Механизм для очистки шпального ящика

0

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Механизм для очистки шпального ящика

Ведение

 

Целью данного дипломного проекта является проектирование агрегата для чистки шпального ящика

Выбранная для данного дипломного проекта тема – « Изготовление машины для очистки шпальных ящиков”

Для изготовления машины для очистки шпальных ящиков  существует хорошо отлаженная нормативно–техническая база на производстве. Практически все детали машины являются нетехнологичными, их производство является более сложным по сравнению с деталями других отраслей машиностроения из-за специфических требований, предъявляемых к ним, вследствие условий в которых им приходится работать (сильный нагрев, ударные нагрузки). Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа.

В связи с тем, что в рыночной экономике появилась жесткая конкуренция, которая вынуждает предприятия бороться за рынок сбыта и часто переходить на выпуск новой продукции. Эти условия требуют быстрой переналадки производства, снижения себестоимости детали.

           Целью дипломного проекта по технологии производства машины для очистки шпальных ящиков является усовершенствование технологического процесса обработки детали,  заключающееся в:

- снижении трудоёмкости изготовления детали;

- увеличении коэффициента использования материала;

- снижении технологической себестоимости детали.

 

 

 

 

1 Аналитический обзор

1.1 Анализ работ, выполняемых при текущем содержании пути

 

Основной задачей текущего содержания пути является обеспечение безопасности и бесперебойного движения поездов без снижения установленных скоростей из-за состояния пути и сооружений.

Мероприятия по текущему содержанию верхнего строения пути направлены на создание лучших условий взаимодействия пути и подвижного
состава.
Основой текущего содержания пути являются предупреждение появления неисправностей, ликвидация появляющихся дефектов немедленно по их обнаружении, обеспечение длительных сроков службы всех элементов пути в содержание его в чистом и опрятном состоянии.

Текущее содержание включает в себя заботливое, отношение к пути, систематический непрерывный надзор за его состоянием в уход за ним, изучение причин появления неисправностей и выполнение необходимых работ, виды, объемы и сроки которых устанавливаются с учетом времени года и местных условий.

По данным исследований лаборатории текущего содержания пути ВНИИЖТа [1] все работы по устранению расстройств пути, вызванные воздействием подвижного состава можно разделить на три группы:
- работы, зависящие от воздействия внешних сил по протяжению пути
(выправка просадок, перекосов, отклонений по уровню);

- работы, зависящие от вертикальных сил в рассматриваемом сечении пути (смена шпал, подтяжка болтов, обивка костылей)

- работы, зависящие от степени неравномерности горизонтальных сил
(рихтовка и перешивка пути).

Соотношение затрат труда между этими группами работ составило:
первая группа - 35%; вторая группа - 50%; третья группа - 15%.

Вторая группа работ наиболее трудоемкая и при работе с поля выполняется, как правило, вручную. Работа с поля это работы, выполняемые машинами и механизмами без занятия перегона в перерывы между пропуском поездов, при этом силовые агрегаты располагаются вне габарита.

Объемы работ по устранению расстройств геометрических параметров рельсовой колеи составляют:

- содержание рельсовой колеи (выправка пути), в настоящее время
составляет свыше 60%;

- одиночная смена дефектных рельсов и изношенных скреплений, элементов изолирующих стыков, рельсовых соединений, очистка, смазка и
подтягивание стыковых болтов - 10.. .20%;

-содержание балластной призмы (только в местах замены шлал, переводных брусьев) - 1.. . 5%

-содержание шпал и брусьев 1 0%

-содержание станционных путей и стрелочных переводов - 10..
15%;

-содержание переездов, путевых и сигнальных знаков и т. д.–1..
.5%.

Таким образом, объем работ по устранению расстройств геометрических параметров рельсовой колеи является значительной составляющей,
как при текущем содержании, так и при ремонте пути.

В таблице 1.1 представлен краткий перечень работ и технических средств, связанных с устранением локальных расстройств пути.

Из анализа путевых работ, приведенных выше, следует, что 60-80% наиболее трудоемких и сложных работ текущего содержания пути выполняется вручную при работе с поля. Поэтому ими надо заниматься и искать эффективные средства механизации для их выполнения.

Проведенный анализ показал, что если на сегодня локальная выправка пути может быть выполнена с применением выпускаемого промышленностью ручного гидравлического инструмента, то для подтягивания гаек стыковых и клеммных болтов, добивки костылей, подбивки щебня и др. применяются средства малой механизации с электро- и пневмопрвводом.

Таблица 1.1 Перечень работ текущего содержания пути, связанных с локальными расстройствами пути

Наименование работ

Устранение вручную и средствами малой механизации

Устранение машинами

Выправка пути

+

+

Перешивка колеи

+

-

Смена скреплений

+

-

Добивка костылей

+

-

Подтягивание закладных и клеммных болтов

+

+

Вырезка балласта

+

-

Досыпка балласта

+

+

Одиночная смена шпалы

+

-

Планировка балластной призмы

+

+

Стабилизация балластной призмы

-

+


По времени устранения расстройств пути работы по текущему содержанию пути можно разделить на неотложные (локальные расстройства
пути) и планово-предупредительные. Локальные расстройства, которые могут стать угрожающими для безопасности движения поездов или перерасти в таковые в период до очередной проверки пути, если их не ликвидировать, устраняются либо без промедления, либо в первую очередь (в течение двух-трех дней после обнаружения). Как правило, эти работы выполняются между поездами и в технологические перерывы. Если работы выполняются в интервалы между поездами, предусматривается использование переносных, легко снимаемых с пути перед пропуском поездов, механизмов и ручного инструмента. Отсюда вытекает, что легкость является одним из важных параметров путевого инструмента.

Внедрение новой системы ведения путевого хозяйства связано со снижением расходов за счет применения ресурсосберегаюших технологий и новых форм организации работы линейных подразделений, требующих повышения качества содержания пути.

Одним из вариантов решения этой проблемы является разработка более эффективного путевого механизированного ручного инструмента и средств доставки его к месту работы.

Рассмотренные вид работ определяют основные направления разработки путевого механизированного инструмента, применяемого ПИ работе с поля. Таким направлением является разработка принципиально нового путевого механизированного ручного инструмента с гидравлическим приводом.

 

1.2 Патентный поиск и обзор конструкций.
ПОДРЕЗЧИК БАЛЛАСТА РУЧНОЙ

Подрезчик балласта ручной относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции путевых машин и механизмов, обесп участках интенсивной засоряемости. Подрезчик балластной содержит опорную раму, выполненную из металлических труб и имеющую поперечньие элементы и опорные стойки, рабочий узел, размещенный внутри рамы и соединенный с ней скользящим соединением, состоящий из бензодвигателя или электродвигателя редуктора и рабочего органа типа цепного бара-рыхлителя, рукоять рабочего органа, колеса для опоры на рельс, рельсовый быстросьемный прижим. Подрезчик балласта ручной имеет более высокую производительность (выше в 5 раз) по сравнению с ручным способом выполнения данной операции (рис. 1.2.1)

 

 

 

 

 

 

                  Рис. 1.2.1 Подрезчик балласта ручной, фронтальная проекция

 

 Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается путевых машин и механизмов, обеспечивающих производство работ по текущему содержанию пути в части срезки загрязненного асбестового балласта и удаления засорителей из-под подошвы рельсов на участках интенсивной засоряемости.

Известен подрезчик балласта системы Ищенко /1. Все механизмы этого подрезчика смонтированы на платформе. Рабочий орган - блок из четырех сварных крыльчаток. С помощью воздушных цилиндров блоки, установленные по два с каждой стороны, опускаются из транспортного положения в рабочее на рельс ж как бы обхватывают его. При движении подрезчика крыльчатки плавно “перешагивают” через шпалы, выгребая из-под подошвы рельсов балласт наружу и внутрь колеи. Недостатком этого подрезчика является то, что он часто портит шпалы, сбивает противоугоны а также то, что он занимает перегон.

Операцию удаления засорителей из-под подошвы рельса выполняет также машина типа РОМ-З /2/. Рельсоочистительная машина РОМ-З состоит из самоходного двухосного агрегата с электрическим приводом обеих осей и четырехосной цистерны вместимостью 60 м3.

На агрегате установлены дизель-генераторный блок мощностью 200 кВт, кабина управления и две тележки с рабочими органами /гидромониторами/. Недостатком машины РОМ-З является то, что она требует большого расхода воды /32 м3/ч/ и, если грязь в междурельсовом пространстве расположена выше подошвы рельсов, то сначала должен
проехать снегоуборщик СМ-2. Машина РОМ-З требует для своей работы технологических “окон”, т.е. занимает перегон.

Известен также рычажный прибор для подрезки асбестового балласта /3/. Он состоит из скобы, шарнирно крепящейся к лому-рычагу изогнутой лопатки. Недотатком данного рычажного прибора является низкая производительность, ввиду того, сто он является разновидностью ручного инструмента. По расчетам данный прибор повышает производительность ручной подрезки в 6 раза.

Очень часто бывает, что применение вышеуказанных машин невозможно. В этих случаях операция подрезки выполняется вручную с применением лопат, кирок, ломов. Опыт показывает, что вручную выполняется 10-15 процентов работ по подрезке.

 

 

 

Ввиду того, что аналогов ручного подрезчика балласта не обнаружено, за прототип принят подрезчик балласта системы Ищенко /1/.
Устройство облегчает труд монтеров пути, повышает их производительность, сокращает затраты на текущее содержание пути, обеспечивает качественные характеристики балластной призмы, не занимая при этом перегон.
Указанная цель достигается тем, что подрезчик балласта ручной снабжен рабочим узлом с бензодвигателем или электродвигателем и рабочим органом типа цепного бара-рыхлителя, опорной рамой выполненной из металлических труб, рельсовым прижимом, который позволяет в течение 3-5 сек., закрепить всю конструкцию на рельс или снять с рельса.

 

 

 

Подрезчик балласта ручной содержит раму 1, включающую в себя опорные стойки 2, опоры 3 с колесами 4, подвижные скользящие соединения 5, 6, 7, рукоять 8 для управления рабочим узлом, бензодвигатель или электродвигатель, бензодвигатель типа “Урал - 2Т Электрон”, рабочий орган 10 типа цепного барарыхлителя, рычаг подъема рабочего узла 11, прижим рельсовый 12 с рукояткой 13, редуктор 14, направляющие 15, направляющие 16, шарнирное соединение 17, стопоры 18, 19, 20, тросовые приводы 21, 22, 23, ручки 24, 25, 26.

Рабочий орган 10 приводится во вращение от бензодвигателя или электродвигателя 9 через центробежную фрикционную муфту и редуктор
14.

При рыхлении или резании грунта усилие рук рабочего прикладывается к рукояти 8 и рычагу подъема рабочего узла 11. Для рыхления или подрезания под подошвой рельсов машину укрепляют на рельс с помощью рельсового прижима 12 с рукояткой 13, заводят двигатель и приводят во вращение рабочий орган 10 и подводят его в необходимое место шпального ящика. Подача рабочего органа 10 в направлении параллельном рельсу осуществляется путем приложения усилия руки к рычагу 11 при посредстве направляющих 15. Подача рабочего органа под подошву рельса осуществляете путем приложения усилия руки к рукояти 8 при посредстве направляющих 16 и шарнирного соединения 17. Для приведения подрезчика балласта ручного в транспортное положение (рис 1 .2.4) рукоять 8 отводится в крайнее положение в сторону обочины дороги, затем рычагом подъема 11 рабочий узел поднимается в положение при котором рабочий орган возвышается над шпалами на 30-40 мм, потом рукояткой 13 отнимается рельсовый прижим 12. После этого подрезчик передвигается к следующего шпалъному ящику. Для фиксации крайних положений рукояти 8, рычага 11 и рукоятки 13 применены стопоры 18, 19, 20 клещевого типа с тросовыми приводами 21, 22, 23 к ручкам 24, 25, 26.

Для пропуска поезда подрезчик балласта снимается с рельса посредством сжатия рельсового прижима 12.

Технический результат, т. е. удаление загрязнителей из-под подошвы рельса и срезка верхнего слоя балласта, достигается очень быстро благодаря тому, что конструкция позволяет применять максимальную скорость подачи рабочего органа в зону резания и рыхления. На обработку одного шпального ящика уходит 3-5 сек. Расчетная производительность данной машины - 100 м/ч: Это в 5 раз выше производительности при ручном выполнении данной операции.

К положительным показателям можно отнести: высокую производительность, следовательно, можно уменьшить количество обслуживающего персонала, снижение затрат, пропуск поездов, механизация данной операции.

Подрезчик балласта имеет в конструкции бензиновый или электродвигатель, а так же редуктора вследствие этого механизм имеет относительно большую массу. Так же нежелательно крепление к рельсу.

 

 

 

Устройство для вырезки балласта из межшпального пространстважелезнодорожного пути.

Использование: при механизации работ по текущему содержания пути. Устройство для вырезки балласта из межшпалъного пространства железнодорожного пути содержит устанавливаемую на гiутевой машине раму, смонтированные на ней с возможностью перемещения от гидропривода в вертикальной и горизонтальной плоскостях рабочие органы с закрепленными на них ножами и систему управления этими рабочими органами. Устройство имеет по меньшей мере три рабочих органа, два из которых размещены в зонах по концам шпал, а третий - в межрельсовой зоне, при этом каждый рабочий орган имеет по меньшей мере два ножа, установленных друг от друга на расстоянии, меньшем, чем ход их рабочего органа в горизонтальной плоскости, а сумма ходов всех рабочих органов в горизонтальной плоскости и расстояний между их ножами больше длины шпалы.

 

Изобретение относится к устройствам для механизации работ по текущему содержанию пути, а именно к устройствам для удаления балласта из межшпального пространства или шпального ящика.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности устройства путем механизации удаления балласта по всей длине межшпального пространства. Для достижения указанного технического результата устройство для вырезки балласта из межшпального пространства железнодорожного пути, содержащее устанавливаемую на путевую машину раму, смонтированные на ней с возможностью перемещения от гидропривода в вертикальной и горизонтальной плоскостях рабочие органы с закрепленными на них ножами, один из которых размешен в меж-рельсовой зоне, и систему управления этими рабочими органами, выполнено по меньшей мере с тремя рабочими органами, два из которых размешены в зонах по концам шпал, при этом каждый рабочий орган имеет по меньшей мере два ножа, установленные друг от друга на расстоянии меньшем, чем ход их рабочего органа в горизонтальной плоскости, а сумма ходов всех рабочих органов в горизонтальной плоскости с расстояний между их ножами больше длины шпалы.

Устройство для вырезки балласта из межшпалъного пространства железнодорожного пути содержит раму 1, установленную на путевой машине 2 (рис. 1 2.5), на раме 1 жестко закреплены направляющие 3 предназначенные для перемещения по ним в горизонтальной плоскости с помощью гидроцилиндров 4. 5 и б (рис. 1.2.6) соответственно правой каретки 7, средней каретки 8 и левой каретки 9. причем права и левая каретки установлены в зонах по концам шпал, а средняя - в меж-рельсовой зоне. На каждой каретке смонтирован свой рабочий орган 10, который с помощью направляющих 11 и гидроцилиндров 12 способен перемешаться в вертикальной плоскости.

В свою очередь каждый рабочий орган 10 оснащен двумя ножами:
правым 13 и левым 14, расположенными друг от друга на расстоянии, меньшем хода своего рабочего органа в горизонтальной плоскости, при этом траектории движения обращенных друг к другу правых 13 и левых 14 ножей, установленных на соседних рабочих органах 10, могут пересекаться в горизонтальной плоскости (рис. 1.2.7), а сумма ходов каждого рабочего органа 10 и расстояний между их правыми 13 и левыми 14 ножами больше длины шлалы. С целью разгрузки путевой машины от усилий резания балласта, возникающих при работе устройства, на раме 1 жестко закреплены упоры 15, взаимодействующие с релъсами 16 железнодорожного пути. для управления гидроцилицдрами устройства имеется система управления 17 (1.2.6).

Устройство для вырезки балласта работает следующим образом.

 

 

Определив место, предназначенное для вырезки балласта, подъезжает к нему своим ходом и опускает раму 1 устройства до размещения упоров 15 на головках рельсов 16 железнодорожного пути. С помощью системы управления 17 оператор машины сначала запускает в работу рабочий орган 10, установлешый на правой каретке 7, который движется по замкнутой траектории (рис. 1.2.7), причем для облегчения проникновения его ножей 13, 14 вглубь балласта (участок А траектория) ему помимо движения вниз придается колебательное движение. Так как ход рабочего органа в горизонтальной плоскости больше, чем расстояние между его ножами 13 и 14, то срезаемый объем балласта ножом 14 попадает в зону действия ножа 13, который в свою очередь перемещает его и свой, срезаемый им самим объем балласта на откос балластной призмы.

После нескольких проходов правого рабочего органа последовательно включаются в работу рабочие органы 10. установленные на средней 8 и левой 9 каретках. В связи с тем что траектории движения обращенных друг к друг правых 13 и левых 14 ножей соседних рабочих органов пересекаются, а сумма ходов каждого рабочего органа 10 и расстояний между их правым 13 и левым 14 ножами больше длины шпалы, объем балласта, срезаемый всеми ножами из межшпалъного пространства, будет сосредоточиваться в одном месте за пределами этого пространства.

