Из фильтров через соединительный патрубок сжатый воздух поступает к редуктору- регулятору давления, по манометру которого контролируется давление ( при необходимости давление регулируется: заворачиванием ручки по часовой стрелке- давление увеличивается, отворачиванием- давление уменьшается). Из редуктора-регулятора воздух под необходимым давлением 0,4- 0,6 МПа поступает через удлинительные шланги к пистолету-краскораспылителю. Струя сжатого воздуха проходит через пистолет- краскораспылитель, увлекая из бачка разбавленный до требуемой вязкости материал (при окраске - эмаль; при антикоррозийной обработке - противокоррозионный состав). Нажатием курка пистолета-распылителя, регулируется количество подаваемого материала. Затем материал поступает в распылитель: в режиме окраски - распылителем пистолета; в режиме антикоррозионной обработки - малогабаритной распыляющей головкой.
Материалы для обработки см. приложение.
4.4 Расчет основных элементов конструкции.
Расчет пружин.
Проектируем статически нагруженную пружину сжатия по заданной рабочей характеристики. Предварительная нагрузка пружины при установке в прибор Р1= 2,5 Н, максимальная рабочая нагрузка Р2= 3 Н, предельная нагрузка, при которой происходит посадка винтов Р3== 1,1Р2; осадка пружины при изменении нагрузки от Р1 до Р2=25мм.
При статической нагрузке принимаем пружину 1 класса (полагая, что диаметр проволоки будет не свыше 3 мм ) 1-горазряда. Выбираем допускаемое напряжение. Принимаем Бв=2600 Н/мм2 см [21].
[r]=0,4* Бв=0,4*2600=1040 Н/мм2 (4.3)
Задаваясь индексом пружины С=12 находим требуемый диаметр проволоки:
d= г*8*Р*С/П[г]; (4.4)
где г=4*с+2/4*с-3=4* 12+2/4*12-3= 1,1
d= 1,1*8*3*12/3,14*1040=0,6
Принимаем d=0,6 мм, тогда средний диаметр пружины будет равен
До=с*d=7,2 мм (4.5)
Определяем число рабочих витков пружины. Нагрузка, соответствует осадке равна Р=РЗ-Р1=3-2,5=0,5 Н
n =G*d/8*P*c3 (4.6)
где G - модуль сдвига, для стали принимаем
0=8*104
n=8* 104*25*0,6/8*0,5* 123=6,2 - полное число витков:
n1=n+1,5=6,2+1,5=7,7
Шаг пружины в свободном состоянии рассчитывается по формуле:
t=d+l/n+Sp (4.7)
где l= L* Р2/Р2+Р1== 25*3/3-2,5=37,5
Задаваясь индексом пружины С=12 находим требуемый диаметр проволоки:
Sp=0,l*d= 1*0,6=0,06 мм - зазор между витками при нагрузке Р2
t= 0,6 +37,5/7,7+0,06=5,5 мм
Высота пружины при полном сжатии (при посадке витка на виток)
Hв=(nl-0,5)*d-(7,7-0,5)*0,6=4,32мм
Высота пружины в свободном состоянии рассчитывается по формуле:
Ho=H3+n(t-d)-4,32+6,2*(5,5-0,6)=34,7мм
Отношение Но/До=34,7/7=4,8>2,6
Следовательно, для исключения опасности потери пружины ее нужно смонтировать в гильзе или оправе.
Расчет резьбового соединения.
Определяем, силу Fзат. которую необходимо приложить к гайке при завинчивании до появления в стержне болта напряжений, равных пределу текучести ST=200 МПа (сталь 10). Определяем также напряжение сжатия сж и среза r в резьбе. Длину ручки стандартного ключа в среднем принимаем L=15*d.
Коэффициент трения в резьбе и на торце гайки f=0,15. Используя таблицы стандартов, находим для расчетов размеры. см[21].
Эквивалентное напряжение в стержне болта :
Sэк=l,3*Fзaт/[(n/4)*d2] £ [s] (4.8)
Из формулы 4.5 находим Fзат
Fзат=p*d1/(4*1,3); (4.9)
где d1 - внутренней резьбы для болта с размерами резьбы М 8 d1 =7,10б
Sэк- 1,3, см [21].
