Разработка поточных технологических линий обслуживания животных для ферм крупного рогатого скота (стр. 9 из 12)

где К_φ – коэффициент угла наклона линии центров звездочек к горизонт К_φ =1

К_т – коэффициент температуры окружающей среды, Кт =1

К_γ - ккоэффициент ударности, учитывающий характер нагрузки,

К_γ=1,01 [15. с. 85]

Передаточное число цепной передачи U =1, т.к. число оборотов звездочек равны между собой.

Вращающий момент цепной передачи определяется по формуле :[15. с. 83]

M=9550*N/n (3.11.)

М=9550*4/10,5=3351Нм

Полезное усилие, передаваемое цепью рассчитывается по формуле:

Р=1000 N/ υ (3.12.)

Р=1000*4/0,18=22 кН

Проверочный расчет привода транспортера проводится по формуле:

N_ов=КРυ/102h_т, (3.13.)

где К – коэффициент, учитывающий сопротивление от натяжения на

приводной звездочке, К=1,1 [4. С. 401]

N_ов=1,1*1630*0,18/102*0,8=3,6кВт

Для привода данного транспортера принимается электродвигатель, входящий в комплект поставки транспортера [26. С.5]

1. Для горизонтального транспортера электродвигатель 4а 112МВБСУ1 исп. 1М3081 ТУ16 –510.536-79 мощность 4 кВт с частотой вращения 16,7 с^-1 (1000об/мин);

2. Для наклонного транспортера элетродвигатель 4А80В4БСУ1 исп. 1М3081 ТУ16-510.375-79 мощностью 1,5 кВт с частотой вращения 25 с^-1 (1500 об/мин)

Передаточное число привода горизонтального транспортера 71,4 наклонного – 27,85.

3.6. Расчет на прочность скребка и вала устройства для

очистки стойл

3.6.1. Расчет скребка. Исходные данные:

1. материал скребка капрон ТУ-6-0-6-309-70

2. площадь поперечного сечения скребка, м² 1,2*10^-3

3. допустимое напряжение на изгибе, Н/м² 3924*10⁴

4. предел прочности, Н/м² 8829*10⁴

5. сила сопротивления навоза скребка, Н 103

Скребок работает на изгиб. Условие прочности при изгибе имеет следующий вид:

ζ = М/W_x ≤ [ζ ]_u, (3.14.)

где ζ – напряжение, возникающее в поперечном сечении скребка под

действием силы сопротивления навоза, Н/м²;

М – максимальный изгибающий момент, Нм;

[ζ ]_u – допустимое напряжение на изгиб для капрона, Н/м²;

W_x – момент сопротивления поперечного сечения скребка относительно

нейтрального слоя, м⁴ (рис3.7)

W_x=ав²/6, (3.15.)

где а – ширина поперечного сечения скребка, м;

в – высота поперечного сечения скребка, м.

W_x=0,01*0,12²/6=2,4*10^-5 м⁴

Рис.3.7 Поперечное сечение Рис.3.8. Схема действия силы

скребка . сопротивления навоза.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

М=Р*L, (3.16.)

где Р – сила сопротивления навоза скребку, Н;

L – плечо, на котором действует сила, м (рис.3.8).

М=103*0,6=61,8Нм

ζ =61,8/2,4*10^-5=257,5*10⁴ Н/м²

ζ < [ζ]_u 257,5*10⁴ < 3924*10⁴

Условия прочности выдержано.

Коэффициент запаса прочности при изгибе определяется по формуле:

К= ζ/[ζ]_u, (3.17.)

где ζ – предел прочности при изгибе для капрона, Н/м².

К =8829*10⁴/3924*10⁴=2,2

Коэффициент гарантии определяется по формуле:

п=Т*К*Э*М, (3.18)

где Т- технологический коэффициент учитывающий специфику

технологического процесса изготовления детали,

Т=Т₁*Т₂*Т₃ (3.19.)

Т₁ – учитывает метод формирования детали,Т₁ = 1,10;

Т₂ – учитывает способ отверждения, Т₂ =1,15;

Т₃ – учитывает метод пропитки арматуры связывающим. Т₃ = 1,05 [ 19. С.45.]

К – расчетно- конструкторский коэффициент, учитывающий точность

расчета и особенности конструктивных форм,

К=К₁*К₂*К₃, (3.20.)

К₁ – учитывает точность расчета, К₁ =1,4;

К₂ – учитывает влияние концентратов напряжений, К₂ =1,0;

К₃ – учитывает сложность геометрических форм и габариты детали,

К₃=1,1 [19. С. 45]

Э – эксплуатационный коэффициент, учитывающий условия

эксплуатации:

Э=Э₁*Э₂*Э₃, (3.21.)

где Э₁ – учитывает ответственность детали и ее функции в работе машины,

Э₁ = 1,01;

Э₂ – учитывает характер нагружения, Э₂ =1,0;

Э₃ – учитывает агрессивность среды, Э₃ =1,2 [19. С. 46]

М – структурно –материальный коэффициент, учитывающий особенности структурного строения и физико –механических свойств пластмасс:

М=М₁*М₂*М₃, (3.22..)

где М₁ – учитывают термохимическую природу материала, М₁=1,05;

М₂ – учитывает физико – механические свойства, М₂ =1,10;

М₃ – учитывает строение материала, М₃=1,00.