для исключения соударения рабочих органов друг о друга при их совместной работе и выведения рабочих органов, установленных на каретках 8 и 9, из подрельсовой зоны система Управления 1 7 соответствующим образом настроена, обеспечивая необходимую траекторию движения всех рабочих органов 10 в синхронном (параллельном) или последовательном режим ах работы.

Такая конструкция устройства за счет отличительных признаков позволяет перемещать вырезаемый слой балласта от одного рабочего органа к другому, тем самым удаляя весь балласт из межшпального пространства и сосредоточивая его на откосе балластной призмы.

Отличающееся тем, что оно выполнено по меньшей мере с тремя рабочими органами, два из которых размещены в зонах по концам шпал. при этом каждый рабочий орган имеет по меньшей мере два ножа, установленных друг от друга на расстоянии, меньшем, чем ход из рабочего органа в горизонтальной плоскости, а сумма ходов всех рабочих органов в горизонтальной плоскости и расстояний между их ножами больше длины шпалы.

 

 

Конструкция данной путевой машины не приемлема для использования на перегоне без окна. Большие габариты и масса позволяют производить работы при среднем и капитальном ремонте пути.

 

Баровая грунторезная машина

Изобретение относится к землеройной технике. Баровая груторезная машина содержит самоходное транспортное средство, выполненное с рабочим груаторезным инструментом, представляющим собой сменный брус, несущий на одном конце вёдомую звездочку, другой конец которого болтовым соединением связан с поперечиной Собразного кронштейна, имеющего на концевых продольных элементах цапфы для связи с остовом самоходного транспортного средства и обеспечения подъема и опускания рабочего грунторезного инструмента поворотом вокруг оси, проходящей через оси цапф, ведущую звездочку и цепь с закрепленными на ней рабочими органами, охватывающую указанные звездочки. Она снабжена редуктором отбора мощности, размещенным в корпусе П-образной формы в плане.

 

 

 

Корпус центральной частью закреплен на остове самоходного
транспортного средства с выводом выходного вала из внутренней стенки
одной боковой части в сторону другой боковой части и перпендикулярно ей, указанный выходной вал, на котором закреплена ведущая звездочка, другим концом установлен во внутренней стенке другой боковой части корпуса
указанного редуктора.

С-образный кронштейн закреплен одной своей цапфой на внутренней стенке боковой части корпуса, из которой выведен выходной вал, и на внешней стенке другой боковой части этого корпуса с образованием общей оси вращения выходного вала и оси, проходящей через оси цапф. На поперечине С-образного кронштейна смонтирована опорная пластина, выполненная направленной в сторону бруса и со сквозными отверстиями, а конец бруса, связываемый с поперечиной, выполнен с поперечно выполненными отверстиями, ответными отверстиям в опорной пластине для прикрепления сменного бруса к поперечине болтовыми соединениями. Повышаются эксплуатационные характеристики. (рис 1.2.9)

Изобретение относится к землеройной технике, в частности к конструкции землеройной машины с рабочим органом, расположенным на бесконечной цепи и предназначенным для прокладки линейно протяженных траншей и канав.

Известна землеройная грунторезная машина, содержащая самоходное транспортное средство, выполненное с рабочим грунторезным инструментом, представляющим собой сменный брус, несущий на одном конце ведомую звездочку, другой конец которого болтовым соединением связан с поперечиной С-образного кронштейна, имеющего на концевых продольных элементах цапфы для связи с остовом самоходного транспортного средства и обеспечения подъема и опускания рабочего грунторезного инструмента поворотом вокруг оси, проходящей через оси цапф, а также ведущую звездочку и цепь с за закрепленными на ней рабочими органами, охватывающую указанные звездочки (115 патент №3624935, Е 02 Р 3/08, опубл.07.12.1971).
В известной машине рабочий грунторезный инструмент представляет собой установленную на брусе режущую цепь, приводимою ведущей звездочкой, которую вращает гидромотор, закрепляемый на С-образном кронштейне. Брус выполнен с седлом, посредством которого он присоединен к седлу, выполненному в центральной части поперечины С-образного в плане кронштейна, поворотно закрепляемого на раме самоходного транспортного средства. Седла соединяются между собой болтами. Седло на поперечине С-образного кронштейна выполнено в виде двух параллельно расположенных опорных пластин, между которыми имеется пространство для установки седла на свободном конце бруса.

Недостатком данной машины является то, что для обеспечения возможности замены грунторезного инструмента использован гидромотор для привода ведущей звездочки, закрепляемый на поперечине С-образного кронштейна. Необходимость использования гидропривода вместо механического от редуктора отбора мощности обусловлена тем, что сменный брус закрепляется болтовыми соединениями между двумя опорными пластинами. Таким образом, для смены бруса необходимо не только развинтить болты, но и вытащить брус за счет его перемещения вдоль рабочей длины режущего инструмента. Так как цепь, охватывающая звездочки, ограничена по длине, то для компенсации недостатка пространства необходимо демонтировать гидропривод, ослабить цепь, и только после этого возможно извлечение бруса.

При таком исполнении возрастает трудоёмкостъ замены одного типа режушего инструмента на другой.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по изменению связей С-образного кронштейна с редуктором отбора мощности, что позволяет повысить ремонтопригодность, а за счет изменения конструкции седлового соединения бруса и этого кронштейна возможно достижение замены бруса без демонтажа редуктора отбора мощности, достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик и уменьшении трудозатрат и времени на смену режушего инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что баровая грунторезная машина, содержащая самоходное транспортное средство, выполненное с рабочим грунторезным инстрментом, представляющим собой сменный брус, несущий на одном конце ведомую звездочку, другой конец которого болтовым соединением связан с поперечиной С-образного кронштейна, имеющего на концевых продольных элементах цапфы для связи с остовом самоходного транспортного средства и обеспечения подъема и опускания рабочего грунторезного инструмента поворотом вокруг оси, проходящей через оси цапф, а также ведушю звездочку и цепь с закрепленными на ней рабочими органами, охватывающую указанные звездочки, она снабжена редуктором отбора мощности, размещенным в корпусе П-образной формы в плане, указанный корпус центральной частью закреплен на остове самоходного транспортного средства с выводом выходного вала из внутренней стенки одной боковой части в сторону другой боковой части и перпендиклярно ей, указанный выходной вал, на котором закреплена ведущая звездочка, другим концом установлен во внутренней стенке другой боковой части корпуса указанного редуктора, а С-образный кронштейн закреплен одной своей цапфой на внутренней стенке боковой части корпуса, из которой выведен выходной вал, и на внешней стенке другой боковой части этого корпуса с образованием общей оси вращения выходного вала и оси, проходящей через оси цапф, при этом на поперечине С-образного кронштейна смонтирована опорная пластина, выполненная направленной в сторону бруса и сквозными отверстиями, а конец бруса, связываемый с поперечиной, выполнен с поперечно выполненными отверстиями, ответными отверстиям в опорной пластине для прикрепления сменного бруса к поперечине болтовыми соединениями.

Указанные признаки являются существенными и связаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для достижения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.

Согласно настоящему изобретению баровая грунторезная машина представляет собой самоходное транспортное средство, выполненное с рабочим грунторезным инструментом (рис.1.2.8), представляющим собой сменный брус 1, несущий на одном конце ведомую звездочку 2, другой конец которого болтовым соединением связан с поперечиной З С-образного кронштейна . 4. имеющего на концевых продольных элементах 5 цапфы б для связи с остовом самоходного транспортного средства и обеспечения подъема и опускания рабочего грунторезного инструмента поворотом вокруг оси, проходящей через оси цапф. Кроме того, имеются ведущая звездочка 7, закрепленная на выходном вал 8 редуктора отбора мощности, смонтированного в корпусе 9, и цепь 10 с закрепленными на ней рабочими органами 11, охватывающую указанные звездочки.

Редуктор отбора мощности, выполненный по одной из известных конструктивных схем (схема не представлена), размещен в корпусе П-образной формы в плане. Указанный корпус центральной частью закрепляется на остове самоходного транспортного средства с выводом выходного вала 8 из внутренней стенки одной боковой части в сторону другой боковой части и перпендикулярно ей. Выходной вал 8, на котором закреплена ведущая звездочка 7, другим концом установлен во внутренней стенке другой боковой части корпуса указанного редуктора.

С-образный кронштейн закреплен одной своей цапфой на внутренней стенке боковой части корпуса, из которой выведен выходной вал и на внешней стенке другой боковой части этого корпуса с образованием общей оси вращения выходного вала и оси, проходящей через оси цапф. Выходной вал 8 пропущен через цапфу. На поперечине З С-образного кронштейна 4 смонтирована опорная пластина 12, выполненная направленной в сторону бруса со сквозными отверстиями 13, а конец бруса, связываемый с поперечиной З, выполнен с поперечно выполненными отверстиями, ответными отверстиям в опорной пластине, для прикрепления сменного бруса к поперечине болтовыми соединениями.

 

 

 

  При таком исполнении обеспечивается возможность подъема и опускания грунторезного инструмента поворотом вокруг оси вращения выходного вала, расположенной в горизонтальной плоскости, при обеспечении вращения ведущей звездочки 7 через редуктор отбора мощности, кинематически связанного с приводным трансмиссионным валом 14.

Снабжение поперечины С-образного кронштейна опорной пластиной 12, вытянутой в направлении продольной оси бруса, позволяет легко обеспечить прикрепление сменного бруса к кронштейну без разбора редуктора отбора мощности и С-образного кронштейна 4, что существенно повышает эксплуатационные качества баровой грунторезной машины.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть реализовано с использованием известных технологий.

 

 

 

1.3. Технические требования для разработки механизма по очистке шпального ящика.

При проектировании данного механизма необходимо учесть:

- иметь достаточно высокий ресурс работы;

- сохранять эксплуатационные свойства в любое время года в диапазоне температуры окружающего воздуха от -40°С до +40°С;

- обладать необходимыми прочностными свойствами, в том числе при воздействии знакопеременных и вибрационных нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации

- иметь по возможности минимальную массу по предварительной оценке не более 4Окг или разбираться на составные узлы, удобные для переноски 2-мя, 3-мя монтерами пути,

- габариты: длинна 15ООмм, ширина 250мм, высота 3ООмм

- иметь защитные

Устройства от случайного включения:

- удобство в управлении

- безопасность в работе:

- удовлетворять технологическим требованиям

- иметь достаточно высокие экономические показатели:

- удовлетворять требованиям защиты окружающей среды:

- конструкция механизма по очистке шпального ящика должна исключать попадание во внешнюю среду гидравлической жидкости

- он должен окрашиваться яркой краской.

Механизм по очистке шпального ящика может использоваться непосредственно как для освобождения шпалы с ее последующем извлечением, так и разработки щебня под рельсошпальной решеткой для установки рабочего оборудования тяжелых путевых машин.

 

 

 

  1. Расчёт основных узлов и деталей механизма по очистке шпального ящика.

2.1 Описание кинематической схемы.

Перед проектированием нового инструмента, прежде всего, необходимо составить его кинематическую схему. В данном случае, в соответствии с заданием, механизм по очистке шпального ящика должен иметь следующие узлы:

Гидромотор 1 (рис.3.1) обеспечивает крутящий момент;

Приводная звездочка  2  для   передачи момента от гидромотора к  баровой цепи;

Баровая цепь 3  служит для разрыхления и удаления балласта из шпального ящика;

Ведомая натяжная звездочка 4.

 

Рис.2.1 Кинематическая схема.

 

2.2 Описание конструкции.

Механизм по очистке шпального ящика представляет собой инструмент  с баровым рабочим органом, который приводится в движение гидромотором. Управление осуществляется двух позиционным золотниковым распределителем.

Механизм по очистке шпального ящика состоит из гидромотора, приводной звездочки, баровой цепи, неприводной звездочки  и гидрораспре­делителя.

Гидромотор смонтирован  на кожухе предохраняющим монтера пути от движущейся баровой цепи и щебня, одновременно являясь и несущей конструкцией. К кожуху крепиться шина, по которой непосредственно движутся зубья. Зубья запресовываны таким образом,  что превышают толщину  звена цепи на 14мм и выступающей частью проходят внутри шины, что позволяет исключить провисание.

 Натяжное устройство  цепи находиться  на ведомой звездочке, внутри шины, которое регулирует цепь путем воздействия двумя регулировочными болтами.

Распределитель находится на металлической планке, к  которой прикручена ручка, служащая для управления и включения данного механизма. Включение механизма осуществляется путем перемещения пускового золотника по средствам спусковой ручки. Распределитель соединяется с гидромотором металлическими трубками, к концам которым прикручиваются два штуцера для подключения напорной и сливной магистрали.

Так же в шину вмонтирована ручка для работы второго монтера пути, предусмотренная для обеспечения большего удобства работы с механизмом.

2.3 Описание гидросхемы.

Гидравлическая схема состоит из гидрораспределителя 1 (рис.3.2), обеспечивающего подачу рабочей жидкости к гидромотору 2, который, в свою очередь, служит для привода баровой цепи.

 

2.3 Гидравлическая схема механизма по очистке шпального ящика.

Переключение гидрораспределителя осуществляется с помощью рычага, который действует на золотник 3. В нерабочем состоянии гидрораспределитель находится в крайнем правом положении, т.е. рабочая жидкость проходит через распределитель и удаляется в сливную линию. При приведении распределителя в левое положение, рабочая жидкость подается к гидромотору.

2.4 Обоснование размеров  и выбор деталей механизма по очистке шпального ящика.

Рукоятку вместе с ручкой управления разрабатываем по эргономическим и конструктивным соображениям. Ручка управления для удобства работы находится на оси центра тяжести для уменьшения усилия при работе.

Гидрораспределитель переключается рычагом. Его профиль подбираем по конструктивным соображениям. Возврат рычага в исходное положение обеспечивается силой тяжести, а так же пружиной предусмотренной в гидрораспределителе.

Гидрораспределитель крепим к стальной планке с помощью 2 стандартных болтов с шестигранной  головкой М6×45.58,   М6×50.58   ГОСТ 7798 – 70 и 2 стандартных гаек М6.58 ГОСТ 5916 – 70.

Крепление кожуха к гидромотору осуществляется посредством фланца. Он крепится 4 болтами М12×40.58 ГОСТ 7798 – 70, 4 пружинные шайбы 12.65Г.02.9 ГОСТ 6402 – 70  и 4 гайками М12.58 ГОСТ 5916 – 70.

Для крепления шины к кожуху   принимаем  2 болта  М16×120 ГОСТ 7798 – 70, 2 пружинные шайбы 16.65Г.02.9 ГОСТ 6402 – 70  и 2 гайками М16.58 ГОСТ 5916 – 70. Шина крепиться к кожуху  через швеллер стальной гнутый равнополочный высотой 65мм и длинной полки 40мм  ГОСТ 8278 – 83, для придания жесткости конструкции.

 Натяжное устройство представляет собой ось, на концах которой нарезана резьба, накручиваются 2 гайки М14.5 ГОСТ 5916 – 70 и воизбежании раскручивания  установлены 2 стопорные шайбы 16.01.12.ГОСТ 13463 – 77. В ось упираются  2 натяжных болта М8×55.58 ГОСТ 7798 – 70, фиксируются 2 гайками М8.58 ГОСТ 5916 – 70 и во избежании ослабления ставятся  2  пружинные шайбы 8.65Г.02.9 ГОСТ 6402 – 70.  Для обеспечения вращения ставится подшипник, который запрессован в звездочку, его выбираем исходя из нагрузочной способности и частоты вращения. Подшипник закрытого типа 180502 ГОСТ 888 – 75, чтобы исключить осевое перемещение устанавливаем 2 упорных шайбы и  фиксируем 4 винтами М5×8.58. ГОСТ 17475 – 72.

Приводная звездочка передает вращающий момент от выходного вала гидромотора к цепи   по средствам шпонки 10×8×40 ГОСТ – 23360 – 78.

2.5 Расчёт основных узлов.

2.5.1 Определение мощности приводного двигателя.

Для выбора гидромотора необходимо предварительно оценить мощность необходимую для привода баровой цепи. Расчет  ведем по методике расчета привода баровой цепи ЩОМ.

Цепной рабочий орган выполняет функции режущего устройства и скребкового транспортера, перемещающего     вырезанный из пути загрязненный щебень к месту разгрузки. Перерабатывающая способность цепного скребкового рабочего органа,  м3/с, ограничена допустимой скоростью V2  тяговой цепи и определяется по формуле:

Qск = Fск ∙K4∙V2 ,               (1)

где Fск – площадь скребка, м²;

K4 – коэффициент заполнения межскребкового пространства (K4 =0,8 – 0,85);

V2 – скорость тяговой цепи, м/с.

 Зададимся примерной скоростью для определения предварительной производительности V2 =0,1 м/с, которую уточним после подборки двигателя.

Произведем расчет площади поперечного сечения зуба. Зуб принят типовой от баровой цепи (рис.2.5.1.).

Рис.2.5.1.1 Зуб баровой цепи.

S1=0,008 ∙0,034=0,000272 м²;

S2=0,006 ∙0,022=0,000132 м²;

S3=[(0,02 +0,026)/2] ∙0,019=0,000437 м²;

S4=[(0,016 +0,02)/2] ∙0,005=0,00018 м²;

S5=0,016 ∙0,008∙0,5=0,000064 м²;

Sобщ=0,000064 +0,00018+0,000437 +0,000132 +0,000272=0,001085 м2.

