Валковая дробилка

       η – число  оборотов вала в минуту, η = 48об/м (по прототипу)

М = 7162(34,46/48) = 5141,7 Н*м

Определяем действующий  на вал горизонтальные и вертикальные составляющие.

Находим окружное усилие соответствующее  результирующее усилие: 

                                                    p_рез = 2М/D                                           (1.2.2)

p_рез = 2х5141,7/1,1 = 10270 Н

Находим проекции результирующего  усилия на оси x и y.

                                                    P_x = p_рез соsα                                          (1.2.3)

P_x = 10270х cos24^o20' = 9367,4 Н

                                           P_y = p_рез sinα                                            (1.2.4)

P_y =10270х sin24^o20' = 4209,9 Н

Строим эпюры изгибающих моментов. Вал рассматриваем как балку на двух опорах:

а) нагрузка в горизонтальной плоскости

Находим опорные реакции 

ΣM_a = 0; P_x 0,95-H_В1,9 = 0

H_В = P_x0,95/1,9

H_В = 9,367х0,95/1,9 = 4,68 кН

ΣM_a = 0; P_x 0,95-H_А1,9 = 0

                                        H_А = P_x0,95/1,9                                    (1.2.5)

H_А = 9,367х0,95/1,9 = 4,68 кН

Проверка Σх = 0; H_А + P_x - H_В =0,

4,68-9,36+4,68 =0

0 = 0

Строим эпюру М_к^г, кНм

ΣM_к1^г = H_a0,95;

ΣM_к1^г = 4,62х0,95 = 4,44 кНм

б) Нагрузка в вертикальной плоскости.

Находим опорные реакции

ΣM_б = 0; R_a1,9 + Р_у0,95 = 0

                                            R_а = -Р_у0,95/1,9,                                    (1.2.6)

R_а = - 4,2 х 0,95/1,9 = -2,1 кН

ΣM_a = 0; R_б1,9 + Р_у0,95 = 0

R_б = 4,2 х 0,95/1,9 = 2,1 кН

Проверка Σу = 0; R_A + P_x - P_В =0,

-2.1+ 4.2-2.1 = 0

0 = 0

Строим эпюру М_х^б, кНм

ΣМ_х^б = R_A0.95,

ΣМ_х^б = 2,1 х 0,95 = 1,99 кНм

Рассчитываем диаметры ступенчатого вал:

                                  

                              (1.2.7)

где М^г – крутящий момент в горизонтальной плоскости,

М^г = 4,44кН;

М^б – крутящий момент в вертикальной плоскости,

М^б = 2,1кНм.

Сечение I-I: 

                                      

                                  (1.2.8)

Диаметр вала определяется по формуле:

                                            ,                                             (1.2.9)

 где [τ] – допускаемое напряжения, [τ] = 13,75 МПа [ по 2]

мм, принимаем 160мм

Сечение II –II:

мм.

Выполняем расчет вала на выносливость общий коэффициент  запаса выносливости определяется:

                                                                             (1.2.10)

где n_σ – коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным 

напряжениям;

n_τ – коэффициент запаса усталостной прочности по касательным напряжениям.

                                                                                             (1.2.11)

где σ ₁ – нормальное напряжение, σ ₁ = 550МПа;

      σ_max – максимальное нормальное напряжение;

      Кσ_σ- - коэффициент концентратор напряжений.    

                                                                                 (1.2.12)

где К_σ – коэффициент концентратор, при σ = 800МПа, и σ = 1,8;                                                                                                                                              

       Е_σ – масштабный фактор, Е_σ =0,2;

       β_σ – коэффициент качества обработки поверхности, β_σ =0,85;

       β_σ – коэффициент упрочнения частоты, β_σ =1,5.

Кσ_σ=(1,8/0,8+1/0,85-1)1/1,5=1,62

                                         ,                                                  (1.2.13)

где Мn – результирующий крутящий момент, Мn =4,86кНм

W_x=ПD³/32                                                                                                (1.2.14)

W_x = 3.14 х 28³/32 = 215.4см³

                                          

                               (1.2.15)

где τ–1 – касательное  напряжение, τ = 400 МПа;

      - эффективный концентратор напряжения;

      τ_а, τ_с – касательные напряжения.

τ_а = τ_с = τ_max/2.

φ_τ – характеристика циклов нагружения,  φ_τ = 0,06

                                                                                  (1.2.16)

где К_τ – коэффициент концентрации, К_τ = 1,7;

      Е_τ – масштабный фактор, Е_τ = 0,8;

      β_τ – коэффициент качества обработки поверхности, β_τ = 0,85.

                                               

                                          (1.2.17)

где W_р – геометрическая характеристика продольного сечения, см³.

                                               

                                        (1.2.18)

Определяем общий коэффициент  запаса выносливости:

.

Необходимо выполнения условия для обеспечения прочности  вала:

n > [n] = 1,35;

1,5 > 1,35. Условие выполняется.