Fзат=3,14*7,106 *200/(4* 1,3)=6858,2 Н
Момент завинчивания определяется по формуле:
Tзав=0,5*Fзав*d2(Дcp/d2)*f+tg(fпp+p) (4.10)
где: d2 - средний диаметр резьбы, М8=7,470
Дcp=0,5*(l,8+8)=4,9мм
Fnp - приведеный коэффициент трения в резьбе
fnp=f/cos у для метрической резьбы у =30
fnp=0,15/cos30 - угол подъема резьбы; =235
p=arctg fnp=9 50, см [21].
Тзав=0,5* 6858,2*7,470*(4,9/7,470)*0,I5+tg(235+950)=8,7 Н*м
Находим силу Fk приложенную к ключу с длиной плеча L= 15*d=15*8=120мм
Fк=54,6 Н
Выигрыш в силе Fзат/Fк= 6858,2/54,6=65,7 раза
Напряжения в резьбе рассчитываются по формуле:
SСМ= Fзат/H*d2*Z<[s]cм = 250 МПа
где Z - число рабочих витков,Z=5
SСМ = 12340/3,14* 10,863*5=77 МПа<[§см]
Напряжение на срез резьбы рассчитывается по формуле:
г = Fзат/H*d1*H*K*Km < [r]
где Н - высота гайки, глубина завинчивания
К - коэффициент полноты резьбы К=0,87см[21]
Km - коэффециент неравномерности нагрузки по виткам резьбы
Km =0,6 ...0,7см [21]
r= 12340/3,14*10,106*0,87*0,6=75 МПа
Результаты расчетов для винтов Мб проводим аналогично, результаты. расчетов заносим в таблицу 4.1
Таблица 4.1.
Параметры резьб.
| Силовые параметры при затяжке болтов, до напряжения в стержне болта 5= 200 мПа | Мб | М8 |
| Сила затяжки Fзат, Н | 2900 | 6858,2 |
| Момент завинчивания Тзав, Н*м | 3,5 | 8,7 |
| Сила необходимая для завинчивания, Fk, Н | 39 | 54,6 |
| Выигрыш в силе, Fзат/Fk | - | 65,7 |
| Напряжения сжатия в резьбе , см, МПа | 64 | 77 |
| Напряжение среза в резьбе г,мПа | 72 | 75 |
4.5 Технико-экономическая оценка конструкторской разработки.
Для технико-экономической оценки определяем затраты на изготовление конструкций, срок окупаемости капитальных вложений, годовой экономический эффект и основные технико-экономические показатели.
Затраты на изготовление конструкций подсчитываем по формуле: см [21]
Сц. ков=Ск+Сод+Сп.д+Ссб,н+Соп. (4.11)
где: Ск - стоимость изготовления корпусных деталей, руб.
Сод - стоимость изготовления оригинальных деталей, руб.
Сп.д - цена покупных деталей, руб. Сп.д-1670руб.
Себ.н - заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке конструкций,руб.
Coп - общепроизводственные, накладные расходы на изготовление конструкций,руб.
Стоимость изготовления корпусных деталей определяем по формуле:
см [14]
Ск=Qк*Скд (4.12)
где Qк- масса материала израсходованного на изготовление конструкции, кг, qк= 0,2 кг
Скд - средняя стоимость 1 кг готовых деталей, руб/кг.
Принимаем Скд =21,2 руб/кг.
Ск=0,2* 21,2=4,24 руб.
Затраты на изготовление оригинальных деталей определяем по формуле:
Сод=Спр.н+Сн (4.13)
где: Спр.н - заработная плата производственных рабочих, занятых на изготовлении оригинальных деталей, руб.
Спр.н =t*Cr*Kt
где:Cr - часовая тарифная ставка рабочих, руб.
t - трудоемкость изготовления оригинальных деталей, чел*час
Kt - коэффициент, учитывающий доплаты к основной зарплате,
К=1,03 см[14]
Спр.н=4* 17,75* 1,03=73,13 руб.
Дополнительная зарплата рассчитывается по формуле:
СД1=(5...12) Спр.н/100 (4.14)
СД1=9*73,13/100=6,58 руб.
Начисления: по социальному страхованию рассчитываются по формуле:
Ссоц=26,1*Спр/100; (4.15)
где: 26,1 - процентная ставка отчислений по социальному страхованию.
Ссоц=26,1* 73,13/100=19,08 руб.