Qск = 0,001085 ∙0,8∙0,1=0,0000868 м3/с;

Мощность Nск двигателя цепного скребкового рабочего органа должна обеспечивать преодоление всех сопротивлений, возникающих при вырезке и транспортировании загрязненного щебня и определяется суммой: 

Nск=(Kск/ηск)∙( N1.1+ N1.2 + N1.3 + N1.4 )= (Kск/ηск)∙[(P1.1+ P1.2 + P1.3 )∙V2+ N1.4 ],   (2)

где N1.1 , N1.2 , N1.3 – мощности, затрачиваемые на преодоление сил сопротивления резанью P1.1, сил трения балласта о балласт в зоне вырезки  P1.2 , сил трения скребков о балласт P1.3 , соответственно, кВт;

N1.4 – мощность, затрачиваемая на разгон щебня от нулевой скорости до скорости V2  тяговой цепи, кВт;

Kск – коэффициент запаса мощности двигателя Kск=1,15-1,2;

    ηск – коэффициент полезного действия  цепного скребкового  рабочего органа;

    P1.1 -  P1.3  - сопротивления, возникающие при движении  цепного скребкового  рабочего органа, кН.

Произведем расчет сопротивлений, возникающих при  движении  цепного скребкового  рабочего органа.

Сила P1.1 сопротивления балласта резанью зависит от его физико-механических характеристик, конструкции, режима работы цепного рабочего органа и с достаточной точность, может быть определена по формуле:

P1.1=(K01 ∙Kβ ∙Qтр ∙imax ∙K1.1 )/( V2 ∙Kp),                            (3)

    Qтр = Fср ∙Vм∙Kp,                                                           (4) 

   imax=Bp /ΔS= Bp∙nск/ Lц,     (5)

где  K01 – расчетное удельное сопротивление балласта резанью, 500-700кН/м2;

Kβ – коэффициент, учитывающий угол резанья (Kβ ≈0,75 – 0,83 – для угловрезания скребков);

  Qтр – производительность путевого инструмента по разрыхленному щебню, м3/с;

Kp – коэффициент разрыхления загрязненного щебня, Kp≈1,25-1,3;

V2 – скорость тяговой цепи скребкового рабочего органа, м/с,

imax – максимальное количество зубьев, находящихся в резании одновременно;

ΔS – шаг скребков, м;

Bp – ширина вырезки щебня ( длинна шины 1350 мм), м;

Fср  - площадь поперечного сечения вырезаемого щебня (находится исходя из размеров 1350 на 70 мм), м2;

Vм – поступательная скорость перемещения инструмента (примем 0,01м/с), м/с;

nск – общее количество скребков на цепи,(определяем конструктивно 38) шт,

K1.1 – коэффициент, учитывающий разрыхление шпальных ящиков

(K1.1≈0,6-0,7).

Lц   -  общая длинна скребковой цепи (общая длинна 2462,8 мм), м.

Определяем производительность:

Qтр = 1,35 ∙0,07∙0,01∙1,25=0,00118 м3/с;

Определяем количество скребков, находящихся в резании, конструктивно, исходя из того, что  резанье происходит с одной стороны  imax=1200/65 =18,5≈19 шт,

Определяем силу P1.1:

P1.1=(550 ∙0,8 ∙0,00118 ∙19 ∙0,6 )/( 0,1 ∙1,3)=45,5 кН.

Силу P1.2  трения балласта о балласт в зоне его вырезки определяют с учетом веса вырезанного балласта по формуле:

P1.2 ≈(0,5 ∙γ1∙Bp∙Qтр∙f2)/ V2 ,         (6)

где  γ1 – удельный вес разрыхленного вырезанного балласта (γ1≈16 кН/м2);

f2 – коэффициент трения балласта по балласту, f2= 0,8-0,85,

P1.2 ≈(0,5 ∙16∙1,35∙0,00118∙0,8)/ 0,1= 0,102 кН.

Сила  P1.3 трения скребков о балласт в зоне вырезки зависит от веса скребковой цепи и определяется по формуле:

P1.3 =( f1 ∙Gц∙ Bp)/Lц ,                (7)

где f1 ≈0,4 – 0,5 – коэффициент трения стали по балласту;

Gц – общий вес скребковой цепи, кН.

P1.3 =( 0,45 ∙0,3∙ 1,35)/2,4628= 0,074 кН.

Мощность N1.4 , затрачиваемая на разгон вырезанного щебня от нулевой до скорости V2  определяется по формуле:

N1.4 ≈ (γ1∙Qтр∙V22)/g,                (8)

 где g – ускорение силы тяжести, м/с2.

N1.4 ≈ (16∙0,00118∙0,12)/9,8= 0,000019 кВт;

Определяем предварительную мощность приводного двигателя:

Nск= (1,15/0,7)∙[(45,5+ 0,102 + 0,074 )∙0,1+ 0,000019 ]=7,5 кВт.

Мощность 7,5 кВт можно уменьшить за счет снижения массы баровой цепи, увеличения скорости до 1,5м/с, чтобы добиться выброса частиц силой инерции.

По полученной мощности выбираем гидромотор EPRM 160 фирмы “Shipka” производство Болгарии, т.к. он имеет по сравнению с отечественными аналогами большую надежность, меньшие габариты  и массу при той же мощности. Гидромотор имеет следующие технические характеристики (табл. 3.5.1).

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.5.1

Технические характеристики гидромотора EPRM 160.

 

Технические характеристики

Показатель

Объем гидромотора, см3/об

159,6

Частота вращения выходного вала, об/мин:

максимальная

номинальная

 

470

375

Выходная мощность, кВт:

максимальная

 

11,5

Расход рабочей жидкости, л/мин:

максимальная

номинальная                                                                          

 

75

60

 Масса, кг

7,5

 

На ниже приведенном графике 2.5.1 даны зависимости, из которых видно как с изменением мощности меняются  расход рабочей жидкости, давление и частота вращения. В нашем случае при мощности 7,5 кВт, расход  рабочей жидкости составит  45 л/мин, давление 95 бар≈9,5 МПа, а частота вращения выходного вала составит 275 об/мин (приведенные значения даны приближенно).

 

 

 

 

Рис.2.5.1.1 График зависимостей для гидромотора EPRM 160.

 

2.5.2 Расчет звеньев цепи на разрыв.

Произведем расчет элементов цепи на разрыв. Размеры цепи приняты из конструктивных соображений. Усилия взяты из главы 3.5.1 сила P1.1=45,5 кН.

Построим эпюру N для звена цепи, условно представленное балкой с наименьшим поперечным сечением:    

                                               Рис.3.5.2.1 Эпюра N.

Произведем расчет поперечного сечения балки:

 

Рис.3.5.2.2 Поперечное сечение балки.

F =2∙(0,3∙2,5)=1,5см2 = 0,00015 м2;

σ =N1/F,                  (9)

где σ – нормальные напряжения, для  низкоуглеродистой стали σmax=160 МПа,

     F – площадь поперечного сечения, м2,

    N1 – нормальная сила, Н.

σ =2395/0,00015 = 16 МПа;

Т.к. σ< σmax, звено сможет работать с заданным усилием.

 

 

  • Расчет посадочного отверстия под зуб.

Произведем расчет посадочного отверстия. Размеры отверстия  приняты исходя из размеров зуба. Усилия взяты из главы 3.5.1 сила P1.1=45,5 кН.

Рис.2.5.3.1 Силы действующие на зуб и звено.

Построим эпюру моментов:

Рис.2.5.3.2 Эпюра моментов.

σ max≤ Mmax/Wизг ,            (10)

где Mmax – максимальный момент(момент от силы Р1.1 ), Н·м;

       Wизг – момент сопротивления сечения при изгибе, м3;

       σmax – нормальные напряжения, для  низкоуглеродистой стали σmax=160МПа;

Mmax = (Р1.1/19 ) ·ОО1,      (11)

Mmax= (45500/19 ) ·0,04= 95,8 Н·м;

Wизг = π·D3нар.(1-[Dвн/Dнар.]4)/32,    (12)

где    Dвн –   внутренний диаметр, см;

         Dнар –  наружный диаметр, см;

Wизг = 3,14·2,83(1-[2,2/2,8.]4)/32 = 1,37см3 =0,00000137 м3;

σ = 95,8/0,00000137= 69,92 МПа;

Т.к. σ< σmax, звено сможет работать с заданным усилием.

 

2.5.4   Расчет массы цепи.

Масса цепи складывается из массы 38 звеньев. В массу одного звена входят: палец, втулка, зуб (масса которого была определена путем взвешивания и составляет 250 гр.) и  2 связующих звена.

M = V∙ρ,                                           (13)

где  m – масса, кг;

  V – объем, м³;

ρ – плотность металла,  ρ= 7900 кг/м³.

 

Расчет массы пальца.

Рис.3.5.4.1 Палец.

 

 V= π·r2·h,                                  (14)

m= (π·r2·h)· ρ,                             (15)

m = 3,14·0,0072·0,075·7900=0,091 кг.

Расчет массы втулки.

Рис. 3.5.4.2 Втулка.

V= (π·r 2 нар.·h -  π·r2 внут.·h),             (16)

m= (π·r 2 нар.·h -  π·r2 внут.·h)· ρ,          (17)

m= (3,14·0,0095 2·0,05 -  3,14·0,0072·0,05)·7900=0,051 кг.

Расчет массы звена.

 Так как связующих звеньев 2, то все величины умножим на 2.

Рис. 3.5.4.3 Связующее звено.

V=2 [(a·b·c)+( π·r 2 нар.·h -  π·r2 внут.·h)- 2(π·r 2 ·h)],          (18)

m=2[((a·b·c)+( π·r 2 нар.·h -  π·r2 внут.·h) – 2(π·r 2 ·h))· ρ],   (19)

m=2[((0,025·0,03·0,008)+(3,14·0,014 2·0,025 -  3,14·0,0112·0,025)- 2(3,14·0,007 2 ·0,008))· 7900]=0,15кг.

Общая масса цепи.

Mз=0,15+0,091+0,051+0,25=0,542 кг.

Так как количество звеньев 38, то умножим mз на 38:

mобщ= 38·0,542= 20,6 кг.

 

2.5.5 Уточняющий расчет мощности приводного двигателя.

Расчет ведем с учетом уточненной массы баровой цепи см. пункт 3.5.4 и скорости ее движения.

Перерабатывающая способность цепного скребкового рабочего органа,  м3/с, ограничена допустимой скоростью V2  тяговой цепи и определяется по формуле:

Qск = Fск ∙K4∙V2 ,                                 (20)

где Fск – площадь скребка, м²;

K4 – коэффициент заполнения межскребкового пространства (K4 =0,8 – 0,85);

V2 – скорость тяговой цепи, (скорость выдаваемая гидромотором 1,35)м/с.

Fск =0,001085 м2.

Qск = 0,001085 ∙0,8∙1,35=0,0012 м3/с.

Мощность Nск двигателя цепного скребкового рабочего органа должна обеспечивать преодоление всех сопротивлений, возникающих при вырезке и транспортировании загрязненного щебня и определяется суммой: 

 

Nск=(Kск/ηск)∙( N1.1+ N1.2 + N1.3 + N1.4 )= (Kск/ηск)∙[(P1.1+ P1.2 + P1.3 )∙V2+ N1.4 ],   (21)

где N1.1 , N1.2 , N1.3 – мощности, затрачиваемые на преодоление сил сопротивления резанью P1.1, сил трения балласта о балласт в зоне вырезки  P1.2 , сил трения скребков о балласт P1.3 , соответственно, кВт;

N1.4 – мощность, затрачиваемая на разгон щебня от нулевой скорости до скорости V2  тяговой цепи, кВт;

Kск – коэффициент запаса мощности двигателя Kск=1,15-1,2;

ηск – коэффициент полезного действия  цепного скребкового  рабочего органа;

    P1.1 -  P1.3  - сопротивления, возникающие при движении  цепного скребкового  рабочего органа, кН.

Произведем расчет сопротивлений, возникающих при  движении  цепного скребкового  рабочего органа.

 Сила P1.1 сопротивления балласта резанью зависит от его физико-механических характеристик, конструкции, режима работы цепного рабочего органа и с достаточной точность, может быть определена по формуле:

P1.1=(K01 ∙Kβ ∙Qтр ∙imax ∙K1.1 )/( V2 ∙Kp),                      (22)

Qтр = Fср ∙Vм∙Kp,                                                      (23)

imax=Bp /ΔS= Bp∙nск/ Lц,                                         (24)

где  K01 – расчетное удельное сопротивление балласта резанью, 500-700кН/м2;

Kβ – коэффициент, учитывающий угол резанья (Kβ ≈0,75 – 0,83 – для угловрезания скребков);

  Qтр – производительность путевого инструмента по разрыхленному щебню, м3/с;

Kp – коэффициент разрыхления загрязненного щебня, Kp≈1,25-1,3;

V2 – скорость тяговой цепи скребкового рабочего органа, м/с,

imax – максимальное количество скребков , находящихся в резании

одновременно;

ΔS – шаг скребков, м;

Bp – ширина вырезки щебня ( длинна шины 1040 мм), м;

Fср  - площадь поперечного сечения вырезаемого щебня (находится исходя из размеров 1040 на 65мм), м2;

Vм – поступательная скорость перемещения инструмента (примем 0,01м/с), м/с;

nск – общее количество скребков на цепи,(определяем конструктивно 38) шт,

K1.1 – коэффициент, учитывающий разрыхление шпальных ящиков

(K1.1≈0,6-0,7).

Lц   -  общая длинна скребковой цепи (общая длинна находится исходя из конструкции и размеров, L ц = 2∙ά W   - (2 ∙ π∙r звезд. ) = 2∙ 1046 – (2∙3,14∙60)=2470 мм), м.

Определяем производительность:

Qтр = 1,04 ∙0,065∙0,01∙1,25=0,000845 м3/с,

Определяем количество скребков находящихся в резании конструктивно, исходя из того , что  резанье происходит с одной стороны  imax=1050/65 =16,15≈17 шт,

Определяем силу P1.1:

P1.1=(700 ∙0,8 ∙0,000845 ∙17 ∙0,6 )/( 1,35 ∙1,3)=2,75 кН.

Силу P1.2  трения балласта о балласт в зоне его вырезки определяют с учетом веса вырезанного балласта по формуле:

P1.2 ≈(0,5 ∙γ1∙Bp∙Qтр∙f2)/ V2 ,                (25)

где  γ1 – удельный вес разрыхленного вырезанного балласта (γ1≈16 кН/м2);

f2 – коэффициент трения балласта по балласту, f2= 0,8-0,85,

P1.2 ≈(0,5 ∙16∙1,04∙0,000845∙0,8)/ 1,35= 0,0042 кН.

Сила  P1.3 трения скребков о балласт в зоне вырезки зависит от веса скребковой цепи и определяется по формуле:

 

P1.3 =( f1 ∙Gц∙ Bp)/Lц ,                      (26)

где f1 ≈0,4 – 0,5 – коэффициент трения стали по балласту;

            Gц – общий вес скребковой цепи (по расчетам приведенным выше 20,6кг), кН.

P1.3 =( 0,45 ∙0,202∙ 1,04)/2,47= 0,038 кН.

Мощность N1.4 , затрачиваемая на разгон вырезанного щебня от нулевой до скорости V2  определяется по формуле:

N1.4 ≈ (γ1∙Qтр∙V22)/g,                                (27)

 где g – ускорение силы тяжести, м/с2.

N1.4 ≈ (16∙0,000845∙1,352)/9,8= 0,0025 кВт.

Определяем мощность приводного двигателя:

Nск= (1,15/0,7)∙[(2,75+ 0,0042 + 0,038 )∙1,35+ 0,0025 ]=6,19кВт.

Так как выше приведенные расчеты были произведены с силами превышающими данные, то детали и узлы перерасчета не требуют. 

Произведя уточняющий расчет по графику 3.5.1 определим параметры необходимые для работы гидромотора: расход рабочей жидкости, давление и частота вращения. В нашем случае при мощности 6,2 кВт, расход  рабочей жидкости составит  40л/мин, давление 83бар≈8,3МПа а частота вращения выходного вала составит 250об/мин (приведенные значения даны приближенно).

 

 

2.5.6 Гидравлический расчет.

Для привода данного механизма необходима гидравлическая наносная станция. Со следующими параметрами потока рабочей жидкости (табл. 3.5.6.1).

Таблица 2.5.6.1

Параметрами потока рабочей жидкости.

Параметр

Показатель

расход  рабочей жидкости, л/мин

40

Давление, МПа

8,3

 

Выбираем гидравлическую насосную станцию марки КСМ-Г1 компании “Омикрон” производства России, т.к. стоимость ее приблизительно в 1,5 раза меньше импортных аналогов. Технические характеристики гидравлической насосной станции приведены в таблице 3.5.6.2

 

 

 

 

 

Таблица 2.5.6.2

Технические характеристики гидравлической насосной станции

Двигатель: тип, марка максимальная мощность при n = 3600 мин-1 , кВт (л. с.) применяемое топливо

Карбюраторный, briggs & stratton

 

9,7(13)

бензин А-92, А-95

Количество одновременно питающих потребителей, шт

2

Насос гидравлический: тип марка

шестеренный,

СР2d12Сnf

Давление рабочей жидкости, МПа (кг/см2): номинальное

максимальное

Подача рабочей жидкости, л/мин

                                 10(100)

12(120)

43,2

Расход топлива, кг/ч

2,2... 2,3

Вместимость топливного

бака, л

7,9

Полная масса, кг

90

Габаритные размеры, мм:

длина

ширина

высота

985

660

660

Применяемая рабочая жидкость:

летом

МГЕ-46

ТУ 38001347-83,

МГ-30

ТУ 38 10150-70

зимой

ВМГЗ

ТУ 38.101479-86, АУП

ТУ 38.1011258-89

Как видно из таблицы  2.5.6.1 и 2.5.6.2 гидравлическая насосная станция КСМ-Г1 полностью удовлетворяет требованиям предъявляемым к параметрам потока рабочей жидкости.