Т=1,1*1,15*1,05 =1,33

К=1,4*1,0*1,1=1,54

Э=1,01*1,0*1,2=1,21

М=1,05*1,1*1,0=1,16

n=1,33*1,54*1,21*1,16=2,86

Допускаемые напряжения[ζ]_u необходимо корректировать для каждого конкретного случая по формуле:

[ζ]_u =[ζ]_u/n, (3.23.)

где [ζ]_u –откорректированное для данного случая допустимое напряжение

капрона при изгибе Н/м²

[ζ]_u =3924*10⁴/2,86=1372*10⁴Н/м²

Эпюры действующих на скребок силы и момента представлены на

рисунке 3.9. 0<X<L

Q=P

М_х=-Р_х+М_кр

х=0 М_(о)=М_кр

х=L М_(е)=-РL +М_кр

Q=103Н

х=0 М=815 Нм

х=0,6 М=815-103*0,6=753,2Нм

Рис.3.9. Эпюры силы и момента, действующих на скребок.

3.6.2. Расчет вала производится на изгиб с кручением по формуле:

ζ _экв=М_пр/W_р≤[ζ], (3.24.)

где ζ _экв – эквивалентное напряжение, Н/м²;

М_пр – максимальный приведенный момент в опасном сечении, Нм;

W_р – момент сопротивления в опасном сечении, м³

[ζ] – допускаемое напряжения, Н/м².

Расчетная схема представлена на рисунке 3.10.

Рис.3.10. Расчетная схема.

Приведенный момент определяется по формуле:

М_пр= М²_изг +М²_кр, (3.25.)

где М_изг – максимальный изгибающий момент в опасном сечении, Нм;

М _изг =Р*L, (3.26.)

где Р – сила, действующая на вал от цепи транспортера, Р=1630Н;

L – плечо, на котором действует сила Р, L=0,025 м.

М_кр – максимальный крутящий момент на валу устройства, Нм.

М_кр = Р*(Д/2), (3.27.)

Д – наружный диаметр звездочки, Д=0,3 м

Момент сопротивления определяется по формуле:

W_р=П*d³/16≈0,2d³, (3.28.)

где d –диаметр вала, мм.

Так как изгибающий момент незначительный, то расчет вала необходимо производить на кручение по формуле:

τ=М_кр/W_р≤[τ], (3.29.)

где [τ] – допустимое напряжение при кручении, [τ] =80мПа для Ст.5

М_кр=1630*(0,3/2)=244,5Нм

Подставляя формулу 3.28 в формулу 3.29 определяется диаметр вала по формуле:

d= ³ М_кр/0,2*[τ], (3.30.)

d = 244,5*10³/0,2*80=27мм

Диаметр вала округляется до 30 мм.

Коэффициент запаса прочности определяется по формуле:

n=τ_т/[τ] =0,5 ζ_т/[τ], (3.31.)

ζ_т- предел текучести материала, ζ_т=275 МПа для Ст. 5.

n=0,5*275/80=1,72

Эпюры действующих на вал силы и моментов представлены на рисунке 3.11.

Рис.3.11. Эпюры действующих на вал силы и моментов

3. 7.Экономическое обоснование разработанной конструкции.

Затраты на изготовление сборочной конструкции определяется по формуле:

С_м = С_с +С_дм+С_пи+С_сб+С_цн, (3.32.)

где С_с – стоимость изготовления плиты, грн;

С_дм - затраты на изготовление деталей на металлорежущие

станки, грн;

С_пи – цена покупных изделий по прейскуранту, грн;

С_сб – заработная плата рабочих, занятых на сборке конструкции, грн;

С_цн, - цеховые накладные расходы на изготовление узла, грн.

Стоимость изготовления плиты:

С_с = Q_с С_сд, (3.33.)

где Q_с – масса материала, израсходованного на изготовление

плиты, кг;

С_сд – средняя стоимость 1 кг готовых деталей, грн.

Масса материала:

Q_с = AQⁿ_д (3.34)

где А,n-коэффициенты, зависящие от вида материала детали,

способа ёё изготовления и т.д.;

Q_д-чистая масса детали,кг

Q_c=1,17*1,2 ^0,98=1,3 кг

С_с = 1,3*0,25=0,325 грн.

Затраты на изготовление деталей на металлорежущих станках рассчитываются по формуле:

С_м = k_n* k_об* k_1*n_* С_ч*t_в +С_1*Q_с, (3.35)

где k_n - коэффициент, учитывающий масштаб производства,

k_n =2,5 [ 2. с. 169 ]

k_об - коэффициент, учитывающий наивысшую точность обработки,

k_об =1,3 2. [с. 170]

k_{1 -} коэффициент, учитывающий наивысший класс чистоты поверхности,

k₁ = 1 [2. с. 170]

n – число однотипных деталей;

С_{ч –} часова ставка рабочих, начисляемая по среднему разряду_, С_ч = 0,58 грн.

t_в – средняя трудоёкость изготовления деталей, t_в = 2ч;

С₁- цена 1 кг материала заготовки_, С₁= 0,185 грн [2.с.170]

С_м =2,5*1,3*1*1*0,58*2+0,185*1,3=3,6 грн.

Заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке узла определяется по формуле:

С_сб = k_* k_с*С_ч ∑ t_сб* k_і, (3.36)