Повышение надежности муфты трактора. Часть 3

Страницы: 1 2 3

3.6.3. Выбор штамповочного оборудования для штамповки поковок

Определим усилие необходимое для штамповки поковки в окончательном ручье.

Необходимое усилие для штамповки поковки на КГШП круглых в плане определим по формуле:

 

где  σ_Т = 65 МПа – предел  текучести металла  при температуре окончания штамповки;

μ_о = 0,5 – коэффициент трения;

h_о = 3 мм – толщина облойного мостика;

b = 6 мм – ширина облойного мостика;

F_о = 2581 мм² – площадь облойного мостика (по геометрии САПР 3D проектирования КОМПАС 3D);

d = 131,1 мм – диаметр горячей поковки в плане, мм;

F_П = 13471,4 мм² – площадь поковки в плане (по геометрии САПР 3D проектирования КОМПАС 3D).

 

Р_ок = 65 · {(1,5 + 0,5 · ) · 2581 + (– 0,375 + 1,25 · ln () ·                · 13512,5)} = 5992305,15 Н = 5992,3 кН

Исходя из расчетного усилия, выбираем современный кривошипный горячештамповочный пресс на порядок выше расчетного усилия с запасом по усилию для более крупных поковок до 18 кг в составе горячештамповочной линии. В современном машиностроении наибольшее распространение получили горячештамповочные прессы ОАО «Тяжмехпресс» г. Воронеж. Принимаем горячештамповочный пресс модели ТМП КД8040Б усилием 10000 кН.

Основные технические характеристики пресса приведены в табл.  3.8.

Таблица 3.8. Технические характеристики пресса ТМП КД8040Б

 

3.6.4. Выбор оборудования для прошивки отверстия и обрезки облоя

Общее усилие обрезки облоя и прошивки отверстия для штампа совмещенного действия на обрезном прессе определим по формуле как сумма усилия обрезки облоя Р_обр  и усилия прошивки отверстия Р_пр:

 

Определим усилия обрезки облоя по формуле:

 

где σ_в = 171 МПа = 171 Н/мм² – временное сопротивление разрыву стали 45 при температуре обрезки. Принимаем окончательную температуру обрезки облоя в 600°С [8].

F_обр – площадь среза облоя, мм².

Площадь среза для обрезки облоя определяется по формуле:

 

где S_обр – толщина среза при обрезке облоя, мм;

L_обр – периметр среза, мм.

Периметр среза облоя определяется по формуле:

 

где d_обр =  131,1 мм – диаметр обрезки облоя по размерам горячей поковки.

L_обр = 3,14 ·131,1 = 411,65 мм

Толщина среза и обрезке облоя рекомендуется определять графически по чертежу поковки. Принимаем S_обр = 4 мм – толщина обрезки облоя.

F_обр = 4 · 411,65 = 1646,6 мм²

P_обр = 1,5 · 171 · 1646,6 = 422352,9 Н = 422,35 кН

Определим усилия прошивки отверстия по формуле:

где F_пр – площадь среза прошиваемого отверстия, мм².

Площадь среза прошиваемого отверстия находим по формуле:

 

где S_пр – толщина среза при прошивке, мм;

L_пр – периметр среза, мм.

Периметр среза прошиваемого отверстия:

 

где d_пр = 44,6 мм – диаметр прошивки отверстия по размерам горячей поковки.

L_пр = 3,14 · 44,6 = 140,04 мм

Толщина среза и обрезке облоя рекомендуется определять графически по чертежу поковки. Принимаем S_пр = 8,25 мм – толщина обрезки облоя.

F_пр = 8,25 · 140,04 = 1155,33 мм²

P_пр = 1,4 · 369 · 1155,33  = 596843,478 Н = 596,84 кН

Тогда общее усилие:

P_общ =  422,35 + 596,84 = 1019,19 кН

Обрезной пресс работает в одной технологической линии с КГШП, чаще всего номинальное усилие обрезного пресса 10% ведущего штамповочного оборудования.

