Расчет ведущего вала транспортера на прочность

5.5.1 Определение реакций в опорах в горизонтальной и вертикальной плоскостях                           

ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ

Рисунок 5.2-Расчетная схема сил на ведущем валу транспортера в горизонтальной плоскости.

Определяем реакции в опорах

            

            

                

Выражаем из формул записанных выше реакции в опорах

                     ,         (5.2 9)

                                  (5. 30)

Подставляя значения в формулу, получаем

692,6Н=692,6Н

Реакции в опорах в горизонтальной плоскости определены, верно.

ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ

Рисунок 5.3-Расчетная схема сил на ведущем валу транспортера в

 вертикальной плоскости.

           

            

                 

Выражаем из формул записанных выше реакции в опорах

                         ,              (5.31)

                                           (5.32)

Подставляя значения в формулу, получаем

Реакции в опорах в вертикальной плоскости определены, верно.

5.5.2 Определяем суммарные реакции в опорах

,

Подставляя значения в формулу, получаем

5.5.3 Определение изгибающих моментов в горизонтальной и вертикальной плоскостях

                              

ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ

Рисунок 5.4-Эпюра изгибающих и крутящих моментов в горизонтальной плоскости

при

 Подставляя значения в формулу, получаем

             

   

при

Подставляя значения в формулу, получаем

         

при

Подставляя значения в формулу, получаем

                  ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ

Рисунок 5.5-Эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости

при

 Подставляя значения в формулу, получаем

                                     

                     

при

Подставляя значения в формулу, получаем

         

Наиболее загружена опора B

                                        (5.32)

Подставляя, полученные выше максимальные значения, получаем

Принимаем d =30мм и проводим проверочный расчет

На прокатке установлено, что для валов основным видом разрушения является усталостное разрушение. Статическое разрушение наблюдается в основном от действия случайных кратковременных перегрузок. Поэтому расчет валов на усталостную прочность является основным.

Проверочный расчет на усталостную прочность является наиболее точным, но одновременно и очень трудоемким, если еще проверяется не одно, а несколько опасных сечений. Поэтому в практике проектирования часто применяют упрощенный расчет. Суть этого расчета состоит в том, что по известным номинальным напряжениям в опасном сечении можно установить будет ли удовлетворяться условие усталостной прочности.

                                    σ э ≤ ,                    (5.33)

где σ э – эквивалентное напряжение, МПа;

σ -1 – предел выносливости, МПа;

              ε – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

 S – коэффициент запаса сопротивления усталости;

K_v - коэффициент влияния упрочнений, вводимый для валов с поверхностными упрочнением;

К σ – коэффициент концентрации напряжения.

Эквивалентное напряжение согласно энергетической теории прочности определяют по выражению

                                        σ э = ,                         (5.34)         

где σ – номинальные напряжения изгиба;

τ – напряжения кручения.

                                             σ = ,                            (5.35)

                                            τ = =  ,                     (5.36)

σ = =5,98 МПа.

Подставляя крутящий момент Т= 352.95 Нм и диаметр d = 50 мм в выражение (3.18) получим

τ =  = 3. 94 МПа.

Полученные напряжения подставляем в выражение (3.16)

σ э  =  = 9. 07 МПа.

Предел выносливости для стали 45 σ -1 = 249.4МПа [2].

Коэффициент запаса сопротивления усталости назначаем S = 1.5.

К σ − коэффициент концентрации напряжения;

− масштабный фактор.

        

Проверяем условие - выполняется

   5.6 Расчет подшипников

По диаметру посадочного места d =30 мм выбираем: шариковый радиальный подшипник средней серии 306 [1] у которых статическая грузоподъёмность С_ОГ = 7.94 кН [1], динамическая грузоподъёмность С_Г=12.5 кН [1],

5.6.1 Определяем полные реакции в опорах и выявляем наиболее нагруженную, по ней производим расчет на долговечность.

Полные реакции определяем по формуле

R =                                                  

R_A = ,

где R A Г, R A В - реакция в опоре А в горизонтальной и вертикальной плоскости соответственно, кН.