Гидравлический распределитель выбираем двух секционный с максимальным расходом 40 л/мин. Выбираем распределитель путевой ГРП6/2Т1М с ниже перечисленными характеристиками (табл. 2.5.6.3) и присоединительными размерами (рис. 2.5.6.2).

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.5.6.1 Схема условного обозначения гидравлического распределителя.

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.5.6.2. Габаритные и присоединительные размеры.

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.5.6.3

 

Техническая характеристика.

Наименование параметра

Величина

Условные проход, мм

6

Рабочее давление, МПа

номинальное

максимальное

 

20

25

Расход рабочей жидкости, л/мин

номинальный

максимальный

 

32

40

Максимальные внутренние утечки

по золотнику между гидролиниями

при номинальном давлении, см 3/мин

 

 

150

 

Рабочая жидкость

минеральное масло

вязкостью 20…200 мм2

 

Температура рабочей жидкости, °С

0...70

Масса, кг

2,2

 

 

 

Для гидравлического расчета используем программу Excel составленную Ю.П. Майоровым и результаты расчета приведены в таблицах 2.5.6.4; 2.5.6.5; 2.5.6.6; 2.5.6.7. Момент и  частоту вращения привода примем с учетом усилия резанья.

 

 

 

 

 

Таблица 2.5.6.4

                   Расчет гидравлической системы привода с гидромотором.

Исходные параметры для расчета гидравлического привода:

Заданный момент привода

236

Н*м

Заданная частота вращения привода

180,00

об/мин

Коэффициент запаса на износ гидроагрегатов

1,00

 

Расчетная частота вращения привода

180,00

об/мин

 

 

Предварительная оценка параметров привода.

Расчетная эффективная мощность привода

4446

Вт

4,4

кВт

Расчетная гидравлическая мощность насоса

6099

Вт

6,1

кВт

Расчетная мощность привода насоса

6777

Вт

6,8

кВт

Параметры, зависящие от условий  работы  привода:

Расчетное давление жидкости в гидросистеме

12

Мпа

1,2E+07

Па

Расчетная температура воздуха

10

Град.

Перепад температур воздуха и жидкости

30

Град.

Сорт рабочей жидкости

ВМГЗ

Рабочая температура жидкости

40

Град.

Вязкость жидкости при рабочей температуре

20

сСт

0,00002

м2

Коэффициент теплоотдачи

23

Вт/(м2*град)

Коэффициент использования по времени

0,85

85

%

Плотность рабочей жидкости

850

кг/м3

Расчетный  расход жидкости

0,00051

м3/с

30,5

л/мин

Параметры гидравлических линий

Длина РВД  напорной линии

5

м

Длина РВД  сливной линии

5

м

Длина жесткого трубопровода  напорной линии

0,3

м

Длина жесткого трубопровода  сливной линии

0,3

м

Расчетная скорость течения жидкости

7

м/с

Расчетный диаметр трубопровода

9,6

мм

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы

Принятый диаметр РВД  напорной линии

12

мм

0,012

м

Принятый диаметр РВД  сливной линии

12

мм

0,012

м

Принятый диаметр жесткого трубопровода  напорной линии

12

мм

0,012

м

Принятый диаметр жесткого трубопровода сливной линии

12

мм

0,012

м

Параметры привода насоса.

Двигатель привода насоса

ЕНL211

Мощность двигателя привода насоса

9,7

кВт

13

лс

Номинальная частота вращения вала двигателя

3600

об/мин

376,8

рад/с

             

 

Таблица 2.5.6.5

Расчет потерь давления в трубопроводах и на гидравлических аппаратах.

Исходные данные для определения потерь давления.

Расход рабочей жидкости

0,00051

м3/с

30

л/мин

Число Re  для РВД напорной линии

2698

режим:

турбулентный

Коэффициент потерь давления  для РВД напорной линии

0,04385

Число Re для жесткой напорной линии

2698

режим:

турбулентный

Коэфф. потерь давления  для жесткого трубопровода напорной линии

0,04385

Число Re для РВД сливной линии

2698

режим

турбулентный

Коэффициент потерь давления по длине для РВД сливной линии

0,04385

Число Re для жесткой сливной линии

2698

режим

турбулентный

Коэфф. потерь давления  для жесткого трубопровода сливной линии

0,04385

 Расчет суммы коэффициентов местных сопротивлений.

Напорная линия:

тип сопротивления

Режим

Коэфф.

Кол.

сумма

Гидрозамки, клапаны с коническим запорным элементом

 

2,5

1

2,5

Вход в фильтры,  гидропневмоаккумуляторы и т.д.

 

0,85

2

1,7

 

 

 

 

 

Прочие

 

1

3

3

Коэффициент местных потерь на напоре

 

 

 

7,2

 

Продолжение таблицы

Сливная линия

Выход жидкости в гидробак

Турбулентный

1

0

0

Ламинарный

2

0

0

 

 

 

 

 

Прочие

 

1

0

0

Коэффициент местных потерь на сливе

 

 

 

0

 Расчет потерь на гидравлических аппаратах

Напорная линия

Потери на распределителе из Р в А

dу=12

0,35

1

0,35

МПа

 

 

 

 

 

 

Потери на аппаратах на напоре

 

 

 

0,35

МПа

Сливная линия.

 

Потери на распределителе из В в Т

dу=12

0,35

0

0

МПа

 

 

 

 

 

 

Потери на теплообменнике

 

0,05

1

0,05

 

Потери на аппаратах на сливе

 

 

 

0,05

МПа

                                 

 

Таблица 2.5.6.6

 Основные параметры насоса.

Тип насоса

MPL211

Рабочий объем насоса

11,0

см3/об

1,10E-05

м3/об

Максимальное рабочее давление

35

МПа

3,5E+07

Па

Коэффициент подачи (объемный КПД)

0,950

 

 

 

Полный КПД насоса

0,900

 

 

 

Гидромеханический КПД

0,947

 

 

 

Допустимая частота вращения

4000

об/мин

 

 

Проверка по допустимой частоте вращения

Выполнена

Расход насоса в расчетном режиме

6,27E-04

м3

37,6

л/мин

Основные параметры гидромотора.

Тип мотора

EPRM 160

Рабочий объем гидромотора

159,6

см3/об

 

 

Число включенных параллельно гидромоторов

1

 

 

 

 

Продолжение таблицы

Суммарный рабочий объем гидромоторов

159,6

см3/об

1,60E-04

м3/об

Гидромеханический КПД гидромотора

0,95

 

 

 

Полный КПД гидромотора

0,74

 

 

 

Объемный КПД гидромотора

0,78

 

 

 

Номинальная частота вращения  гидромотора

375

об/мин

 

 

Расчетная частота вращения  гидромотора

3,06

об/с

183,6

об/мин

Проверка по допустимой частоте вращения

Выполнена

Параметры редуктора.

Расчетное передаточное отношение редуктора

1,02

 

 

 

Принятое передаточное отношение редуктора

1,000

 

 

 

Фактическая частота вращения привода

183,6

об/мин

 

 

Проверка по частоте вращения привода

Выполнена

КПД редуктора

0,90

 

 

 

Расчетная нагрузка гидродвигателя.

Расчетный момент на валу гидромотора

262,2

Н*м

 

 

Перепад давления на гидромоторе

1,09E+07

Па

10,9

МПа

Давление в гидросистеме.

Потери давления на сливной линии

Скорость жидкости в РВД

5,55

м/с

 

 

Потери давления в РВД

238882,7

Па

0,24

МПа

Скорость жидкости в жестком трубопроводе

5,55

м/с

 

 

Потери давления в жестком трубопроводе

14333,0

Па

0,01

МПа

Потери давления на местных сопротивлениях

0

Па

0,00

МПа

Потери давления на гидроаппаратах

50000

Па

0,05

МПа

ОБЩИЕ ПОТЕРИ НА СЛИВЕ

303216

Па

0,30

МПа

 

Потери давления на напорной линии

 

Скорость жидкости в РВД

5,55

м/с

 

 

 

Потери давления в РВД

238882,7

Па

0,24

 

 

Скорость жидкости в жестком трубопроводе

5,55

м/с

 

 

 

Потери давления в жестком трубопроводе

14333,0

Па

0,01

 

 

Потери давления на местных сопротивлениях

94144

Па

0,09

 

 

Потери давления на гидроаппаратах

350000

Па

0,35

 

 

ОБЩИЕ ПОТЕРИ НА НАПОРЕ

697360

Па

0,70

МПа

 

Давление на выходе из насоса

1,19E+07

Па

11,9

МПа

 

Проверка по давлению

Выполнена

                 

 

Таблица 2.5.6.7

Выходные параметры привода.

Частота вращения вала насоса

3600

об/мин

376,8

рад/с

Расход насоса

6,27E-04

м3

37,6

л/мин

Частота вращения вала гидромотора

3,06

об/с

183,6

об/мин

Частота вращения  привода

3,060

об/с

183,6

об/мин

Коэффициент запаса по частоте вращения

1,020

 

Наибольший перепад давления на гидромоторе

10999425

Па

11,00

Мпа

Наибольший момент на валу гидромотора

265,6

Н*м

 

Наибольший момент  привода

239,0

Н*м

 

Коэффициент запаса по моменту

1,013

 

Мощность выходная наибольшая

4593

Вт

4,59

кВт

Мощность, необходимая для привода насоса

8531

Вт

8,53

кВт

Гидравлический КПД привода

0,92

92

%

Общий КПД привода

0,54

54

%

Потери мощности в гидравлической системе

3256

Вт

3,26

кВт

Необходимая площадь поверхности теплоотвода

4,0

м2

 

Расчетный момент привода насоса

22

Н*м

 

 Результаты проверки соответствия исходным  требованиям.

Проверка по частоте вращения насоса

ВЫПОЛНЕНА

Проверка по частоте вращения  гидромотора

ВЫПОЛНЕНА

Проверка по частоте вращения привода

ВЫПОЛНЕНА

Проверка по моменту привода

ВЫПОЛНЕНА

Проверка по мощности приводного двигателя

ВЫПОЛНЕНА

               

 

 

2.5.7   Расчет ширины цепи.

Расчет ширины цепи ведем исходя из мощности, необходимой для привода цепи (N = 6,2кВт) и частоты вращения выходного вала гидромотора (n=250об/мин). 

Вычислим предварительную угловую скорость приводной звездочки:

ω = n·π/30,           (28)

ω = 250 ·3,14/30= 26,2 рад/с;

Определим вращающий момент:

M = N/ω,             (29)

M= 6,2·10³/26,2 = 236,6 H∙м;

Определим  окружное усилие:

Р= N/ υ,               (30)

где υ – скорость цепи (м/с);

Р= 6,2·10³/1,35= 4592,6 Н;

Произведем расчет ширины цепи:

B = [P ∙( υ∙ KЭ)⅓]/4t,   (31)

где  B – ширина цепи (мм);  P – окружное усилие, (Н);

υ – скорость цепи (м/с); t – шаг цепи (мм), определен исходя из диаметра фракции, которую должна транспортировать цепь, диаметр 40мм;

KЭ – коэффициент, учитывающий условия монтажа передачи и ее эксплуатации. 

  Коэффициент рассчитывается следующим образом:

KЭ = kд kа kн kР kсм kп,     (32)

где kд — динамический коэффициент, учитывающий характер на­грузки: при спокойной нагрузке kд = 1; при ударной нагрузке в зависимости от интенсивности ударов принимают kд = 1,25-2,5;  принимаем 1,3;

kа учитывает влияние межосевого расстояния: при ά = (30—50)t  kа = 1; при ά ≤ 25t принимают kа = 1,25; при увеличении ά на 20t снижают kа на 0,1; принимаем kа = 1,25;

kн  учитывает влияние наклона цепи: при наклоне до 60°  kн = 1; при наклоне свыше 60°  kн = 1,25, но при  автоматическом регулировании натяжения цепи, при любом угле kн = 1; принимаем kн  =1;

kР учитывает способ регулирования натяжения цепи: при автоматическом регулировании kР = 1, при периодическом регу­лировании kР = 1,25; kР принимаем 1,25;

kсм учитывает способ смазки; при картерной смазке (закрытые передачи) kсм = 0,8; при непрерывной капельной смазке kсм = 1; при периодической смазке kсм = 1,3-1,5; принимаем 1,3;

kп учитывает периодичность работы: при односменной работе kп = 1, при двухсменной kп = 1,25; при трехсменной kп = 1,50;  принимаем kп =1.

KЭ =1,3 · 1,25· 1·1,25· 1,3∙ 1 =2,7;

B = [4592,6 ∙( 1,35∙ 2,7)⅓]/4· 65=27,2 мм.

 Ширина цепи данного проектируемого инструмента должна быть не менее 27,2мм.

Скорость цепи в м/c, согласно [1], определяется следующим образом:

v = (z·t∙n)/60 ·1000,            (33)

где z – число зубьев звездочки, ( 5шт);

t – шаг цепи,( 65мм);

n – частота вращения выходного вала двигателя (250об/мин.)

v = (5·65∙250)/60 ·1000= 1,35 м/с.

Для уменьшения динамических нагрузок на цепь и звездочки в открытых передачах ограничивают 1≤v≤ 7 м/с, что удовлетворяет нашему значению.

 

2.6  Технические характеристики, полученные в результате проектирования.

 

Объем шпального ящика составляет:

V = a ·b·c,                           (81)

где  a – ширина (т.к. эпюра шпал колеблется, примем 350 мм),

b – высота ( глубина необходимая для извлечения шпалы 145 мм),

c – длина (длина стандартной железобетонной шпалы 2500 мм).

V = 0,35 ·0,145·2,5 = 0,13 м³.

При полученной конструктивной производительности равной  0,0012 м³/c очистка шпального ящика происходит за 106сек., но с учетом того, что будет происходить послойное снятие, за 2 прохода, т.е. будут происходить технологические переходы, то примем время очистки одного шпального ящика 3мин.  В то время как 2 монтера пути очищают один шпальный ящик за 20мин. Таким образом инструмент очистит в 6 раз быстрее двух монтеров пути.

После проведения всех расчетов необходимо произвести массу всего инструмента. К массе шины прибавим массу гидромотора, распределителя и примерную массу кожуха и ручки. Масса гидромотора составляет 7,5 кг; масса распределителя 2,2 кг; масса  кожуха и ручки примем равной приблизительно 3,8 кг; тогда масса всего инструмента составит 44 кг.

Полученные параметры сводим в таблицу 2.6

 

 

 

 

Таблица 2.6

Технические характеристики механизма по очистке шпального ящика.

Основные технические параметры

Показатель

Масса, кг

44

Привод

гидравлический

Мощность привода, кВт

6,19

Производительность, конструктивная, м³/c

0,0012

Скорость цепи, м/с

1,35

Габариты:

длинна, мм

ширина, мм

высота, мм

 

 

1450,5

270,5

329

 

Количество обслуживающего персонала

2

 

В результате проектирования было предложено техническое решение задачи по очистке шпальных ящиков, параметры которого представлены в табл. 2.6.  Механизм в целом удовлетворяет ТЗ представленному в главе 2.2.

 

 

 

  1. Технологический раздел.

3.1.Служебное назначение и описание изготовляемой детали.

                            

           Изготовляемая деталь - зуб баровой цепи. Зуб баровой цепи служит для смягчения почвы и чистки шпальных ящиков.

          Основными условиями, которым должна отвечать конструкция зуба, является достаточная прочность, жесткость, обеспечивающая нормальную работу цепи, технологичность конструкции и экономия материала. Механизм в котором работает данная деталь баровая цепь.

3.2. Исходные данные для проектирования.

 

а) материал детали – сталь 45 (ГОСТ 1050-88);

б) чертеж детали с техническими требованиями;

в) Действительный фонд времени FД=366-103-5=254дн*2см*8ч=4064 ч

Расчет годового действительного фонда времени

Fд = Fн×(1 – Р/100) × m – действительный фонд рабочего времени

Fн = 365 – 105 – 12 = 248дн. = 1984 часов

Р = 3 % - плановые потери времени на ремонт оборудования

m  = 2 -  число смен

Fд = 1984 × (1- 0.03) × 2 =1982 часа. 

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций КЗО, который показывает отношение всех различных технических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделениями в течение месяца, к числу рабочих мест.

Определим тип производства, для этого рассчитаем коэффициент закрепления операций КЗО:

где, Q- суммарное количество операций.

Р - суммарное количество мест.

Определим такт выпуска:

где Fд- действительный годовой фонд времени.

Nг- годовая программа выпуска.

 мин.

Зная штучное время затрачиваемое на каждую операцию, определяем необходимое количество оборудования:

.

где Кзн- коэффициент загрузки оборудования.

Определяем число рабочих мест, определяем фактическое значение коэффициента загрузки рабочего места.

где Р- количество мест.

Количество операций выполняемых на рабочем месте определяем:

где Кзн- нормативный коэффициент загрузки оборудования.

Примем Кзн=0,8.