Исходя из  условия принимаем кривошипный обрезной пресс с минимальным усилием 1600 кН  К9532 по ГОСТ9226-92. Технические характеристики обрезного пресса представлены в табл. 3.9.

Таблица 3.9. Технические характеристики обрезного пресса К9532

 

3.6.5. Выбор оборудования для очистки поковок от окалины

После штамповки на стальных поковках остается слой окалины, который необходимо очистить, так как слой препятствует дальнейшей механической обработки и ухудшает качество поверхности поковок. Наибольшее применение получили способы очистки травлением, голтовкой и дробеметной очистки.

Дробеметную очистку применяют для очистки от окалины мелких и средних поковок сложной формы. Сущность метода дробеметной очистки заключается в том что, во вращающийся с поковками барабан дробеметной машины на большой скорости подается  дробь, которая очищает поверхность поковок от окалины. Поковки при этом должны поворачиваться разными сторонами относительно сопла.

Для очистки поковок «Ступица»” применяем дробеметный ленточный барабан непрерывного действия модели 42203 ЗАО «АМУРЛИТМАШ» по ГОСТ 10955-80.

Технические характеристики барабана приведены в табл. 3.10.

Таблица 3.10. Технические характеристики дробеметного барабана  42203

 

3.7. Термообработка поковок

Целью термической обработки поковок является снятие остаточных напряжений после штамповки, улучшение обрабатываемости резанием, подготовка структуры стали и получение требуемых технологических и механических свойств.

Схема технологического процесса при термической обработке для поковок из стали 45 – нормализационный отжиг, заключающийся в нагреве поковки до температуры выше точки АС₃  на 40…60°С (т.е. до температуры 850…865°С), продолжительной выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.

Данная термообработки позволит получить твердость  229…285 HB [8].

ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

В результате проведенной модернизации муфты сцепления изменились технико-экономические показатели трактора. Благодаря внедрению нового нажимного механизма и  применению в ней тарельчатой пружины появилась возможность проводить некоторые сельскохозяйственные операции на более повышенных скоростях, что ведет к увеличению производительности, а это в свою очередь дает экономический эффект.

4.1. Расчет производительности машинно-тракторного агрегата и годового объема работ

Производительность мобильной машины (агрегата) на механизированных полевых работах за 1 час времени W_Ч рассчитывают по формуле:

 

где В_р – рабочая ширина захвата, м;

V_р – средняя рабочая скорость движения агрегата, км/ч;

τ – коэффициент использования времени смены, исчисляемый как отношение времени чистой (основной) работы к времени смены. Принимаем его значение равным 0,75 из [3] приложение 1.

Трактор Беларус-922 агрегатируется с плугом ПЛН -3-35, трактор Беларус-922М модернизированный агрегатируется с плугом ПГП-3-35-Б2. Индекс 1 присваиваем базовой модели, индекс 2 трактору с модернизируемой фрикционной дисковой муфтой.

Рабочая ширина захвата плуга ПЛН-3-35 составляет 1,05 м. Рабочая ширина захвата плуга ПГП-3-35-Б2 составляет 1,12 м.

Скорость вспашки базовой конструкции – V_p1 = 7 км/ч.

Скорость вспашки с улучшенной конструкцией трактора:

W_ч1 = 0,1 · 1,05 · 7 · 0,75 = 0,55 га/ч

W_ч2 = 0,1 · 1,12 · 9 · 0,75 = 0,76 га/ч

Годовой (сезонный) объем работы W_г рассчитывается по формуле:

 

где Т_г – годовая (сезонная) наработка агрегата, часов.

Т_г = 150 часов для плуга из [3] приложение 2.

W_г1 = 0,55 · 150 = 82,5 га

W_г2 = 0,76 · 150 = 114 га

4.2. Расчет трудозатрат и роста производительности

Прямые затраты труда t_п в расчете на единицу работы машины (агрегата) определяют по формуле:

 

где Л – количество работников, обслуживающих машину (агрегат), Л = 1 чел., из [3] приложения 1.