Подставляя реакции R A Г = 0,91 кН и R A В =0.26 кН получим

R A = = 0. 25 кН.

  

R _В = ,

где R ВГ, R ВВ - реакция в опоре В в горизонтальной и вертикальной плоскости соответственно, кН..

Подставляя реакции R B Г = 0,64 кН и R B В =0,077 кН получим

R B = = 0, 733 кН.

Расчет ведем по наиболее нагруженной опоре В

Рисунок 5.6-Расчетная схема для подшипников ведущего вала

5.6.2 Рассчитываем подшипник на долговечность по формуле:

                    L h = ,                (5.37)                

где L h - расчетная долговечность подшипника,ч;

n -частота вращения вала, об/мин;

Cr - динамическая грузоподъёмность подшипника (берётся из справочных данных по подшипникам), кН;

Pr - эквивалентная нагрузка, кН;

Р- показатель степени, равный в соответствии с результатами экспериментов для роликоподшипников p =3

  а ₁ - коэффициент, учитывающий надежность работы подшипника;

  а ₂₃ - коэффициент, учитывающий качество металла подшипника и условия эксплуатации;

[ L_h ]- требуемая долговечность подшипника (для редуктора она равна сроку службы передач t ∑), ч.

Нормальной надежностью подшипника считается величина, равная 0,9. Значение коэффициента а ₁ для такой надежности будет а ₁ = 1 [1].

 Коэффициент а ₂₃ зависит от условий работы подшипника. Для обычных условий отсутствие повышенных перекосов и наличие масляной плёнки в контактах назначаем коэффициент а 23 = 1[1].

L h =

L_h = 536396 > [L_h]=13000 часов

Подшипник условию долговечности удовлетворяет

6. Технико-экономические показатели проекта

Основным показателем экономической эффективности работы фермы является величина затрат на получение одной тонны мяса.

Капитальные вложения или балансовую стоимость машины (установки) определяют по формуле

Б = К₁∙Ц,                                            (6.1)

где Б - балансовая стоимость машины, руб.;

 К₁ -коэффициент,учитывающий затраты труда на транспортировку и монтаж машины: для машин, не требующих монтажа К₁ - 1,11; для монтируемых машин К₁ = 1,15... 1,25[6];  

Ц - прейскурантная цена машины (берется из каталогов или других источников, для курсового проектирования может быть принята ориентировочно). Балансовую стоимость здания при курсовом проектировании не учитываем.

Основные машины, используемые на разрабатываемой ферме:

Запарник картофеля Ц₁=7500руб;

Дробилка зерна  Ц₂=15000руб;

Шнек для подачи зерна Ц₃=1500руб;

Транспортер навозоуборочный Ц₄=10500руб;

Транспортер наклонный для выгрузки навоза Ц₅=7500руб;

Оборудование для обогрева молодняка Ц₆=1500руб;

Автопоилки для свиней Ц₇=10500руб.

Исходя из базовых цен на, оборудование для ферм и подставляя, их в исходную формулу, получаем

Б₁ = 1,2∙7500=9000 руб;               Б₂= 1,2∙15000=18000 руб;

Б₃= 1,2∙1500=1800 руб;            Б₄= 1,2∙10500=12600 руб;

Б₅= 1,2∙7500=9000 руб;     Б₃= 1,2∙1500=1800 руб;

Б₃= 1,2∙10500=12600 руб.

∑ Б=9000+18000+1800+12600+9000+1800+12600 =64800 руб.

Эксплуатационные затраты подсчитываем в целом по ПТЛ по формуле

И=А+Р+Э+В+П,                     (6.2)

где И - эксплуатационные затраты, руб.;

А - амортизационные отчисления на реновацию (создание фонда на приобретение новых машин), руб/т;

Р - отчисления на ремонт и техническое обслуживание руб/т;

Э – отчисления на электроэнергию, руб/т;

В – отчисления на оплату за воду, руб/т;

П - отчисления на оплату за пар, руб/т.