 

п/п

Наименование операции

Тшт

mp

P

Кзф

Q

005

Токарная

0,546

0, 2

1

0, 2

4

010

Токарная

0,126

0, 05

1

0, 05

16

015

Шлифовальная

0,708

0, 26

1

0, 26

3,1

020

Моечная

0,576

0,212

1

0,212

3,8

025

Контроль

0,744

0, 27

1

0, 27

2,97

Кзф- 10 до 20 среднесерийное производство

 

3.3 Анализ технологичности детали «зуб»

При разработке технологического процесса изготовления детали необходимо проанализировать конструкцию детали с точки зрения ее технологичности. Правила выбора показателей технологичности детали направлены на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление при обеспечении необходимого качества.

Для достижения этих целей, прежде всего, необходимо правильно выбрать вид заготовки и материал будущей детали. Валы изготовляют  из конструкционных, легированных сталей, к которым предъявляются требования:

  1. Высокой прочности.
  2. Хорошей обрабатываемости.
  3. Малой чувствительности к концентрации напряжений.
  4. Для повышения износостойкости - способность подвергаться термообработке.

Лучшее сочетание прочности, надежности и долговечности имеет сталь. Сталь превосходит другие сплавы по прочности, но уступает по плотности, коррозионной стойкости, коэффициенту линейного расширения.

В данном случае к колесу предъявляются такие требования как высокая прочность, способность сопротивляться динамическим и ударным нагрузкам и одновременно иметь высокую вязкость. На основе всего этого в качестве материала выбрана сталь 45, имеющая процентное содержание углерода-0,45…0,50%, меди-0,25%, никеля-0,25%, кремния-0,17..0,37%, марганца-0,5…0,8%, хрома-0,25%, сера -0,04%, фосфор – 0,035%, мышьяк -0,085%.

  Имеются в наличии удобные технологические базы (подшипниковые шейки), обеспечивающие требуемую ориентацию и надежное крепление заготовки на станке при возможности ее обработки с нескольких сторон и свободного подвода инструмента к обрабатываемым поверхностям;

- простота геометрической формы позволяет обрабатывать большинство ее поверхностей с минимального количества установок;

- наружные поверхности детали имеют открытую форму, позволяющую часть поверхностей обрабатывать на   проход в направлении подачи;

- в конструкции детали отсутствует наклонное расположение поверхностей;

- условия базирования и простановка размеров рациональны, на большинстве операций конструкторские размеры совпадают с технологическими;

- на большинстве поверхностей обеспечивается свободное врезание и выход режущего инструмента.

   Рассматриваемая деталь имеет следующие нетехнологическое

     особенности:

- имеются канавки, которые вследствие своего функционального назначения не могут быть унифицированы;

         В качестве функциональных признаков, обеспечивающих требуе­мый уровень качества продукции и снижение материальных и трудо­вых затрат, можно выделить следующие функций.

F1. Обеспечить свободное врезание и выход режущего инструмента.

F2. Обеспечить точность.

       2.1. Обеспечите рациональные условия базирования.

       2.2. Обеспечить рациональную простановку размеров.

F3. Обеспечить достаточно высокий уровень жесткости детали и режущего     инструмента.

F4. Обеспечить унификацию конструктивных элементов.

F5. Обеспечить удобство составления программ для станков с ЧПУ.

F6. Повысить эффективность использования станков с ЧПУ и ОЦ.

F7. Снизить объём ручных операций и слесарной доработки.

 

  1. Для каждой функции определяют коэффициент весомости (значимости) по сравнению с остальными функциями. Коэффициенты весомости каждого  показателя  ()  определяются        экспертным  пу­тём  по  их  приоритету,  а  их  суммарное значение 

т.е. весовые показатели, нормированы на единицу. Распределение значений коэффициен­тов весомости при использовании всех перечисленных функций :                                                 

 

  1. Проведение экспертной оценки качества исполнения функций. Для этой цели конструкция рассматриваемой детали оценивается с позиции реализации каждой из выбранных функций в виде вербальных оценок "хорошо", "удовлетворительно", "плохо".

F1 – удовлетворительно 

Врезание и выход режущего инструмента в данной детали на каждой операции происходит свободно, так как геометрические формы детали просты и нет внутренних скрытых полостей недоступных для обработки.

F2 – удовлетворительно

Выбор баз зависит от конструктивных форм детали, технических требований и масштаба выпуска.                

 Выбор баз на токарной операции, заготовка на станке устанавливается в самоцентрирующий 3-х кулачковый патрон:

   -на первом переходе левый торец заготовки будет являться установочной базой, лишающей 3-х степеней свободы, наружный диаметр является направляющей базой, лишаюещей 2-х степеней свободы и одновременно служит зажимом.

   -на втором переходе правый торец будет являться установочной базой, лишающей 3-х степеней свободы, диаметр выступа является направляющей базой, лишаюещей 2-х степеней свободы и одновременно служит зажимом.

Простановка размеров на чертеже удовлетворяет технологическому процессу и хорошо просчитывается.

F3 – хорошо

Достаточно высокий уровень жесткости детали и режущего  инструмента обеспечивается за счет простой геометрической формы и возможности закрепления детали в приспособлении.

F4 – хорошо

Унификацию конструктивных элементов произвести можно только частично, в силу особенностей работы детали.

F5 – хорошо

Удобство составления программ для станков с ЧПУ, так как деталь и имеющиеся на ней выступы имеют простые геометрические формы.

F6 – хорошо

Эффективность использования станков с ЧПУ и ОЦ применима

F7 – хорошо

Снизить объём ручных операций и слесарной доработки не всегда возможно в связи с большой ответственностью детали и невозможностью произвести на станках доводочные операции.

  1. Эта оценка для каждой функции переводится в условные единицы (баллы) с помощью специальной шкалы. Для этой цели используется четырехбалльная шкала с тремя градациями.

 

 

 

 

Вербальная шкала

Балльная шкала

Хорошо

4

Удовлетворительно

3

Неудовлетворительно

2

 

F1 – 4 F2 – 4 F3 – 4 F4 – 4 F5 – 4 F6 – 4 F7 – 4

  1. Рассчитываем комплексный показатель качества реализа­ции рассматриваемых функций (), оценивающий технологичность детали по качественным признакам, рассчитанный как средняя ве­личина из суммы балльных оценок с учетом коэффициентов весомости каждой функции:

где  - усреднённая балльная оценка реализации каждой функции;

        - коэффициент весомости (значимости) каждой функции.

Если ³ 3 то общая оценка удовлетворительная, если < 3,0 то общая  оценка технологичности конструкции детали по качественным показателям будет неудовлетворительной.

 

Таким образом, общая оценка является удовлетворительной.

 

3.4 Количественная оценка технологичности

 

Коэффициент унификации конструктивных элементов:

где  - число унифицированных конструктивных элементов;

       - число конструктивных элементов в детали.

          

Коэффициент стандартизации конструктивных элементов:

 где - число стандартизованных конструктивных элементов;

      - число конструктивных элементов на детали.

Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей:

 

где - число поверхностей, обрабатываемых стандартным режущим     инструментом.

          - число поверхностей, подвергаемых механической обработке

Коэффициент обработки поверхностей:

 

где - общее число поверхностей детали

Коэффициент повторяемости поверхностей:

 

где - число наименований поверхностей;

Коэффициент использования материала:

- масса детали, кг;

- масса заготовки, кг

Коэффициент обрабатываемости материала

 

– основное (машинное) время обработки рассматриваемого материала

 - то же для базового материала ,

так как материал не меняется  то

 

Коэффициент точности обработки:

где - средний квалитет точности;

 

            А - квалитет обработки;

            n - число размеров соответствующего квалитета.

 

Коэффициент шероховатости поверхности

где  - среднее числовое значение параметра шероховатости,

 

 

 

Базовые показатели технологичности и их бальная оценка

 

Показатели технологичности

Базовые значения показателей

технологичности

п/п

Наименование

Обо-значе-ние

Неудо-влетвори-тельно

Удовлетвори-тельно

Хоро-шо

1

Коэффициент унификации конструктивных элементов

Ку.э.

 

0,1…0,2

>0,2

2

Коэффициент стандартизации конструктивных элементов

Кс.э.

 

0,1…0,2

>0,2

3

Коэффициент применяемости стандартизированных обраба-тываемых поверхностей

Кс.о.п.

 

0,6…0,8

>0,8

4

Коэффициент обработки поверхностей

Ко.п.

<0,3

 

>0,7

5

Коэффициент повторяемости поверхностей

Кп.п.

<0,2

0,2…0,8

 

6

Коэффициент использования материала

Ки.м.

 

0,5…0,7

>0,7

7

Коэффициент обрабатывае-мости материала

Ко.м.

<0,7

 

>1

8

Коэффициент точности обработки

Ктч.

<0,85

0,85….0,92

 

9

Коэффициент шероховатости

Кш.

<0,6

 

>0,95

Баллы

 

 

4

3

2

Средний балл =3,1 т.е. общая оценка уровня технологичности конструкции по количественным показателям удовлетворительная.

       Форма детали является правильной геометрической, является телом вращения. Шероховатостей поверхностей соответствует классам точности их размеров и методам обработки этих поверхностей. Деталь не имеет неперпендикулярных осям отверстий на входе и выходе сверла.

Имеется свободный отвод и подвод режущего и мерительного инструмента к обрабатываемым поверхностям.

           1.Трудоемкость изделия как показатель ТКД характеризует количество труда, затрачиваемого на одно изделие с учетом его конструктивных особенностей  в сферах производства, эксплуатации и ремонта. Разновидностями этого показателя, определяемыми затратами труда в конкретных областях проявления ТКД, являются:

         трудоемкость изделия в технической подготовке производства (ТПП);

         трудоемкость изделия в изготовлении;

         трудоемкость изделия в техническом обслуживании (ТО);

         трудоемкость изделия в ремонте;

         трудоемкость изделия в утилизации;

         общая трудоемкость изделия.

При изготовлении детали из вышеперечисленных показателей требуется определить значение исходного показателя трудоемкости в изготовлении вала имеющего массу Мп.в. = 0,26 кг.

           

  • Выбор и обоснование способа получения заготовки.

Технический этап.

3.5.1.Ориентировочная стадия.

После анализа служебного назначения, условий работы детали, типа производства, объема выпуска, технических требований на изготовление, механических и технологических характеристик  формируем исходную группу методов получения заготовки.

                 1.Штамповка на КГШП в открытых штампах.

            2.Сортовой прокат.

                 3.Литье в песчанно-глинистые формы.

3.5.2.Уточняющая стадия.

Из группы выбранных на предыдущей стадии методов, на основе анализа параметров их «разрешающей способности» исключаются такие, которые не удовлетворяют следующим условиям:

  • метод не позволяет обрабатывать материал детали (параметр «А»);
  • тип заготовительного производства не соответствует рассчитанному в проекте на основании исходных данных задания на проектирование, то есть отсутствует практическая возможность реализации годового объема выпуска (параметр «Б»);
  • заданная конфигурация детали, ее конструктивные элементы, максимальное приближение заготовки к детали и весовая характеристика не могут быть получены выбранным методом (параметр «В»).

Таблица.1. Прохождение уточняющей стадии выбора заготовки.

п.п.

Методы получения заготовки

Параметры разрешающей способности метода

«А»

«Б»

«В»

1

Штамповка на КГШП в открытых штампах

+

+

+

2

Сортовой прокат

+

+

+

3

Литье в песчанно-глинистые формы

-

+

-

Табличные данные свидетельствуют, что параметр «Б» реализуется всеми тремя методами, т. е. все они способны обеспечить выполнение заданной годовой программы выпуска.

Однако литье в песчанно-глинистые формы не позволяет получить заготовку из стали 45 ГОСТ 1050-88 (параметр «А»), а также данный метод не предназначен для получения заготовок деталей типа «вал» (параметр «В»). Поэтому этот метод исключаются из дальнейшего рассмотрения.

Сопоставительная стадия

На этой стадии следует сузить круг оставшихся в группе методов путем их сопоставления по следующим параметрам: точность обработки JT, шероховатость поверхности Rz, глубина дефектного слоя, коэффициент использования материала Ки.м., производительность и стоимость С заготовки.

 

Таблица.2. Сопоставительные параметры.

п.п.

Методы получения заготовки

Сопоставительные параметры методов

JT, кв.

Rz, мкм

Т, мкм

припуск

С, руб./т.

1

Штамповка на КГШП в открытых штампах

12-14

100

5.5мм

310

2

Сортовой прокат

14-16

160

250

5

269

Анализ табличных данных показывает, что штамповка обеспечивает более  точную заготовку.

  • Технологическая себестоимость.

Технологическую себестоимость заготовок можно определить по формуле

СТз = М + З + И + Э + Н + А + П

Составляющие затрат по этой формуле расшифрованы в таблице 5, где также даны зависимости для определения компонентов себестоимости.

 

Вариант 1. Заготовка из проката. Материал 45 ГОСТ 1050-88. Масса детали 0,26кг. Согласно точности и шероховатости поверхностей обрабатываемой детали определяем промежуточные припуски по таблицам. За основу расчета промежуточных припусков принимаем диаметр детали D=34h14(-0,62) мм

Устанавливаем предварительный маршрутный технологический процесс обработки поверхности детали.

Обработка поверхности диаметром 50 мм производят в жестких центрах , на токарном станке с ЧПУ; окончательную обработку поверхности детали выполняют на круглошлифовальном станке.

Технологический маршрут обработки данной поверхности:

Операция     005. Токарная

Токарный с ЧПУ ИТ 42

Патрон ,центр рифленый, ГОСТ 8742-75 А-1-5-У центр, Резец 2103-0671 ГОСТ 20872-80 с пластиной  КНТ16,  10h9  скоба, 12h9   скоба,  20h9  скоба, ГОСТ 166-80 ШЦ-1-250 штангенциркуль, фаскомер

  1. Токарная

Токарный с ЧПУ ИТ 42

Патрон поводковый ,центр рифленый, ГОСТ 8742-75 А-1-5-У центр, Резец 2103-0671 ГОСТ 20872-80 с пластиной  КНТ16,  10h9  скоба, 12h9   скоба,  ГОСТ 166-80 ШЦ-1-250 штангенциркуль, фаскомер

  1. Шлифовальная.

Круглошлифовальный п/а 3Е12

Центр рифленый, ГОСТ 8742-75 А-1-5-У центр, ГОСТ 2424-75   ПП 250х15х127 24А40СМ15К8, ГОСТ 6507-78 МК-150 микрометр

  1. Контрольная.

Стол контролера

 

Определяем промежуточные размеры обрабатываемых поверхностей согласно маршрутному технологическому процессу:

на токарную операцию 010

010  = Dн005   + 2z ш = 34 + 2*1,5 = 37 мм.

на токарную 005

005  = Dнзаг   + 2z ш = 37 + 2*4,5 = 46 мм.

По расчетным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590-70.

Круг 50-В-ГОСТ 2590-88/45 ГОСТ 1050-88

Нормальная длина проката стали обыкновенного качества при диаметре 10-150 мм 2-6 м. Отклонения для диаметра 35 мм равны +0,4 /-1,0

Припуск на подрезку торцовых поверхностей заготовки равен 1,0 мм.

Общая длина заготовки

Lз  = Lд  + 2zподр  = 90 + 2*1,0 = 92 мм. Принимаем 92мм.

Lд – номинальная длина детали по рабочему чертежу. мм.

Объем заготовки определяем по плюсовым допускам

Vз = (Пdз.п./4)*Lз = (3,14*352)/4  * 92 = 1818531 мм

где Lз – длина заготовки с плюсовым допуском.

Массу заготовки определяем по формуле

Gз = Vз = 0,00785 * 317126 = 0,82кг

Выбираем оптимальную длину проката для изготовления заготовки. Длину торцового обрезка проката определяем из соотношения Lобр = (0,3...0,5)d = (0,3...0,5)*50 = 15... 25мм.

Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандартам, определяем по формуле:

из проката длиною 2 м

Х4  = (Lпр – Lзаж – Lо.т. )/ (Lз + Lпр ) = (2000 – 80 – 20) / 92 = 18,4 шт.

Получаем 18 заготовок из данной длины проката.

Из проката длиной 6 м

Х7  = (Lпр – Lзаж – Lо.т. )/ (Lз + Lпр ) = (6000 – 80 – 20) / 92 = 57,3 шт.

Принимаем 57 заготовок из данной длины проката.

Остаток длины (некратность) определяется в зависимости от принятой длины проката:

из проката длиной 2 м

Lнк2   = Lпр – Lо.т. - Lзаж – (LзХ4   ) = 2000 – 20 – 80 – (92*18) = 46 мм

или  Пнк2   (Lнк100)/Lпр = (46*100)/2000 = 2,3%

из проката длиной 6 м

Lнк6   = Lпр – Lо.т. - Lзаж – (LзХ4   ) = 6000 – 20 – 80 – (92*57) = 29 мм

или Пнк6   (Lнк100)/Lпр = (29*100)/6000 = 0,48%

Из расчетов на некратность следует, что прокат длиною 6 м для изготовления заготовок более экономичен. Чем прокат длиною 2 м. Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката составят

Пзаж = (Lзаж * 100)/Lпр = (80 * 100)/6000 = 1,33%

Потери материала на длину торцевого обрезка проката в процентном отношении к длине проката составят

Пот = (Lот * 100)/Lпр = (20 * 100)/6000 = 0,33%

Общие потери к длине выбранного проката

Ппо =Пнк + Пот + Пзаж = 0,48 + 0,33 + 1,33 = 2,14%

Расход материала на одну деталь с учетом всех технологических неизбежных потерь определяем

Gзп = Gз(100 + Ппо)/100 = 1,2(100 + 2,14)/100 = 1,66 кг

Коэффициент использования материала

Ким = Gд /Gзп = 0,26 / 0,82 = 0,32

Стоимость заготовки проката

Сзп = СмGзп – (Gзп – Gд)(Сотх/1000) = 405 * 0,82 – (0,82 – 0,26)(1,07/1000) = 64,80 – 0,0024 = 64,79 руб.

