Выполнение конструктивного раздела

          Назначение и область применения разрабатываемой конструкции.

Обзор существующих аналогичных конструкций и обоснование выбора предлагаемой конструкции.

Описание устройства и работы конструкции, основное назначение приспособления при производстве ТО и ремонта подвижного состава.

Организация работы с приспособлением. Организация использования приспособления в конкретных условиях обеспечения производстваТО и TР подвижного состава.

Правила эксплуатации и обслуживания. Правила техники безопасности. Инструкция по пользованию приспособлением.

       Технологический расчет разрабатываемой конструкции.

  Расчет усилий запрессовки и распрессовки

В соединениях деталей часто применяют посадки с натягом (подшипники качения, шестерни, втулки и т, д.),

Наибольшее усилий, Н, необходимой для запрессовки вала в отверстие, определяют но формуле

Q= f*π*d*l*ρ                              (55)

где f - коэффициент трения скольжения, зависящий от материала сопрягаемых деталей;

π =3,14;

d - номинальный диаметр отверстия (охватывающей детали), мм;

l - длина отверстия, мм;

 ρ – удельное давление на поверхности контакта (контактное напряжение), МПа.

Удельное давление

ρ = N/[10³*d*(с₁/Е₁+ с₂ /Е₂ )]              (56)

где N - расчетный натяг, мкм (находят исходя из размеров сопрягаемых деталей, посадки и квалитета точности);

с₁ и с_{2 -} коэффициенты охватываемой и охватывающей деталей;

Е₁ и Е₂ - модули упругости материалов сопрягаемых деталей, МПа (для стали Е=2,1*10⁵МПа)

с₁ = [(d² + d₁²)/(d^{2 –} d₁²)] - µ₁            (57)

с₂ = [(d₂² + d²)/(d₂^{2 –} d²)] + µ₂              (58)

 

Таблица 6.1. Значения коэффициентов с₁ и с₂

 

d1 /d или d /d2	с1	с2	d1 /d или d /d2	с1	с2
0,0	0,7	-	0,5	1,37	1,97
0,1	0,72	1,32	0,6	1,83	2,43
0,2	0,78	1,38	0,7	2,62	3,22
0,3	0,89	1,49	0,8	4,25	4,85
0,4	1,08	1,68	0,9	9,23	9,83

 

где d₁ - внутренний диаметр вала, мм (для сплошных валов d₁ = 0);

 d₂ - наружный диаметр охватывающей детали (втулки), мм;

µ₁ и µ₂ - коэффициенты Пуассона для материала вала и втулки.

Для стальных сопрягаемых деталей (µ₁ = µ₂ = 0,3) значения коэффициентов с₁ и с₂; представлены табли­це 6.1.

Усилие распрессовки несколько больше, чем усилие запрессовки. Объясняется это тем, что во время работы машин в их неподвижных соединениях происходят про­цессы (окисление металла, старение масла и т. д.), которые в значительной степени затрудняют последующее их разъединение. Экспериментальными исследованиями установлено, что усилия распрессовки больше усилий запрессовки па 25...30%, т. е. R = (1,25... 1.3) Q.

Пример. Определить наибольшее усилие, необходимое для запрессовки стального вала с диаметром d = 50^+0,027_+0,013 в стальную втулку с внутренним d₁ = 50 ^{+ 0,010} и наружным d₂ =100 мм диаметрами и длиной l = 80 мм.

Вычисляем максимальный натяг

N = 50.027 - 50 = 0,027 мм = 27 мкм.

Находим соотношения:

d₁ / d =0/50 = 0 и d / d₂, = 50/100 = 0,5.

По таблице 5.1 выбираем с₁ = 0,7 и с₂=1,97.

 Рассчитываем удельное давление

ρ = 27/[10³*50*(0,7/2,1*10⁵+ 1,97 /2,1*10⁵Е₂ )] = 2 МПа

Вычисляем усилие запрессовки, принимая f = 0,1:

      Q= 0,1*3,14*50*80*2 = 2512 Н.

 

                    Расчет при проектировании винтового съемника

Тяговое усилие, Н, которое может создать винтовой съемник, определяют по формуле

Н =F*l/[r_ср *tg(α+β)]                      (59)

где F - усилие рабочего на рукоятке съемника, Н;

 l - плечо, на котором действует сила F, м;

r_ср - средний радиус резьбы сило­вого винта, м;

 α - угол подъема винтовой линии или нарезки при среднем диаметре винта, град;

 β - угол трения

Считают, что значение р равно значению коэффици­ента трения скольжения в винтовой паре, т е, tg ρ = f.

Приравнивая значения тягового усилия Н и усилия R распрессовки, можно определить геометрические размеры деталей съемника.

 

                  Расчеты при проектировании гидравлического съемника

В дипломных проектах при проектировании предпочтение следует отдавать, гидравлическим или пневматическим съемникам. Гидравлические съемники создают большие тяговые усилил и удобны в работе.

Усилие, Н, развиваемое силовым цилиндром, нахо­дят но следующим формулам:

при подаче рабочей жидкости в подпоршневое (бесштоковое) пространство

Н₁ = π*D²* ρ/4                                                (60)

где ρ - давление рабочей жидкости, МПа

при подаче рабочей жидкости в надпоршневое про­странство (в полость со стороны штока)

Н₂ = (D² - d ²)* ρ/4.                                          (61)

Приравнивая значения наибольшего тягового усилия Н, развиваемого силовым цилиндром, и усилия R распрессовки, определяют геометрические размеры цилиндра и штока (D и d).

Расчетные значения диаметров цилиндра и штока нужно привести к определенному ряду.