Рисунок 2 – Схема для расчёта вала

2 Экономическая часть

В экономической части  проекта определяются основные технико-экономические  показатели проектируемой машины. По этим показателям производится технико-экономический анализ разработанной конструкции щековой дробилки

Исходные данные для расчета студент получает в процессе проектирования дробилки, а также выбирает дополнительно по соответствующим нормативным материалам.

2.1 Определение эксплуатационной производительности

Сметную сменную производительность, П_см, для новых машин рассчитывают по часовой технической производительности:

                                                                               (2.1.1)

где П_т – техническая производительность, П_т = 100,8м³/ч;

      t_см – число часов работы дробилки в смену, t_см = 8,2ч;

      k_в – коэффициент перехода от часовой технической

             производительности к эксплуатационной, k_в = 0,6;

      k_э – Коэффициент перехода от эксплуатационной

                производительности к   сменной, k_э = 0,8.

Годовая эксплуатационная производительность определяется сменной  производительностью и числом работы смен в году:

                                                                                          (2.1.2)

где z_см.г. – число смен работы дробилки в году с учетом выходных и  праздничных дней, продолжительности простоев на все виды  ремонтов и обслуживания.

                                                                                           (2.1.2)

где Т_и.г. – число часов работы машины в году, Т_и.г. = 2025ч.

2.2 Определение удельных капитальных вложений

 

Удельные капитальные  вложения К_у на единицу продукции (на 1м³) определяют по расчетно-балансовой стоимости дробилки и ее годовой производительности:

                                                                                      (2.2.1)

 где К – расчетно-балансовая стоимость дробилки, К = 500000руб;

       z_см.г.оп – число смен работы дробилки на отдельной операции,

       z_см.г.оп =  247;

      z_см.г. – число смен работы дробилки в год на всех операциях,

      z_см.г. =  247.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3  Определение  удельного расхода энергоресурсов

Данный, показатель характеризует экономичность дробилки по различным видам энергоресурсов или расход энергии на заданный объем работ.

Удельный расход энергоресурсов определяется по формуле:

                                                                                               (2.3.1)

где Э – суммарный расход энергоресурсов дробилкой  в смену, кВт·ч.

                                                                                           (2.3.2)

где N_н – номинальная мощность двигателя,  N_н = 47,213кВт.

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Определение себестоимости машино-смены

         Себестоимость машино-смены рассчитывают по формуле:

                                   С_см = С_ед + С_ам + С_обс +С_эн + С_то + С_осн,                (2.4.1)

где С_ед – сменные единовременные затраты, руб/м-см;

       С_ам – сменные затраты по амортизационным отчислениям,         

                 приходящиеся на 1  машино-смену,  руб/м-см ;

     С_обс – сменные затраты на обслуживающий персонал, руб/ м-см;

     С_эн – сменные энергетические затраты, руб/м-см ;

    С_то – сменные затраты на ТО и ТР машины, руб/м-см ;

    С_осн – сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки, руб/м-см.

Сменные единовременные затраты:

                                                           (2.4.2)

где К_зс – коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы,

     K_зс =1,04 ;

      C_тр – стоимость транспортных расходов, C_тр = 5000руб;

      G – масса дробилки, G = 11т;

      К_пн – коэффициент, учитывающий плановые накопления

              на монтажных  работах, К_пн = 1,13;                  

      С – стоимость монтажа, С = 3500руб.

Сменные  затраты   на   амортизационные отчисления, приходящиеся на 1  машино-смену:

                                                                          (2.4.3)

где А – амортизационные отчисления на полное восстановление и 

             капитальный ремонт машины, руб.

                                                                                            (2.4.4)

где а – норма амортизационных отчислений,  а = 12%.

Сменные затраты на обслуживающий  персонал С_обс принимают в соответствии с числом и квалификацией персонала. Эти затраты определяют с учетом косвенных расходов (25 %) и премиальных надбавок в размере 12,5 %.

                                                                            (2.4.5)

где З_тч – часовая тарифная ставка, З_тч =22,95руб/ч.

Сменные энергетические затраты:

                                                                            (2.4.6)

где N_дв – номинальная мощность двигателя, кВт;

      С_всп – стоимость вспомогательных смазочных и обтирочных 

                 материалов (принимается 1,7 % от расчетно-балансовой 

                 стоимости машины), С_всп  = 8500руб.

.

Сменные затраты на техническое  обслуживание и текущий ремонт можно  принять 13% от расчетно-балансовой стоимости. Сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки можно принять 5 % от расчетно-балансовой стоимости машины.

С_то = 65000руб;

С_осн = 25000руб.

С_см = 407,7+267+264,6+8508+55000+25000 = 99447,3руб.

 

 

 

 

 

 

2.5 Определение себестоимости продукции

Себестоимость единицы  продукции определяют по величине ее себестоимости и сменной производительности машины:

                                            С_у = С_см/П_см,                                      (2.5.1)

С_у = 99447,3/396 = 251,1руб/м³.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 Годовой экономический эффект от внедрения

проектируемой дробилки