Амортизационные отчисления на реновацию определяем по формуле

,                                   (6.3)

где Σ Б - балансовая стоимость всех машин ПТЛ, руб;

Р_п – часовая производительность машин по паспорту, т/ч;

 ή - коэффициент использования времени., ή = 0,75... 0.85;

t _год - годовая загрузка машины, %;

а - процент ежегодных амортизационных отчислений.

При сроке службы 7 лет а= 100/7 = 14,3%[6].

руб.

Отчисления на ремонт и техническое обслуживание определяют по формуле

,                                   (6.4)

где Р - отчисления на ремонт на техническое обслуживание, руб.;

Σ Б- балансовая стоимость всех машин ПТЛ, руб.;

       δ - процент ежегодных отчислений на ремонт и техническое обслуживание машин ПТЛ; дня машин с круглогодичным сроком использования δ =18%[6],

руб..

Отчисления на электроэнергию определяем по формуле

,                                               (6.8)

где Э - отчисления на электроэнергию, руб.;

W _{общ.сут}. - суточный расход электроэнергии, кВт*ч;

берут из раздела «Технологический расчет»;

Ц_э- стоимость 1 кВт*ч; принимаем Ц_э=1,5руб за 1 кВт*ч

 - количество данного вида корма обрабатываемого в сутки, т,

берут из раздела «Технологический расчет».

руб.

Отчисления на оплату за воду определяем по формуле

,                                                   (6.9)

где В_сут — суточный расход воды на ПТЛ, м³;

Ц_в - стоимость 1 м³ воды, руб.; для курсового проектирования

 можно принять Ц_в=1...5руб.

руб.

Удельную трудоемкость процесса приготовления корма определяем по формуле

,                                             (6.10)

где Т_1р – удельная трудоемкость приготовления корма, чел ∙ ч/т;

Σ Л – количество обслуживающего персонала, Σ Л=0,25ставки;

 q _год – производительность, т.

 чел ∙ ч/т.

Энерговооруженность процесса определяем по формуле

,                                 (6.11)

где Э_В - энерговооруженность процесса, кВт ∙ ч/чел;

W _{общ.год}. – годовой расход электрической энергии ПТЛ, кВт ∙ ч.

, кВт ∙ ч/чел.

Энергоемкость процесса определяем по формуле

                                       ,                               (6.12)

где Э_Е – энергоемкость процесса, кВтч ∙ /чел.

 кВт ∙ ч/т.

Производительность труда определяем по формуле

,                                            (6.13)

где П_тр – производительность труда, т/чел в год

т/чел в год

Прибыль от реализованной продукции определяем по формуле

П=80∙90∙150=1080000 руб

Безопасность труда.

Во время эксплуатации, ремонта и обслуживания машин,установок и поточных линий на свиноводческих фермах для обеспечения безопасности работ необходимо строго соблюдать следующие основные правила [12]:

- к обслуживанию оборудования допускаются рабочие, знающие устройство машин, правила эксплуатации и прошедшие инструктаж по технике безопасности;

-обслуживание и ремонт электрооборудования разрешается производить только электромонтерам, имеющим группу допуска не ниже третьей;

-перед началом работы проверить состояние рабочих органов машин, узлов и механизмов, провести подтяжку ослабевших резьбовых соединений;

-не допускается присутствие посторонних лиц около работающих машин;

-запрещается эксплуатация машин и электрооборудования без надежного заземления. Величину сопротивления контура заземления необходимо проверять не реже одного раза в 6 месяцев;

-теоретический осмотр электрооборудования следует производить не реже одного раза в месяц;

-во время работы машин и установок нельзя производить ремонт, смазку, регулировку, подтягивание креплений и другие работы по уходу за машинами;

-нельзя пускать в работу оборудование, если на проводах вращающихся и других движущихся механизмах отсутствуют защитные кожуха;

-при электрораспределительных щитах и шкафах должны быть предусмотрены изолирующие подставки;

-при работах по ремонту или техническому осмотру оборудования необходимо отключить общий рубильник на щите управления;

-во время работы надо следить, чтобы в машину не попали посторонние предметы;

-в случае прекращения подачи электроэнергии немедленно выключить все электродвигатели;

-все помещения котельной, комбинированного отделения, кормоцехов необходимо оборудовать противопожарными средствами согласно существующим инструкциям противопожарной охраны и периодически проверять готовность этих средств в действии.