В гидравлических съемниках давление рабочей жидкости, подаваемой в силовой цилиндр, создает, как правило, масляный насос типа НШ, приводимый в движение электродвигателем. Для выбора электродвигателя предварительно подсчитывают потребляемую мощ­ность, кВт,

N_н = Q_н *ρ/612*η,                                     (62)

где Q_н - подача насоса, л/мин;

 η - КПД насоса, равный 0,8.

Подачу насоса ориентировочно можно найти по формуле

Q_н = q*n* η_o/1000,                                     (63)

где q - подача за одни оборот вала, см³;

 n - частота вращения вала насоса, мин^-1 (принимают раиной частоте вращения вала выбираемого электродвигателя);

η_o -  объемный КПД насоса (при­нимают 0,9 …0.95)

Значения q и р указаны в технической характерис­тике выбираемого насоса. Рассчитав потребляемую мощность, подбирают по каталогу марку электродвига­теля.

 

 Расчет на прочность деталей, работающих в наиболее напряженных условиях.

Выбор конструкционных материалов и допускаемых напряжений

Для изготовления деталей машин, обору­дования, приспособлений применяют чугун, сталь, цвет­ные металлы, сплавы и неметаллические материалы (пластмасса, древесина, резина, бумага, асбест, паронит войлок, изоляционные ленты, клен). Выбирая ма­териал и вид термообработки, учитывают требуемую надежность деталей в течение определенного срока службы при заданных или выбранных габаритных размерах, а также экономические факторы и условия изготовления.

Для деталей, размеры которых определяются усло­виями прочности, используют преимущественно улуч­шенную или закаленную сталь и чугун повышенной прочности. Детали, размеры которых обусловлены же­сткостью, выполняют из материалов с высоким моду­лем упругости - термически не обработанной стали и чугуна. Детали, подверженные большим контактным напряжениям и износу, изготавливают из закаленной до высокой твердости стали; подверженные средним и низким напряжениям - из улучшенной стали, чугуна и неметаллических материалов.

Из двух сопряженных деталей, для которых основным критерием является износостойкость в условиях скольжения, одну выполняют с более твердой рабочей поверхностью. Для сопряженной детали в антифрикци­онных узлах (подшипники, направляющие) применяют антифрикционный материал, а во фрикционных узлах (тормоза, муфты, фрикционные передачи) - фрикцион­ный.

Детали, работающие при высоких температурах, из­готавливают из жаростойких или жаропрочных сплавов. Если размеры деталей выбраны заранее, то материал назначают на основе расчета. Сложные по форме де­тали, например корпусные с большим числом стенок и приливов, выполняют из литейных материалов (чугу­на, бронзы и др.).

Допускаемые напряжения выбирают двумя метода­ми: табличным и дифференциальным. При дифференци­альном, более сложном, методе напряжения рассчиты­вают по формулам, в которых учтен ряд факторов (цикл напряжений, вид нагрузки, конструктивные осо­бенности деталей, материал и др.).

В справочниках, как правило, приводят основные допускаемые напряжения растяжения [σ_р]. Допускае­мые напряжения для деформаций других видов можно ориентировочно определить по зависимостям, указан­ным в таблице 5.2.

При циклической нагрузке, характеризующейся оп­ределенными показателями ее изменения во времени, допускаемые напряжения находят по более сложным формулам.

Таблица.6.2. Допускаемые напряжения при различных деформациях

Вид деформации	Материалы
	пластические	хрупкие
Сжатие	[σс] = [σр]	[σс] = 3,0…4,5[σр]
Смятие	[σсм] = 1,7…2,0[σр]	[σсм] = 2,0…2,5[σр]
Срез	[τср] = 0,6…0,8[σр]	[τср] = 0,8…1,1[σр]
Кручение	[τкр] = 0,5…0,6[σр]	[τкр] = 1,0…1,5[σр]
Изгиб	[σи] = [σр]	[σи] = [σр]

 

      Технико-экономическая оценка разрабатываемой конструкции.

Расчет стоимости приспособления

Стоимость приспособления принимаем по укрупненным показателям

С _присп = С * К _пов.                                (64)

где С – стоимость приспособления, руб.;

К _пов – коэффициент учитывающий рост цен.

Годовая экономия от внедрения конструкции.

Эг= (t1 – t2) *N* Cч*П;                          (65)

где t1 –трудоёмкость до внедрения конструкции, чел.ч;

t2 - трудоёмкость после внедрения конструкции (см. операционную карту), чел.ч;

N – количество использований конструкции в год;

Cч – часовая тарифная ставка рабочего, руб/ч;

П – коэффициент, учитывающий премию

Срок окупаемости конструкции.

Ток = Сприсп /Эг,                              (66)

 

 

 Выполнение Экономического раздела

 

Основной целью экономического раздела дипломного проекта является экономическое обоснование целесообразности предлагаемых мероприятий по совершенствованию организации технологических процессов ТО и ремонта подвижного состава в АТП.     

Критерием экономической целесообразности внедрения новой техники, совершенствования организации производства является годовой экономический эффект.

Экономический раздел включает:

       1. Прямые расходы;

- 1.1. Расчет фонда заработной платы ремонтных рабочих;

- 1.2. Расчет затрат на материалы и запасные части;

- 2. Общехозяйственные расходы;

- 3. Расчет общей суммы расходов по объекту проектирования;

- 4. Расчет экономического эффекта от внедрения проекта.

Расчеты экономического раздела ведутся только по проекту на основе расчетных показателей технологического и организационного разделов дипломного проекта. В соответствии с темой индивидуального задания могут быть внесены дополнения и изменения в расчетах.

        Расчет фонда заработной платы ремонтных рабочих

Расчет явочного количества производственных рабочих устанавливается в технологической части дипломного проекта.