Вариант 2. Заготовка изготовлена методом горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ).

Степень сложности С2. Точность изготовления поковки – класс – 1. Группа стали – М1.

Припуски на обработку заготовок, изготавливаемых горячей объемной штамповкой, зависят от массы. Класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки. На основании принятых припусков на размеры детали определяем расчетные размеры заготовки:

D 34    S = 1,0

D 19     S = 0,8

D 26     S = 0,8

D 16     S = 0,8

Длина L=90     S=2,2 мм

100   = Lд + 2z = 90 + 4,4 = 94,4 мм

25   = 48 + 2,4 = 50,4 мм

Допуски на размеры штампованной заготовки:

 D34 (+1,0/-0,6), D19(+0,4/-0,1), D26(+1,0/-0,6), D16(+0,4/-0,1),

V1  = (Пdз.п.2/4)*Lз = (3,14*342)/4  * 10,4 = 72768 мм

V2  = (3,14*192)/4  * 50,4 = 93219 мм3

V3  = (3,14*262)/4  * 46,4= 210489 мм3

Общий объем заготовки

Vо  = V1  +  V2 +V3+V4+ V5  =  668302 мм3

Масса штампованной заготовки

Gз.ш. =  Vо = 0,00785 * 668302 = 0,48 кг

Принимая неизбежные технологические потери (угар, облой и т.д.) при горячей объемной штамповке равными 10% , определим расход материала на одну деталь:

Gзп = Gзш(100 + Пш)/100 = 0,48(100 + 10)/100 = 0,51 кг

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку

Ким = Gд/Gзп = 0,26/0,51 = 0,9

Стоимость штампованной заготовки

Сзш = СмGзп – (Gзп – Gд)(Сотх/1000) = (465 * 0,51) – (0,51 – 0,26)(0,51/1000) = 44,18 – 0,0062 = 44,17руб.

Сравнивая варианты по стоимости получения заготовки, видим, что заготовка, полученная на ГКМ экономичнее.

 

Таким образом, применение штамповки на ГКШП в качестве метода получения заготовки зуба  дает годовой экономический эффект порядка 41240 рублей. Следовательно, штамповку на ГКШП следует принять за директивный вариант получения заготовки.

 

Рассмотрение данного процесса изготовления детали необходимо проводить в тесной связи с учетом экономической целесообразности того или иного способа получения заготовки. Для заданной программы – 2000 штук деталей в год наиболее точным и простым способом получения заготовки представляется изготовление ее  штамповкой.   Основной    показатель   материалоемкости    изделия    -   это    коэффициент использования материала:

                                                                             

где     К им  -  коэффициент использования материала, М дет - масса детали,  М заг  -   масса заготовки, которая в свою очередь определяется как

                                               М заг  = p . V ,

где   р-     плотность материала детали (для Стали 45  - приблизительно 7,85 г/см3),   V -    объем заготовки, см3

                                   М заг = 7,85 . 598302 = 510гр = 0,51(кг).

Масса детали известна из чертежа      

                                     М дет = 0,26 кг.

Следовательно

                            К им  =  0,26/0,51 = 0, 9 ,

 что, несомненно, может расцениваться как хороший результат, поскольку большая часть металла в ходе обработки выбрасывается в виде стружки.

 

Обработка давлением основана на пластичности металлов, т. е. на их способности изменять форму без разрушения под действием приложенных сил (давления), поэтому она применима лишь к металлам достаточно пластичным и неприменима к хрупким.

Из технических металлов пластичнее других свинец. Он легко деформируется под давлением при комнатной температуре. Олово, алюминий медь, цинк и железо также могут быть обработаны давлением без нагрева. Пластичность стали и других металлов и сплавов в холодном состоянии недостаточна; при нагреве до определенных температур их пластичность повышается и способность к деформации возрастает. Некоторые металлы и сплавы (например, марганец, чугун и др.) непластичны даже при нагреве: они остаются хрупкими вплоть до расплавления. Такие металлы не могут обрабатываться давлением.

Основные виды обработки металлов давлением: прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка. Они рассмотрены ниже.

В последнее время получил распространение способ изготовления гнутых профилей из холодной листовой заготовки на специальных профилировочных станках. Этот способ важен, так как дает  возможность экономить металл (в сравнении с прокатными профилями ) за счет толщины изделий и получать при необходимости сложные профили.

При обработке давлением металл испытывает напряжение сжатия, а не растяжения. Однако явления при сжатии подобны наблюдаемым при растяжении и предел упругости приблизительно одинаково при растяжении, так и при сжатии. Поэтому для определения области напряжений пластической деформации металла пользуются диаграммами растяжения, причем границы этой области определяются точками и следует помнить, что точки определены при статической нагрузке, а при обработке давлением грузка динамическая. При динамической нагрузке сопротивление металла деформации повышается и для определения динамического напряжения, которое надо приложить для пластической деформации металла, необходимо ввести поправочный коэффициент, равный 1,25 для гидравлических прессов (при медленной деформации) 2,5 — 3,0 для ковочных и штамповочных молотов (при быстрой деформации).

Остаточная (пластическая) деформация металла является следствием сдвигов, происходящих внутри и по границам зерен. При сжатии каждое зерно сплющивается, а при растяжении — вытягивается.

Штамповкой называют ковку в стальных формах-штампах. Производительность штамповки в десятки раз больше, чем свободной ковки, а необходимая квалификация рабочих значительно ниже. Кроме того, при штамповке достигается значительно большая, чем при свободной ковке, точность размеров в чистота поверхности, так что нередко после штамповки детали выходят вполне готовыми при меньшем расходе металла. Отсюда ясно преимущество штамповки перед свободной ковкой однако штамповка выгодна лишь в массовом и серийном производстве, потому что затраты на изготовление стальных форм (штампов) оправдываются лишь при выпуске значительного количества поковок, Штамповка бывает горячей и холодной, объемной в листовой.

Горячая объемная штамповка (ковка в штампах). Если при свободной ковке металл, теснимый бойками сверху и снизу, может свободно течь в стороны, то при штамповке течение металла ограничивается поверхностями штампа, и заготовка принимает форму его фасонной полости (ручья).

Припуск на механическую обработку при горячей объемной штамповке примерно вдвое меньше, чем при свободной ковке для одних и тех же изделий ни колеблется в пределах от 0,4 до 5 мм. Применение точной объемной штамповки на кривошипных прессах для чеканки и калибровки позволяет еще более снизить припуски и во многих случаях полностью устранить обработку резанием. Штамповкой можно изготовить весьма сложные изделия. Горячая штамповка производится на молотах и ковочных машинах.

Штамповка на молотах — наиболее распространенный способ горячей штамповки.

Штамп состоит 2 из двух частей: верхней 1 и нижней 2. Нижняя часть крепится на штамподержателе, установленном на шаботе, а верхняя — в бабе; крепление каждой части штампа осуществляется клином и шпонкой. Места крепления выполняют в виде «ласточкина хвоста». Обе части имеют полости, составляющие ручей, который соответствует форме поковки.

Для штамповки заготовка нагревается до температуры ковки и помещается в нижнюю полость 2 штампа. Под действием ударов верхней части штампа металл течет и заполняет ручей. Излишек металла выдавливается из ручьи в кольцевую полость и образует так называемый облой (заусенец) , который способствует лучшему заполнению полости штампа, препятствуя дальнейшему течению металла в полости разъема штампа. Заусенцы образуют на прессе в специальном обрезном штампе в горячем или холодном состоянии. По количеству ручьев штампы разделяют на одноручьевые и многоручьевые.

Одноручьевые штампы применяют для изготовления простых изделий и для штамповки заготовок, предварительно подготовлена свободной ковкой. Эта подготовка состоит в приближении фор мы заготовки к форме готовой поковки.

Многоручьевые штампы имеют заготовительные, штамповочные и отрезные ручьи. В заготовительных ручьях выполняются операции вытяжки или гибки, в штамповочных — придания заготовке окончательной формы, в отрезных — отделения штамповки от прутка (катаной заготовки).

Заготовительные ручьи располагаются по краям штампа, а Штамповочные в середине.

В многоручьевом штампе, деформирование происходит при выполнении последовательных переходов штамповки. Заготовка поступает сначала в протяжной ручей 4, где протягивается. Затем ее деформируют в прокатном ручье З для утолщения на концах, далее передают в гибочный ручей 1, после чего ее штампуют предварительном 2, а потом в окончательном 5 ручьях.

 

В последние годы распространяется безоблойная штамповка в закрытых штампах. При этом достигается значительная экономия металла, отпадает надобность в обрезных прессах и штампах, а также в обрезке облоя и повышаются механические свойства поковок. Для горячей штамповки применяют кривошипные прессы, фрикционные и паровоздушные молоты.

Штамповка на кривошипных прессах является наиболее производительной, так как эти прессы быстроходны (число ходов от 35 до 90 в минуту).

 

5.7. Выбор баз.

 

 

         

        Выбор баз.  

       Выбор баз зависит от конструктивных форм вала, технических требований и масштаба выпуска                 

 Основными конструкторскими базами, у большинства валов являются поверхности их опорных шеек, однако  использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей затруднительно (особенно при условии сохранения, единства баз).

Следовательно, на большинстве операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоих торцов заготовки, что позволяет

обрабатывать почти все наружные поверхности вала на единых базах с установкой его в центрах.

Подрезку торцов и зацентровку вала выносят в начало технологического процесса механической обработки вала.

обрабатывать почти все наружные поверхности вала на единых базах с установкой его в центрах.

Подрезку торцов и зацентровку вала выносят в начало технологического процесса механической обработки вала.

      

 

3.8. Расчет припусков на механическую обработку заготовок деталей машин.

 

Определение количества переходов (операций) при механической обработке заготовок.

 

 1)   Наружная цилиндрическая поверхность (типа вал) должна иметь  , шероховатость 6,3. Отклонение формы не выходят за пределы допуска на диаметр ()

 

 

   Допуск  на диаметральный размер наружной поверхности заготовки соответствует 14 квалитету  и равен:

   Для получения нужного диаметра с требуемой точностью необходимо в результате обработки обеспечить уточнение:

 

   Для получения требуемой точности и шероховатости заготовка должна пройти 2 операции:

 

  1. обтачивание черновое h16
  2. обтачивание чистовое h14

 

  1. шлифование к6

 

   В результате обработки общее уточнение:

 

что соответствует требуемому уточнению  

 

   

   Намеченный технологический процесс обеспечит требуемую точность наружной поверхности по размеру, форме и шероховатости. Установив последовательность обработки поверхностей и выбрав методы обработки, рассчитываем припуски на механическую обработку.

 

   Расчет припусков ведется по методике профессора Кована.

   Припуск на обработку – это  слой материала, удаленный с поверхности, образующейся в результате  обработки  заготовки.

   Расчет припусков для удобства следует вести в виде таблиц или расчетной карты.

Определяем (рассчитываем) по всем технологическим переходам величину расчетного припуска:

 

2×Zimin = 2× (Rzi-1 + Ti-1 + )

 

 

        Ti-1 – глубина дефектного слоя на предшествующем переходе (табл. 4.3, 4,5 [2]),

       ri-1 –  среднестатистическая точность геометрической формы и расположения поверхностей при механической обработке на предшествующем переходе,

       ei – погрешность установки на соответствующем переходе:

 

ei = eбаз2 +eзакр2 +eприсп2

где  eбаз – погрешность базирования,

       eзакр – погрешность закрепления,

       eприсп – погрешность приспособления.

     Расчет припусков на механическую обработку цилиндрической поверхности (типа вал) Æ25h14:

    суммарное отклонение

                            r =  rкор ==0.54   (табл. 4.7, [2]),

   

rостчерн = Ку × rзаг = 0,06 × 540 » 32 мкм,

rостчист = Ку¢ × rзаг = 0,04 × 540 » 21 мкм,

где Ку , Ку¢  - коэффициенты уточнения. Далее заполняем таблицу6.

 

 

 

 

Таблица 6

Содержание

перехода

R zi-1

мкм

Тi-1

мкм

rI-1

мкм

Zmin

мкм

Расчетный

размер, мм

di

мкм

Предельный

размер, мм

Промежуточный

припуск, мм

 

 

 

Дmin

Дmax

Zmin

Zmax

 

 

 

наружный диаметр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исх.  Заготовка IT16

160

200

540

 

20,413

600

20,413

21,613

 

 

 

 

 

Обтачивание черновое h16

100

50

32

 2·900

18,613

500

18,613

19,113

500

1200

 

 

 

Обтачивание чистовое h14

63

40

21

2·182

18,249

200

18,249

18,449

182

282

 

 

 

Шлифование к6

6,3

30

10

2·124

18,001

11

18,001

18,012

151

140

 

 

 

Итого

 

893

1482

 

 

 

 

 

 

1077

                                         

 

Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой:  2zmini = 2[(Rz + h)i-1 + åi-1].

Минимальный припуск

под предварительное обтачивание:     2zmin1 = 2(160+200+540) = 900мкм;

под окончательное обтачивание:         2zmin2 = 2(100+50+32) = 182мкм;

Полученные значения заносим в графу табл. 1 «Расчетный припуск».

Графа табл. 1 «Расчетный минимальный размер dр» заполняется, начиная с конечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

dр3 = 18,001 мм; 

dр2 =18,001 + 0,248 = 18,249 мм;

dр1 =18,249 + 0,364 = 18,613 мм;

 

dрзаготовки = 18,613+ 1,8 = 20,413 мм;

Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру:

dmax3 = 18,001 + 0,0011 = 18,012мм;

 dmax2 = 18,249 + 0,20 = 18,449мм; 

dmax1 = 18,613 + 0,50 = 19,113 мм;

dmax заготовки = 20,413 + 1,2 = 21,613 мм.

Предельные значения припусков zmax определяем как разность наибольших предельных размеров и zmin – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

2zmax2 = 18,012 – 18,001 = 0,011 мм;

2zmax1 = 18,449 – 18,249 = 0, 248мм; 

2zmin2 = 19,113 – 18,613  = 0,364 мм;

2zmin1 = 21,613 – 20,413 = 1,8 мм.

Проверка 1482-893=600-11

                            589=589

 

 

Аналогично рассчитываются припуски на обработку остальных шеек вала.

    Для заготовок, получаемых штамповкой, допуск распределяется так, чтобы 1/3 была направлена в тело заготовки.

 

3.9. Обоснование и описание технологического процесса механической обработки заготовки детали.

          Особенность данного технологического процесса в том, что вся токарная обработка ведется в патронах на полуавтоматах., т. е. без оправок, которых должно быть достаточное количество и за которыми необходимо тщательно следить.

3.9.1 Расчет режимов резания.

     В этом разделе приводится расчет режимов резания расчетно-аналитическим методом для операций, на которые вычерчиваются технологические наладки.

Черновое точение Ø18h9

.

  1. Глубина резания t = = 0,9  мм.
  2. Подача S = 0,4 мм/об ([ 7],табл. 11, стр. 266).
  3. Скорость резания при наружном точении

  м/мин,

где Т = 40 мин – среднее значение стойкости при многоинструментальной обработке,

СV – постоянный коэффициент ([7 ],табл. 17, стр. 269), СV = 350,

х, m, у - показатели степени ([7 ],табл. 17, стр. 269),

х = 0,15;  m = 0,2; у = 0,35;

КV - общий поправочный коэффициент скорости резания,

                   КV = КMV × КПV × КИV,

где КMV , КПV, КИV – коэффициенты, учитывающие влияние материала заготовки, состояние поверхности, материал инструмента

([7],табл. 1 – 6, 18, стр. 261-263, 271).

                  КMV = КГ ×(750/σв)nv

nv- показатель степени ([], табл.2, стр.262), nv= 1,75,

КГ –коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости,  КГ= 1,

КMV= 1×(750/750)1,75=1;

КПV = 0,9;  КИV = 1.   КV = 1 × 0,9 × 1 = 0,9.

Тогда скорость резания     V =  = 190 м/мин.

 

 

Частота вращения шпинделя   n =  =  = 1675 об/мин.

Принимаем nст = 1600 об/мин

Корректируем скорость резания Vк =  = 181 м/мин.

t, мм

s, мм/об

n, об/мин

v, м/мин

1,1

0,4

1600

181

      Основное время на рабочий ход:

,

где L - длина хода с учетом длины врезания и перебега, мм;

i — количество проходов.

В нашем случае мин.  

 

Чистовое точение Ø18h9

  1. Глубина резания t == 0,25мм.
  2. Подача S = 0,25 мм/об ([7],табл. 11, стр. 266).
  3. Скорость резания при наружном точении

  м/мин,

где Т = 40 мин – среднее значение стойкости при одноинструментальной обработке,

СV – постоянный коэффициент ([7],табл. 17, стр. 269), СV = 350,

х, m, у - показатели степени ([7],табл. 17, стр. 269),

х = 0,15;  m = 0,2; у = 0,2;

КV - общий поправочный коэффициент скорости резания,

                   КV = КMV × КПV × КИV,

где КMV , КПV, КИV– коэффициенты, учитывающие влияние материала заготовки, состояние поверхности, материал инструмента

([7],табл. 1 – 6, 18, стр. 261-263, 271).