8.Экологическая безопасность.

Согласно закона РФ “ Об охране окружающей среды “ от 14.01.2002 года при отсутствии хозяйственной, управленческой и иной деятельности, оказывающей отрицательное воздействие на состояние окружающей среды, государственные органы, предприятия, учреждения, организации обязаны руководствоваться следующими основными признаками: рациональное использование природных ресурсов с учетом законов природы, потенциальных возможностей окружающей среды, необходимости воспроизводства природных ресурсов и допущения необратимых последствий для окружающей среды и здоровья человека, соблюдением требований природоохранного законодательства. Хозяйственная и иная деятельность органов государственной власти субъектов РФ, органов местного самоуправления, юридических и физических лиц, оказывающих воздействие на окружающую среду, должна осуществляться на основе следующих принципов [13]:

-соблюдение прав человека на благоприятную окружающую среду;

-обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности человека;

-научно обоснованное сочетание экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства в целях обеспечения: устойчивого развития и благоприятной окружающей среды;

    -охрана, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов как необходимые условия обеспечения благоприятной окружающей среды и экологической безопасности;

-платность природопользования и внешнего вреда окружающей среде;

-независимость контроля в области окружающей среды;

   -обязанности оценки воздействия на окружающую среду при принятии решений об осуществлении хозяйственной или иной деятельности;

   -приоритет сохранения естественных экологических систем, природных ландшафтов и природных комплексов;

-сохранение биологического разнообразия;

-ответственность за нарушение законодательства в области охраны окружающей среды;

-организация и развитие системы экологического образования, воспитание и формирование экологической культуры;

-участие граждан, общественных и иных некоммерческих объединений в решении задач охраны окружающей среды;

-международное сотрудничество РФ в области охраны окружающей среды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник зоотехника. Под. Ред. А.П.Калашникова, О.К.Смирнова. – М.:Агропромиздат, 1986.

2. Механизация приготовления кормов. Справочник. Под ред. В Л. Сыроватка. - М.: Агропромиздат, 1981.

3. Коба В.Т. и др. Механизация и технология производства
   продукции животноводства. - М.: Колос, 2000.

4. Трегуб Л.И., Праватов ЮЛ. Кормоцехи свиноводческих ферм и комплексов.-Л.: Агропромиздат, 1987.

5. Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства. — М.: Агропромиздат, 1993.

6. Брагинец К.В., Палишкин Д.А. Курсовое и дипломное проектирование по МЖ.-М.: Агропромиздат, 1991 (1978).

7. Залыгин А.Г. Механизация реконструируемых свиноводческих
ферм и комплексов. - М.: Агропромиздат; 1990.

8. Мельников   С.В.    Технологическое   оборудование
животноводческих ферм и комплексов. - Л.: Агропромиздат,
1988 (1985).

9. Белянчиков Н.Н., Смирнов И.Л. Механизация животноводства.
-М.: Агропромиздат, 1988.

10. Баутин В.М. н др. Механизация и электрификация
сельскохозяйственного производства - М.: Колос, 2000.

11. Завражнов А.И, Николаев Д.И. Механизация приготовления и
хранения кормов. -М.: Агропромиздат, 1990.

12. Шкрабак B. C., Казлауская Г.К. Охрана труда. - М.:
Агропромиздат, 1989.

13. Канарев Ф.М. Охрана труда. - М.: Агропромиздат, 1988.

14. Банников А.Х., Рустамов А-К. Основы экологии и охрана
окружающей среды. - М.: Колос, 1996.

15. Хван Т.А., Хван П.А. Безопасность жизнедеятельности. -
Ростов-на-Дону, «Феникс», 2000.

Приложение А