Полная заработная плата при изготовлении оригинальных деталей составит:
Спр.н1=Спр.н+СД1+Ссоц (4.16)
Спр.н1=73,13+6,58+19,08 =98,79 руб.
Стоимость материала заготовок для изготовления оригинальных деталей определяются по формуле,
Сн==Ц1*О3 (4.17)
где: Ц1 - цена килограмма заготовки, руб Ц1 =32 руб
Оз - масса заготовок, кг О3=0,1 кг
Сн=32*0,1=3,2 руб
Поставим данные в формулу 4.13.
Сод=73,13+3,2=76,33 руб
Основную заработную плату производственных рабочих, занятых на сборке конструкции, рассчитываем по формуле:
Ссб=Тсб*Сч*Кt (4.18)
где Тсб - нормативная трудоемкость на сборку конструкции, чел*час
Тсб-Кс*tсб
Кс=1,08 - коэффициент учитывающий соотношение между полным и оперативным временем сборки.
tc6 - трудоемкость сборки составных частей конструкции, cм |14]
t сб = 0,8 чел.*чае
Тcб = 1,08*0,8 = 0,86 чел*час
Сч - часовая ставка рабочих,руб
Сч= 4,38 руб
Kt - коэффициент учитывающий доплаты к основной зарплате:
Kt= 1,25...1,30 примем 10=1,28
Сcб = 0,86*4,38*1,28 = 4,82 руб.
Дополнительная заработная плата:
Сд.сб = (5...12)*Ссб/100 = 7*4,82/100 = 0,33 руб
Начисления по социальному страхованию
С соц.сб=26,1*4,82/100= 1,25 руб.
где: 26,1 - процентная ставка отчислений по социальному страхованию.
Полная заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке конструкций составит
Ссб.н = Ссб+Сд.сб+Ссоц = 4,82 + 0,33 +1,25 = 6,4 руб.
Общепроизводственные расходы на изготовление конструкции определяется по формуле:
Coп = (Сод+Ссб.н)* 14,2/100; (4.19)
где: 14,2- процентная ставка от основной заработной платы
Соп =(76,33+6,4) *14,2/100= 11,75 руб.
Значения подставим в формулу 4.11
Сц.кон = 4,24+76,33+1670+6,4+11,75 = 1768,72 руб.
В соответствии с типовыми нормами времени, трудоемкость антикоррозийной обработки составляет 4,26 часа, см. [14]. При использовании предлагаемого приспособления затраты времени снижаются до 2,7 часа.
Определяем рост производительности труда в процентах
Пт=[(Т1/Т2)-1]*100 (4.20)
где Т1 иТ2 - затраты времени на антикоррозийную обработку
Пт =[(4,26/2,7) –1]*100 = 57,8%
Экономия времени при обработке составляет:
1.Удельная Эуд = 4,26 -2,7 = 1,56 часа
2.На годовой объем работ при годовой программе обработки Nr = 35 ед.
Эгод = Эуд * Nr = 1,56 * 35 = 54,6 часа
В том случае если тарифный разряд оплаты труда по существующей технологии и с применением приспособления останется неизменным, годовую экономию средств можно узнать из расчета на основе годовой экономии времени. Годовая экономия средств в данном случае сложится из экономии на оплату труда с начислением за 54,6 часа, уменьшенной на сумму затрат на амортизацию, текущий ремонт приспособления
Эг=Эз.п-(Са+Стр) (4.21)
где: Эз.п - годовая экономия по оплате труда с начислением
Эз.п= 54,6*( 102,82+6,4+11,75) = 6604,96 руб.
Са - размер амортизационных отчислений, берётся в размере 10% от стоимости приспособления, руб
Са=Сц.кон* 10/100=1768,72 * 10/100=176,9руб.
Стр - затраты на текущий ремонт приспособления, берется в размере 7% от стоимости приспособления, руб
Стр = 1768,72 *7/100 =123,8 руб.
Подсчитаем годовую экономию
Эг = 6621,89 - (176,9+123,8) = 6321,19 руб.
Определяем эффективность капитальных вложений.
Срок окупаемости:
Ог=К/Эг; (4.22)
где К = Сц.кон
Oг= 1768,72 /6321,19= 0,28 года
Коэффициент эффективности капитальных вложений
Эс = Эг/К = 6321,19/1768,72= 3,57