                  КMV = КГ ×(750/σв)nv

nv- показатель степени ([7], табл.2, стр.262), nv= 1,75,

КГ –коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости,  КГ= 1,

КMV= 1×(750/750)1,75=1;

КПV = 0,9;  КИV = 1.   КV = 1 × 0,9 × 1 = 0,9.

Тогда скорость резания     V =  = 294м/мин.

Частота вращения шпинделя   n =  =  = 2673 об/мин.

Округляем до меньшего ближайшего значения, соответствующего имеющимся оборотам станка nст = 2500 об/мин.

Корректируем скорость резания Vк =  = 275 м/мин.

t, мм

s, мм/об

n, об/мин

v, м/мин

0,32

0,25

2500

275

      Основное время на рабочий ход:  ,

где L - длина хода с учетом длины врезания и перебега, мм;

i — количество проходов.

В нашем случае    мин

 

Шлифование поверхности Ø18к6

Глубина шлифования t, мм – t = = 0,25мм

Продольная подача определяется по формуле

Sпр = В·β, мм/об,

где В – ширина шлифовального круга (в нашем случае 25 мм),

β – расчетный коэффициент для круглого внешнего шлифования, равный 0,38 при глубине шлифования 0,25 мм и закаленной заготовке.

Sпр = 15·0,38 = 5,7 мм/об

Определим частоту вращения детали. Для этого найдем расчетную скорость вращения круга:

где Dд – диаметр шлифуемой поверхности, мм; Т – стойкость шлифовального круга (40 мин); СV = 0,240, Т = 40 мин, D = 18 мм, t = 0,15 мм, К = 0,3, m = 0,5, Х = 1,0.

V = = 12,6 м/мин

Расчетная частота вращения детали:

n =  = = 115 об/мин

Согласно паспортным данным станка принимаем nд = 100 об/мин

Определяем скорость вращения шлифовального круга:

V =

где Dкр – диаметр шлифовального круга, мм; Dкр = 500 мм

nкр = 2350 об/мин, согласно паспорту станка мод. 3Б153Т.

V = =1845 м/мин = 31м/сек.

Поперечная подача на двойной ход:

Sпоп = tобщ/10 = 0,15/10 = 0,015 мм/дв.ход.

t, мм

s, мм/дв.ход

n, об/мин

v, м/сек

0,085

0,015

110

12,6

 

3.9.2.  Техническое нормирование.

 

 Тшт  нормируется в мин. На каждую операцию тех. Процесса и состоит из основного времени То, вспомогательного Тв, времени организационного обслуживания рабочего места Торг, времени тех. Обслуживания Тт и времени перерывов в работе Тпер.

Тшт= Товоргтпер

 

То - время в течение, которого происходит изменение состояния обьекта производства, что и является целью выполняемой операцииж.

Тв - время охватывающее действие обеспечивающее выполнение основной работы, оно включает время на установку, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, подвод и отвод инструмента, промеры и прочее.

Твв у в о в изм

         Тв у – время на установку и снятие детали.

         Тв о – вспомогательное время связанное с операцией.

         Тв изм- вспомогательное неперекрываемое время на измерения.

Торг - время, затрачиваемое на осмотр и опробование, раскладку и уборку инструмента, смазку оборудования, очистку от стружки.

Торг=4,5% То

Тт - время, затрачиваемое на смену инструмента под наладку оборудования, заправку и регулировку инструмента.

Тт=2,5% То

Тпер – время, регламентируемое условиями работы для переодич. отдыха или время на естественные потребности.

Тпер= 2% То

Все времена, входящие в Тшт отнесены к одной заготовке. 

 

Операция 005. Токарная

 

То=0,035 мин

Тв у =0,17×2 = 0,34мин

Тв о=0,17мин

Тв изм= 0,12 + 0,13 + 0,09  = 0,34мин, где  0,12,  0,15мин – время измерения скобой односторонней предельной, 0,09мин - время измерения штангенциркулем

Тв=0,34 + 0,17 + 0,34 = 0,85мин

Топ= То + Тв=0,22+0,85=1,07мин

Торг  + Тпер = 3%× Топ =3% × 1,07 = 0,04мин

Тт = 2,5%× То =2,5% × 0,22 = 0,01мин

Тпер= 2% × 0,24 = 0,005мин

Тшт = 0,035+ 0,85 + 0,04 + 0,01 = 1,12мин

 

Операция 010. Токарная

 

То=0,125 мин

Тв у =0,17×2 = 0,34мин

Тв о=0,17мин

Тв изм= 0,12 + 0,13 = 0,26мин, где  0,12,  0,13мин – время измерения скобой односторонней предельной,

Тв=0,34 + 0,17 + 0,26 = 0,77мин

Топ= То + Тв=0,16+0,77=0,93мин

Торг  + Тпер = 3%× Топ =3% × 0,93 = 0,02мин

Тт = 2,5%× То =2,5% × 0,16 = 0,009мин

Тпер= 2% × 0,24 = 0,005мин

Тшт = 0,125+ 0,77 + 0,02 + 0,009 = 0,96мин

 

 

Операция 025. Шлифовальная

 

То=0,61 мин

Тв у  = 0,18 мин

Тв о=0,55мин

Тв изм= 0,22мин – время измерения калибром- скобой

Тв=0,18 + 0,55 + 0,22 = 0,95мин

Топ= То + Тв=0,61+0,95=1,56 мин

Торг +  Тпер = 3%× Топ =3% × 1,56 = 0,02мин

Тт = 2,5%× То =2,5% × 0,61 = 0,03 мин

Тшт = 0,61 + 0,95+ 0,02 + 0,03  = 1,73мин

 

 

  • Контроль качества выполняемых деталей

 

При контроле корпусных деталей проверяют:

       - точность отверстий при помощи калибров-пробок;

       - точность наружных поверхностей тел вращения контролируют с помощью скоб;

       - точность изготовления паза контролируют с помощью вкладышей.

         Кроме всего перед началом непосредственного контроля поверхностей изготовленной детали визуально проверяют шероховатость, отсутствие заусенцев и наличие фасок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Безопасность жизнедеятельности.

Обзор вредных воздействий при эксплуатации механизма по очистке шпальных ящиков.

 При работе с механизмом по очистке шпального ящика имеют место негативные факторы производственной среды.

Железнодорожный транспорт, на котором планируется применение разрабатываемого инструмента, относится к числу отраслей, в которых особо остро ощущается специфичность труда и его повышенная опасность. Рабочие места и рабочие зоны монтеров пути расположены в непосредственной близости от движущегося подвижного состава. Условия труда усложняются еще и тем, что железные дороги работают в любое время года и при любой погоде.

Непрерывный рост перевозок, осуществляемых железными дорогами, приводит к увеличению интенсивности движения поездов, повышению их массы и скоростей движения. Как следствие происходит увеличение протяженности тормозных путей, возрастает опасность наезда подвижного состава на людей.

Работа с механизмом по очистке шпального ящика осуществляется непосредственно на путях перегонов и станций. К особенностям работы на путях можно отнести: наличие путей с интенсивным разносторонним движением, протяженные тормозные пути, ограниченное расстояние между осями смежных путей, а также подвижным составом и сооружениями, низкая освещенность рабочей зоны в темное время суток.

Одной из основных причин повышения опасности труда на железнодорожном транспорте является необходимость работы в зоне, которая существенно ограничена габаритом подвижного состава.

Для обеспечения безопасности работников, места производства путевых работ должны ограждаться соответствующими переносными сигналами и сигнальными знаками установленного типа и окраски. При этом запрещается приступать к работам до ограждения сигналами места производства. Кроме переносных сигнальных знаков необходимо устанавливать на рельсы сигнальные петарды и выделять специального работника сигналиста) для своевременного (оповещения о подходе поезда к месту производства работ, [5].

Воздействие климатических факторов вносит ряд дополнительных трудностей. Работа с механизмом по очистке шпального ящика  производится в разных погодных условиях: повышенная или пониженная температура окружающей среды, повышенное или пониженное атмосферное давление, повышенная влажность и скорость движения воздуха. В зимний период резко ухудшается состояние производственной территории. Для сохранения нормальной работоспособности важное значение имеет продолжительность пребывания человека на холоде. Для предупреждения нежелательных явлений переохлаждения предусматриваются специальные меры, как перерывы в работе для обогрева в помещениях с нормальным микроклиматом. Также предусматриваются мероприятия по защите работников в жаркую погоду. Неблагоприятно на условиях труда сказывается резкая перемена погоды. Поэтому  специальная одежда и специальная обувь железнодорожников  работающих на открытом воздухе должна обладать свойствами, обеспечивающими нормальные условия работы при резкой перемене погоды.

В соответствии с федеральным законом №181-ФЗ “Об основах охраны труда в Российской Федерации ” работодатель обязан обеспечить безопасность работников при эксплуатации оборудования, осуществлении технологических процессов, приобретение за счет собственных средств и выдачу специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты.

 Так как механизм по очистке шпального ящика предназначен для выполнения путевых работ на поле, то работа с ним происходит в сильно запыленной среде. Ее происхождение обусловлено двумя причинами:

-в процессе истирания (износа) щебня в процессе его работы в пути под поездной нагрузкой, а также при уплотнении пути подбивкой;

-в результате засорения и загрязнения щебня частицами перевозимых грузов, пылью, приносимой ветром и водой.

При воздействии путевого инструмента на щебень засорители (фракции от 0,1 мм до 25мм) и загрязнители (фракции менее 0,1мм) поднимаются в рабочую воздушную среду. Именно загрязнители представляют большую опасность при попадании в дыхательные органы человека.

Тяжесть труда и метеорологические параметры воздушной среды существенно усиливают действие производственных вредностей на организм человека, поскольку при этом резко увеличивается объем дыхания. Например, при выполнении работ, связанной с ходьбой, скорость передвижения 5 км/ч считается нормальной. Но даже при незначительном ускорении ходьбы (тяжести труда) до 6,2 км/ч объем дыхания увеличивается в 1,5 раз.

 Одновременно с загрязненным воздухом в организм человека поступает большое количество вредных веществ, часть которых не удаляется с выдыханием воздуха. Это прежде всего относится к аэрозолям, которые осаждаются в альвеолярных каналах лёгких. Газы и пары, вдыхаемые с воздухом, растворяются в лёгочной жидкости. Постепенно происходит накопление этих вредностей и возрастает их неблагоприятное влияние на организм человека. Поэтому вредные вещества, обладающие кумулятивной способностью (способность накапливаться в организме), при постоянном их действии на организм даже в малых дозах вызывают хроническое отравление. Накопление вредных веществ происходит в жизненно важных органах человека (печени, селезёнке, костях и мышцах), вследствие чего наблюдаются их органические изменения.

 К вредным веществам хронического действия относят, как правило, аэрозоли, свинца, ртути, марганца, окиси кремния и кремнийорганических соединений. Хроническое поражение организма возникает в результате действия пыли, содержащей свободную двуокись, которая вызывает развитие силикоза, проявляющегося в виде фиброзного перерождения соединительной ткани лёгких. Примером физиологического действия веществ служит отравление окисью углерода, которая является промышленным ядом, действующим на кровеносную систему. Попадая в кровь, окись углерода разрушает носитель кислорода – гемоглобин. В результате организм лишается нормального питания кислородом и наступает кислородное голодание, сопровождаемое головной болью, тошнотой, рвотой и другими явлениями. В особо тяжёлых случаях отравления может наступить смерть. При быстром прекращении воздействия окиси углерода человек полностью выздоравливает, так как гемоглобин не теряет своей способности кислородоносителя.

 Большая часть промышленных вредностей попадает в организм человека через органы дыхания и всасывается лёгочными альвеолярными каналами. Правильный режим дыхания в производственных условиях требует, чтобы работающие дышали через нос. Этот режим часто нарушается при тяжёлом труде, неправильной организации рабочих мест и условиях высокой температуры. При дыхании через рот вредные вещества заглатываются вместе со слюной, что вызывает заболевание желудочно-кишечного тракта и печени. Такие вредные вещества, как бензол, ксилол, толуол и другие, проникают в организм через кожный покров.

 Вывод вредных веществ из организма происходит различными путями: они выдыхаются с воздухом, с потом, мочой, жёлчью, но часть из них обладает кумулятивной способностью.

 Во всех случаях ущерб, наносимый вредными веществами организму человека, зависит от их токсичности. По степени опасности для организма вредные вещества в соответствии с Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий (СН 245-71) и ГОСТ 12.1.007-76 подразделяются на четыре класса опасности: 1- чрезвычайно опасный; 2 – высокоопасные; 3 – умеренно опасные; 4 – малоопасные. Класс опасности устанавливают в зависимости от норм и показателей, предусмотренных ГОСТ 12.1.007-76.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны согласно указанному стандарту не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК). В данном случае, основная масса загрязнителей состоит из кремнеземсодержащей пыли (двуокиси кремния свыше 70%), согласно [5]. Это вредное вещество относится к 3 классу опасности. Сумма отношения её фактической концентрации к предельно допустимой концентрации не должна превышать 1, т.е.

     ,

где СSiO2= 5,7 ,

       ПДК=1 , согласно [19].

, т.е. содержание данного загрязнителя в воздухе рабочей зоны превышает предельно допустимую. Тогда в целях обеспечения безопасности работающего, необходимо применение защитных средств – респиратора.

Так как механизм по очистке шпального ящика в качестве рабочего органа имеет баровую цепь, скорость которой постоянно меняется и обслуживающий персонал непосредственно контактирует с ней, то инструмент является источником вибраций. Также вибрация передается через почву от насосной станции. Длительное воздействие вибрации высоких уровней на организм человека приводит к развитию преждевременного утомления, снижению производительности труда, росту заболеваемости и нередко к возникновению профессиональной патологии - вибрационной болезни.

Вибрация - это механическое колебательное движение системы с упругими связями.

Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характера контакта с источниками вибрации) условно подразделяют на:

- местную (локальную), передающуюся на руки работающего;

- общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека в положении сидя (ягодицы) или стоя (подошвы ног). Общая вибрация в практике гигиенического нормирования обозначается как вибрация рабочих мест. В производственных условиях нередко имеет место совокупное действие местной и общей вибрации.

Производственная вибрация по своим физическим характеристикам имеет довольно сложную классификацию.

По характеру спектра вибрация подразделяется на узкополосную и широкополосную;

по частотному составу - на низкочастотную с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах 8 и 16 Гц, среднечастотную - 31,5 и 63 Гц, высокочастотную - 125, 250, 500, 1000 Гц - для локальной вибрации;

для вибрации рабочих мест - соответственно 1 и 4 Гц, 8 и 16 Гц, 31,5 и 63 Гц [7].

По временным характеристикам рассматривают вибрацию: постоянную, для которой величина виброскорости изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин; непостоянную, для которой величина виброскорости изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин.

Непостоянная вибрация в свою очередь подразделяется на колеблющуюся во времени, для которой уровень виброскорости непрерывно изменяется во времени; прерывистую, когда контакт оператора с вибрацией в процессе работы прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;

импульсную, состоящую из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с при частоте их следования менее 5, 6 Гц.

Производственными источниками локальной вибрации являются ручные механизированные машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия с пневматическим, электрическим или гидравлическим приводом, как проектируемый механизм по очистке шпального ящика.

Основными нормативными правовыми актами, регламентирующими параметры производственных вибраций, являются:

"Санитарные нормы и правила при работе с машинами и оборудованием, создающими локальную вибрацию, передающуюся на руки работающих" № 3041 -84 и "Санитарные нормы вибрации рабочих мест" № 3044-84.

В настоящее время около 40 государственных стандартов регламентируют технические требования к вибрационным машинам и оборудованию, системам виброзащиты, методам измерения и оценки параметров вибрации и другие условия.

Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации является устранение непосредственно его контакта с вибрирующим оборудованием. Осуществляется это путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций.

Снижение неблагоприятного действия вибрации ручных механизированных инструментов на оператора достигается путем технических решений:

- уменьшением интенсивности вибрации непосредственно в источнике (за счет конструктивных усовершенствований);

- средствами внешней виброзащиты, которые представляют собой упругодемпфирующие материалы и устройства, размещенные между источником вибрации и руками человека-оператора.

В комплексе мероприятий важная роль отводится разработке и внедрению научно обоснованных режимов труда и отдыха. Например, суммарное время контакта с вибрацией не должно превышать 2/3 продолжительности рабочей смены; рекомендуется устанавливать 2 регламентируемых перерыва для активного отдыха, проведения физиопрофилактических процедур, производственной гимнастики по специальному комплексу.

В целях профилактики неблагоприятного воздействия локальной и общей вибрации работающие должны использовать средства индивидуальной защиты: рукавицы или перчатки (ГОСТ 12.4.002-74. "Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие требования"); спецобувь (ГОСТ 12.4.024-76. "Обувь специальная виброзащитная").