Тогда:

t_п1 = 1 / 0,55 1,81 ч/га

t_п2 = 1 / 0,76 = 1,31 ч/га

Экономия затрат труда (в часах) рассчитывают по следующей формуле:

 

Э_т = (1,81 – 1,31) · 114 = 57 ч

Рост производительности труда вычисляется по формуле

4.3. Материалоемкость процесса (работы)

Материалоемкость рассчитывают по формуле:

где M_j – масса j-ой машины, участвующей в производственном процессе, кг.

Масса плуга ПЛН-3-35 составляет 450 кг, масса плуга ПГП-3-35-Б2 составляет 760 кг, масса трактора Беларус-922 составляет 4400 кг.

кг/га

кг/га

Снижение материалоемкости производственного процесса определяют по формуле 22%

4.4. Энергоемкость процесса (работы)

Величина энергоемкости процесса (работы) определяется как отношение эффективной мощности двигателя (N_{е эф}) к часовой производительности машины (агрегата):

где α – коэффициент использования мощности двигателя на данной работе, α = 0,8.

Эффективная мощность двигателя Д-245.5 (N_{е эф} = 65 кВт):

кВт/га

кВт/га

Снижение энергоемкости процесса (работы) вычисляется по формуле:)

-27,6%

4.5. Расход топлива

Расход топлива (G) на единицу работы определяют по формуле:

где N_e – номинальная мощность двигателя, N_e = 65 кВт;

q – удельный расход топлива на единицу мощности двигателя, q = 0,217 кг/(кВт·ч).

G₁ = 1 / 0,55 · 65 · 0,217 · 0,8 = 20,5 кг/га

G₁ = 1 / 0,76 · 65 · 0,217 · 0,8 = 14,8 кг/га

Снижение расхода топлива рассчитывается по формуле:

-27%

Экономия основного топлива на годовой (сезонный) объем работы проектируемой (новой) машины рассчитывают по формуле:

 

Э_т = (20,5 – 14,8) · 114 = 649,8 кг

4.6. Капиталоемкость процесса (работы)

Удельные капитальные вложения (К_уд) на единицу работу определяют по формуле:

где Б_сi – балансовая или восстановительная стоимость i-ой машины, участвующей в процессе работы, руб.

Стоимость плуга ПЛН-3-35 составляет 96000 руб., плуга ПГП-3-35-Б2 составляет 141000 руб., трактора Беларус-922 – 1800000 руб, трактора Беларус-922М с модернизированной муфтой сцепления – 1850000 руб.

3681 руб./га

3109 руб./га

4.7. Расчет эксплуатационных затрат и их экономии

Прямые затраты U_э на единицу работы, которые связаны с эксплуатацией сельскохозяйственной техники рассчитываем по формуле:

 

где U_з – затраты на оплату труда обслуживающего персонала, руб.;

U_соц – отчисления на социальные нужды, руб.;

U_гсм – стоимость горючего и смазочных материалов, руб.;

U_p – затраты на ремонт и техническое обслуживание сельскохозяйственной техники, руб.;

U_пр – прочие затраты, руб.

Затраты на оплату труда обслуживающего персонала в расчете на единицу работы определяют по формуле:

где n_j – количество обслуживающего персонала j-го разряда, чел;

С_tj – тарифная часовая ставка оплаты труда обслуживающего персонала по j-му разряду, руб.;

К_ув – коэффициент увеличения тарифного заработка.

Ставка IV разряда составляет 120 руб.

436,4 руб./га,

315,8 руб./га

Расчет отчислений на социальные нужды проводятся в соответствии с законодательными актами РФ и составляет 30% от заработной платы:

 

U_соц1 = 0,3 · 436,4 = 130,9 руб./га

U_соц2 = 0,3 · 315,8 = 94,7 руб./га

Затраты на горючее и смазочные материалы исчисляют исходя из расхода топлива на единицу работы и комплексной цены 1 кг основного топлива:

 

где Ц_компл – комплексная цена 1 кг основного топлива, Ц_компл = 40 руб.

