590-88 | 22,1 | 4 | 88,4 |
Полоса 7×20 ГОСТ 103- 76 | 24,2 | 1,1 | 26,6 |
Лист 100×200 ГОСТ 3864-68 | 21,5 | 10,4 | 223,6 |
Швеллер 6,5 П ГОСТ 8240-97 | 23,1 | 4,3 | 99,3 |
Швеллер 36 ГОСТ 8561-89 | 24,5 | 116 | 2842 |
Уголок 70×40 ГОСТ 535-88 | 14,2 | 22,1 | 622,0 |
Уголок 25×25 ГОСТ 8509-93 | 12,1 | 12,6 | 275,1 |
Уголок 25×16 ГОСТ 8510-86 | 14,5 | 8,9 | 203,7 |
Электроды Э - 42 | 58,1 | 6,4 | 378,8 |
Ср=38,3+6,2+13,6+39,7+55,8+9,8+32,8+88,4+26,2+223,6+99,3+2842+622+ +275,1+203,7+378,8=4955,3 руб.
Затраты на изготовление деталей на металлорежущих станках:
Сд = Спол + Смз, (3.33)
где Спол– полная зарплата рабочих, занятых изготовлением деталей на станках, руб.;
Смз– стоимость материалов заготовок, руб.
Полная заработная плата состоит из основной, дополнительной заработной платы и заработной платы, начисленной по социальной строке.
Спол= Сосн+ Сдоп+ Ссоц, (3.34)
где Сосн– основная зарплата рабочих, руб.;
Сдоп – дополнительная зарплата рабочих, руб.;
Ссоц – начисление по соцстроке, руб.
Основная зарплата,
Сосн = П ∙ Тш.к .∙ С4 ∙ Кд, (3.35)
где Тш.к.– штучно - калькуляционное время, ч;
С4 – часовая тарифная ставка по среднему разряду, руб./ ч.
Кд – коэффициент, учитывающий доплаты к основной зарплате, (Кд= 1,025).
П – число деталей в партии
Значение Тш.к. находят по формуле:
Тш. к.= Тп/з + Тшт, (3.36)
где Тпз – подготовительно-заключительное время, ч;
Тшт – штучное время, ч;
Тш. к = 4,36 + 18,4 = 22,76 ч
Тогда основная зарплата, руб.
Сосн= 1∙ 22,76∙ 29,7 ∙ 1,025 = 692,8 руб.
Дополнительная зарплата, руб.
Сдоп.= 0,2 ∙ Сосн , (3.37)
где Сосн – основная зарплата, руб.
Сдоп= 0,2 ∙ 692,8 = 138,5 руб.
Полная заработная плата:
Спол= 692,8 + 138,5 + 72,2 = 903,6 руб.
Стоимость материалов заготовок
См.з.= m ∙ Ц, (3.38)
где Ц - средняя цена 1 кг заготовок, руб.;
m - общая масса заготовок, кг.
См.з.= 12,47 · 34,58 = 431,2 руб.
Тогда затраты на изготовление деталей на станках:
Сд = 903,6+ 431,2 = 1334,8руб.
Стоимость покупных изделий:
Сп = Сшл+Сх+ Сг+Сш+Сб+ Со + Ск+ С отв+ Стр+ Сшп + Сподш , (3.39)
где Сшл– стоимость шлангов, руб.;
Сх– стоимость хомутов, руб.;
Сг– стоимость гаек, руб.;
Сш– стоимость шайб, руб.;
Сб– стоимость болтов, руб.;
Со–стоимость осей, руб.;
Ск– стоимость колец, руб.;
Сотв– стоимость отводов, руб.;
Стр- стоимость тройника, руб.;
Сшп–стоимость шплинтов, руб.;
Сподш– стоимость подшипников, руб.
Сп = 115+60 +130+15+18+21+6+ 45+ 22 + 5 + 412 = 849 руб.
Заработная плата рабочим, занятым на сборке конструкции:
Сзп= Сосн + Сдоп + Ссоц. (3.40)
Основную зарплату рассчитаем по формуле:
Сосн = (Тсб / Рч ) / Сч· К, (3.41)
где Тсб – трудоемкость сборки, чел.-ч;
Сч – часовая тарифная ставка, руб./ч.;
К – коэффициент учитывающий доплаты;
Рч – количество человек занятых на сборке и установке конструкции, чел.
Сосн = (40 / 2) · 62,2 · 1,025 = 1271 руб.
Дополнительная заработная плата по формуле (3.37):
Сдоп= 0,2 ∙ 1271 = 254,2 руб.
Полная заработная плата (3.34):
Сзп = 1271 + 254,2 + 372,1 = 1897,3 руб.
Накладные расходы
Сн = (Сзп+Спол) R/ 100, (3.42)
где R – общепроизводственные накладные расходы, R= 17%.
Сн = ( 1897,3 + 993,2)∙17/100 = 491,4 руб.
Окончательно затраты на изготовление и установку устройства для слива масла:
Ст = 1334,8 + 849 + 1897,3+ 491,4 + 4955,3 = 9527,8 руб.
3.5.2 Расчет технико-экономических показателей
эффективности конструкции
За исходный вариант принята установка для слива масла с использованием сливной воронки, балансовая стоимость 12173,6 руб.
Определяем часовую производительность полного обслуживания при выполнении смазочно - заправочных операций по формуле:
WЧ = 60 · t / Tц , (3.43)
где t – коэффициент использования рабочего времени смены. t = 0,6...0,95;
Тц – время одного рабочего цикла, мин.
Для базового варианта:
WЧ0 = (60 · 0,7) / 106.7 = 0,39 ед./ч.
Для нового варианта:
WЧ1 = (60 · 0,7) / 74.7 = 0,56 ед./ч.
Рассчитаем металлоемкость процесса по формуле:
Ме = G / (WЧ · Тгод · Тсл), (3.44) где G – масса конструкции с учетом рельс, кг;
Тгод – годовая загрузка конструкции, ч;
Тсл – срок службы, лет.
Для базового варианта:
Ме0 = 80,2/ (0,39 · 386 · 7) = 0,076 кг/ед.
Для нового варианта:
Ме1 = 201,3/ (0,56 · 386 · 7) =00,133 кг/ед.
Фондоемкость процесса вычислим по формуле:
Fe = СБ / (WЧ · Тгод) , (3.45)
где СБ – балансовая стоимость механизма, руб.