Как и любое технологическое оборудование по удалению балластного слоя, механизм по очистке шпального ящика создает шум. Шум оказывает вредное влияние на весь организм человека и, в первую очередь, на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. Длительное воздействие интенсивного шума может привести к ухудшению слуха, а в отдельных случаях — к глухоте. Шум на производстве неблагоприятно воздействует на работающего: ослабляет   внимание,  ускоряет  утомление, замедляет скорость психических реак­ций, затрудняет своевременную реакцию на опасность. Все это снижает работоспособность и может стать причи­ной несчастного случая. Поэтому вопросы борьбы с шу­мом в настоящее время имеют большое значение во всех областях техники.

Шумом принято называть всякий нежелательный для человека звук, мешающий восприятию полезных сигна­лов. Шум представляет собой беспорядочное сочетание звуков различной интенсивности и частоты. Шум бывает:

- механического происхождения, возникающий вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях де­талей и конструкций;

- аэродинамического происхождения (при истечении сжатого воздуха или газа);

- гидромеха­нического происхождения (при истечении жидкостей);

- воздушный, распространяющийся в воздушной среде;

-электромагнитного происхождения, возникающий вслед­ствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил.

Шум на рабочих местах не должен превы­шать допустимых уровней, значения которых приведены в ГОСТ 12.1.003—83.

При работе с механизмом по очистке шпального ящика опасность представляет вращающаяся часть инструмента – баровая цепь с монтированными на ней зубьями.

  В гидравлическом инструменте по очистке шпального ящика существует ряд поверхностей, которые нагреваются в процессе работы. Наиболее высокая температура у гидрораспределителя в процессе интенсивной нагрузки.

Источником энергии механизма по очистке шпального ящика является насосная станция, то есть в непосредственной близости от места производства работ находится двигатель внутреннего сгорания. При его работе выделяются различные вредные для организма человека соединения такие как: СО2, СО, N0, S,Pb  и т. д.

Долгое нахождение в непосредственной близости от выхлопной трубы может вызвать серьезной отравление, вплоть до летального исхода. Поэтому работать с гидравлическим гайковертом необходимо только на открытом воздухе, как можно дальше от ДВС (это можно обеспечить применением длинных гидрорукавов). Так как выхлопные газы тяжелее воздуха и могут скапливаться на уровне до 1 метра от уровня земли, не следует также наклонять голову без необходимости ниже уровня выходной трубы глушителя.

Вследствие продолжительной работы с механизмом по очистке шпального ящика в неудобной позе имеют место статические перегрузки и монотонность работы.

Монотонностью называется однообразие выполняемых операций. Монотонность труда приводит к определенному психическому состоянию человека, называемому монотонией. Монотонная работа снижает эффективность труда, увеличивает аварийность и, как следствие, травматизм на производстве.

Длительное наблюдение за производственным процессом негативно сказывается на психическом состоянии работающих.            

 

 

 

 

 

 

  1. Экономическая часть.

Механизм по очистке шпального ящика предназначен для удаления балластного слоя около шпалы для ее последующего извлечения.

Проектируемый механизм по очистке шпального ящика имеет высокую производительность и вследствие этого экономическая выгода достигается за счет уменьшения обслуживающего персонала, т.е. расходов на заработную плату.

Чистая текущая стоимость (NVP) представляет сумму дисконтирования чистых денежных потоков, порожденных инвестициями определяется следующим образом.

,

где   ЧДП - чистый денежный поток, руб;

НR - барьерная ставка;                             

n - число лет функционирования объекта, n=8 лет.                                             

 

Определение барьерной ставки

HR(БС)=ДД∙СД+ДСК∙ССК,

где ДД = 0,3 - доля долга;

СД- стоимость долга,%;

         ДСК- доля собственного капитала;

         ССК – стоимость собственного капитала,%.

Так как выплаты процентов уменьшают величину налогооблагаемой прибыли, то соответственно уменьшается и величина налоговых выплат. Эко­номия на налогах частично компенсирует выплаты по долгам. Поэтому реаль­ный процент выплат по долгам с учетом экономии составит

СД=(1-СН) ∙Ne(СД),

где   СН=0,2  – ставка налога на прибыль;

         Ne(СД) – уровень реальной процентной ставки.

Доля долга и собственных средств в сумме равны единице. Поэтому, оп­ределив одну из составляющих, можно определить и другую:

ДСК=1-ДД=1-0,3=0,7

Стоимость собственного капитала при отсутствии развитого фондового рынка в России для Государственных предприятий можно взять на уровне аль­тернативного размещения средств (депозитные банковские ставки, проценты по государственным облигациям и т.д.).

В условиях высокой инфляции ставки ссудного процента и депозитные ставки рассчитываются с учетом внутригодовых реинвестиций и очищаются от инфляции по следующей методике.

Берутся номинальные (т.е. с учетом инфляции) годовые ставки коммерческих банков. На их основе рассчитываются эффективные ставки (т.е. с уче­том реинвестиций по периодам внутри года):

,

где  Ne (СД, ССК)- номинальная эффективная ставка (кредитная и депозитная соответственно);

Ne (кб,дб) - номинальная банковская ставка (кредитная и депозитная соответственно);

р=2 - число периодов начисления процентов внутри года.

 

Ne (кб) =0,2-0,25 принимаем Ne (кб) =0,2

 Ne (дб) = 0,08

Ne (СД,)=

СД=(1-0,2)∙0,21=0,168

 

Ne (ССК) =

HR=0,3·0,168+0,7∙0,0816=0,0504+0,0571=0,1075

Сравнительная технико-экономическая характеристика механизма по очистке шпального ящика представлена в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Сравнительная технико-экономическая характеристика операции по очистке шпального ящика.

Наименование характеристик для сравнения

Механизм по очистке шпального ящика

(разрабатываемый вариант)

Лопата

совковая.

(базовый                    вариант)

1. стоимость оборудования, тыс. рублей

120

0,1

Конструктивные особенности

2. масса, кг

44

1,5

3. привод

гидравлический

ручной

Эксплуатационные расходы

4. обслуживающий персонал

2

8

5. ресурс, часов

1500-2000

 

 

 

Расчет чистых денежных потоков.

Расчет заработной платы.

         Ставка рабочего первого разряда составляет 1587 рублей.

 а) В разрабатываемом варианте оператор 5 разряда. Коэффициент ставки рабочего 5 разряда, связанного с движением поездов составляет 2. Получаем  1587·2=3174 рубля.

б)  При базовом варианте  монтер пути 3 разряда. Коэффициент ставки рабочего 3 разряда, связанного с движением поездов составляет 1,6. Получаем  1587·1,6=2539,2 рубля.

        

      Доплата составляет 50%.

 а)  В разрабатываемом варианте: получаем 3174∙0,5=1587,5 рубль.

Основная заработная плата: тарифная ставка + доплата. Получаем 3174+1587,5=4761,5 рублей.

б) При базовом варианте: получаем 2539,2∙0,5=1269,6 рубль.

Основная заработная плата: тарифная ставка + доплата. Получаем 2539,2+1269,6=3808,8 рублей.

 

Дополнительная заработная плата составляет 10% от основной заработной платы.

а)  В разрабатываемом варианте: получаем 4761,5·0,1=476,15 рублей.

б) При базовом варианте: получаем 3808,8·0,1=380,88 рублей.

  1. Расходы на социальные нужды составляют 26% от основной заработной платы и доплаты.

а)  В разрабатываемом варианте: получаем (4761,5+476,15)∙0,26=1403,7 рублей.

б) При базовом варианте: получаем (3808,8+380,88)∙0,26=1122,8 рублей.

         Найдем время работы  механизма по очистке шпального ящика. Число рабочих дней в году принимаем равном 200 дням. Будем считать, что инструмент будет работать 4 часа в день. Получаем, что механизм по очистке шпального ящика  используется  200·4=800 часов в год.

         Вычисления ведутся по разнице между показателям базового (ручного труда) и нового (гидравлического) механизма по очистке шпального ящика.

Инвестиции.

Первый год.

         Как видно из таблицы стоимость гидравлического механизма по очистке шпального ящика  составляет 120 000 рублей, а базового 100    рублей, разница составляет 120000- 100=   119900 рублей.

Приращения доходов и расходов.

         Согласно таблице число работников при базовом варианте составляет 8 человек, а  при новом 2. Получаем приращение доходов при экономии на выплате заработной платы, используя ранее полученные данные.

При выплате основной заработной платы в месяц.

8·3808,8 -2∙4761,5 =20947,4 рублей

При выплате основной заработной платы в год.

20947,4 ·12= 251368,8 рублей.

При выплате дополнительных выплат в месяц.

8∙380,88 -2∙476,15 =2094,74 рублей

При выплате дополнительных выплат в год.

2094,74∙12= 25136,88 рублей.

При трате на социальные нужды в месяц.

8∙1122,8 -2∙1403,7 =6174 рублей

При трате на социальные нужды в год.

6174∙12= 74100 рублей.

  1. Содержание и ремонт оборудования составляет 10% от стоимости оборудования и составляет 120000·0,1=12000 рублей.
  2. Амортизация составляет 15% от стоимости оборудования и равна А=Ц∙N=120000∙0,15=18000 рублей.
  3. Расход бензина АИ-92 гидравлической насосной станции составляет 2,5 литра в час. Стоимость бензина АИ-92 14,40 рублей.

        Найдем расходы на топливо гидравлической насосной за год 14,40∙800=11520 рублей.

 

 

 

 

Расчет чистых денежных потоков механизма по очистке шпального ящика (в тыс. руб.) ведется по табл. 5.2.

 

Таблица 5.2.

Расчет чистых денежных потоков механизма по очистке шпального ящика (в тыс. руб.).

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1.Инвестиции

-стоимость

оборудования

 

 -120

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Изменение расходов.

-зар. плата

-соц. нужды (единый соц. налог)

-расходы по содержанию и эксплуатации

- амортизация

- топливо

 

 

 

 

 

 

 

 

251,36

 

74,1

 

 

 

 

-12

 

-18

-11,52

 

 

251,36

 

74,1

 

 

 

 

-12

 

-18

-11,52

 

 

251,36

 

74,1

 

 

 

 

-12

 

-18

-11,52

 

 

251,36

 

74,1

 

 

 

 

-12

 

-18

-11,52

 

 

251,36

 

74,1

 

 

 

 

-12

 

-18

-11,52

 

 

251,36

 

74,1

 

 

 

 

-12

 

-18

-11,52

 

 

251,36

 

74,1

 

 

 

 

-12

 

-18

-11,52

 

 

251,36

 

74,1

 

 

 

 

-12

 

-18

-11,52

     Итого

-налог на прибыль(24%)

-изменение расходов

 

 

 

 

 

 

-120

283,94

 

 

-68,14

 

 

215,8

283,94

 

 

-68,14

 

 

215,8

283,94

 

 

-68,14

 

 

215,8

283,94

 

 

-68,14

 

 

215,8

283,94

 

 

-68,14

 

 

215,8

283,94

 

 

-68,14

 

 

215,8

283,94

 

 

-68,14

 

 

215,8

283,94

 

 

-68,14

 

 

215,8

3.Корректировка

денежных потоков

-амортизация

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

18

 

 

 

 

18

 

 

 

 

18

 

 

 

 

18

 

 

 

 

18

 

 

 

 

18

 

 

 

 

18

Чистые денежные потоки (ЧДП)

-120

 

233,8

 

233,8

 

233,8

 

233,8

 

233,8

 

233,8

 

233,8

 

233,8

 

Оценка эффективности инвестиций.

Определение чистой текущей стоимости.

Показателем эффективности инвестиций является чистая текущая стоимость (NPV), представляющая собой сумму дисконтированных чистых денежных потоков от инвестиций за весь расчетный период. Дисконтирование (т.е. учет фактора времени) осуществляется следующим образом:

,

Если значение NPV положительно, то инвестиционный проект является эффективным и может рассматриваться вопрос о его осуществлении. Чем больше NPV, тем эффективней проект.

Чистая текущая стоимость:

=1093,97тыс. руб.

Положительное значение чистой текущей стоимости (NPV) говорит об  эффективности  рассматриваемого варианта применения разрабатываемого механизм по очистке шпального ящика.

Анализ зависимости экономической эффективности примене­ния разрабатываемого механизма по очистке шпального ящика от величины барьерной ставки.

Рассмотрим зависимость чистой текущей стоимости от величины барьерной ставки (по данным таблицы 5.2), т.е. NPV = ƒ(i)

Внутренняя норма рентабельности IRR = 1,949 ,т.е оказывается больше барьерной ставки, поэтому такой вариант является эффективным.

 Рис. 5.1 Зависимость NPV=f(i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Анализ статистических данных перевозочного процесса на железнодорожном транспорте показывает, что при росте объема железнодорожных перевозок снижается уровень безопасности движения. Кроме того, возникает ряд сложных проблем по обеспечению устойчивой работы железнодорожного транспорта при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Крушения, аварии и браки, особенно аварийные ситуации, связанные с опасными грузами, повлекшие за собой перерывы в движении поездов, негативно влияют на организацию движения пассажирских и грузовых поездов на железных дорогах России и приводят к ощутимым экономическим потерям в отрасли.

При использовании комплекса мероприятий, направленных на обеспечение безопасности движения во всех хозяйствах железнодорожного транспорта, а также увеличении инвестиций ситуация с безопасностью движения может быть резко улучшена за счет организационных и технических мероприятий.    

 Проанализировав аварии и крушения, а также работу восстановительных мероприятий  на месте крушений [1.] можно сделать вывод: в подавляющем большинстве случаев организация  аварийно-восстановительных работ  осуществлялась в соответствии с установленными требованиями, что подтверждается выполнением основных нормативов, регламентирующих время подъема (уборки) сошедшего подвижного состава. В целом задачи, стоявшие перед восстановительными мероприятиями в прошедшем году выполнены.  Однако, еще не в полном объеме использованы возможности дальнейшего совершенствования деятельности восстановительных мероприятий, повышения эффективности и качества проведения аварийно-восстановительных мероприятий, что снижает эффективность эксплуатационной работы компании. 

     Для обеспечения устойчивости функционирования Горьковской  железной дороги в условиях чрезвычайных ситуаций,  для обеспечения безопасности движения,  экологической безопасности и безопасности людей,  в системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте необходимо создание машины для очистки шпального ящика,   как профессиональных аварийно-спасательных формирований,  а также медицинских бригад больниц МПС,  пожарных и аварийно-спасательных команд предприятий и организаций МПС и добровольных спасательных подразделений.  Машины для очистки шпального ящика , в свою очередь, должны быть эффективными, мобильными и способными решать любые задачи по ликвидации сходов подвижного состава при чрезвычайных ситуациях.

  Машины для очистки шпального ящика представляют собой ответственное звено на железнодорожном транспорте не только в деле ликвидации последствий крушений, аварий и случаев брака. Они призваны организованно действовать также в случаях других происшествий техногенного и природного характера. В этой связи аварийно-спасательные и восстановительные средства железных дорог должны всегда находиться в состоянии повышенной готовности.

  Определенная вероятность возникновения опасной ситуации, которая может перейти в аварийную, а затем в катастрофическую и привести к разрушительным результатам, имеется. Тем не менее на современном транспорте , в том числе на железнодорожном, уже нет фатальной неизбежности аварии, крушения или катастрофы. Достижения  в науке и технике создали широкую базу для движения транспортных средств с высокой степенью надежности.

  Для реализации задач, стоящих перед аварийно-спасательными и восстановительными подразделениями, весомость и сложность которых будет возрастать с увеличением объема перевозок, необходимо:

  - укреплять и в дальнейшем их материально-техническую базу;

  - уделять постоянное внимание повышению квалификации кадров;

  - глубоко изучать опыт ведения работ при ликвидации последствий аварий, крушений и других чрезвычайных ситуаций, обобщать его и повсеместно распространять среди работников железнодорожного транспорта, принимающих участие в этом деле.

Внедрение и использование механизма по очистке шпального ящика с гидравлическим приводом увеличивает производительность выполнения путевых работ, позволяет  сократить количество обслуживающего персонала  и получить  экономический эффект. Внутренняя норма рентабельности IRR = 1,949,т.е оказывается больше барьерной ставки, поэтому такой вариант является эффективным.

 

 

Список используемой литературы.

  1. С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович и др. ”Курсовое проектирование деталей машин”  Москва, 1979г.
  2. В.И. Анурьев “Справочник конструктора- машиностроителя” Москва, 2001г.
  3. С.А. Соломонов, М.В. Попович и “Путевые машины” Москва, 2000г.
  4. В.Б. Борисов, Е.И. Борисов и др. “Справочник технолога машиностроителя ” том 1, Москва, 1986г.
  5. В.Б. Каменский, Л.Д. Горбов “Справочник дорожного мастера и бригадира пути” Москва, 1986г.
  6. Юдина “Борьба с шумом на производстве”. Издательство «Просвещение», 1986г.
  7. Диментберг Ф. М., Фролов К. В. Вибрация в технике и че­ловек.— М.: Знание, 1987.
  8. “Железные дороги мира” журнал, выпуски за 2005г.
  9. “Железнодорожный транспорт” журнал, выпуски за 2005г.

 Материалы “Всероссийской патентно – технической библиотеки ”.

 

 ЧЕРТЕЖИ К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

 

Механизм для очистки шпального ящика

 

Механизм для очистки шпального ящика

 

Механизм для очистки шпального ящика

 

Механизм для очистки шпального ящика

 

Механизм для очистки шпального ящика

 

Механизм для очистки шпального ящика

 

Механизм для очистки шпального ящика

 

Механизм для очистки шпального ящика

 Скачать:  У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Дипломные работы / Транспорт дипломные работы

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.