Ц_гсм1 = 20,5 · 40 = 820 руб./га

Ц_гсм2 = 14,8 · 40 = 592 руб./га

Затраты на ремонт и техническое обслуживание сельскохозяйственной техники определяется по нормативам от балансовой стоимости или восстановительной стоимости по формуле:

где r_т – норматив затрат на техническое обслуживание и ремонт трактора, %;

r_м – норматив затрат на техническое обслуживание и ремонт сельскохозяйственной техники, участвующей в производственном процессе, %.

607,8 руб./га

526,4 руб./га

Амортизационные отчисления на восстановление сельскохозяйственной техники в расчете на единицу работы определяют по формуле:

где α_т – норма ежегодных амортизационных отчислений от балансовой стоимости трактора, %;

α_м – норма ежегодных амортизационных отчислений от балансовой стоимости машины, участвующей в производственном процессе, %.

374,5 руб./га

325,0 руб./га

В прочие затраты U_пр включаются издержки на страхование и хранение сельскохозяйственной техники. Эту статью затрат рассчитывают по формуле:

где Н_хст – норматив затрат на страхование трактора, %;

Н_хсм – норматив затрат на страхование сельскохозяйственной машины, %.

72,7 руб.

65,2 руб.

Таблица 4.1. Состав и структура эксплуатационных издержек

 

По результатам табл. 4.1 вычисляют снижение эксплуатационных издержек по следующей формуле:

 

-23,4%

Годовая экономия эксплуатационных затрат Э_иг определяется по формуле:

 

Э_иг = (2505,3 – 1919,1) · 114 = 66826,8 руб.

4.8. Расчет эффективности капитальных вложений (инвестиций) в приобретение сельскохозяйственной техники

В рыночной экономике эффективность капитальных вложений на приобретение сельскохозяйственной техники определяется системой следующих показателей:

1. годовой доход;
2. чистый дисконтированный доход;
3. коэффициент возврата инвестиций;
4. срок возврата инвестиций.

 

Годовой доход Д_г рассчитывают по формуле:

 

Д_г = 66826,8 + (325 · 114 – 374,5 · 82,5) = 72980,6 руб.

 

Чистый дисконтированный доход Ч_дд определяется по формуле:

 

где α_т – коэффициент приведения во времени к началу расчетного периода;

ΔК – дополнительные капитальные вложения (инвестиции), руб.

Коэффициент α_т рассчитываем по такой формуле:

где Е – банковская ставка за долгосрочный кредит; Е = 0,15

т – средний амортизационный срок службы сельскохозяйственной техники, лет (т = 10 лет).

5,0188

Сумму дополнительных капитальных вложений (ΔК) исчисляют по формуле:

 

где К₁ и К₂ – капиталовложения (инвестиции) соответственно в базовом и проектируемом вариантах, руб.

303692,3 руб.

354461,5 руб.

ΔК = 354461,5 – 303692,3 = 50769,2 руб.

Тогда:

Ч_ДД = 1,03 · 72980,6 – 50769,2 = 24400,8 руб.

Коэффициент возврата капитальных вложений (инвестиций) определяют по формуле:

1,29

Срок возврата капитальных вложений (инвестиций) исчисляют по формуле:

0,8 года

В результате произведенных экономических расчетов видно, что рост производительности труда возрос на 38%, годовой доход составит 72980,6 руб., чистый дисконтированный доход составит 24400,8 руб., а срок возврата инвестиций 0,8 года.

Таблица 4.2. Технико-экономические показатели проекта

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во время работы над дипломным проектом решались вопросы повышения надежности и долговечности фрикционной муфты за счет замены «сухого» трения на «мокрое», что в конечном итоге сказалось на повышении производительности трактора, агрегатируемого с орудиями для обработки почвы.

В 1-ом разделе рассматриваются вопросы компоновки проектируемого трактора, выбор прототипа и его характеристики. В результате обзора была принята улучшенная компоновка проектируемого трактора, В качестве аналога выбран колесный трактор МТЗ – 922.

2-ой раздел (конструкторский) посвящен обзору патентной деятельности зарубежных фирм по конструктивному исполнению муфт сцепления и применению их на тракторах. Выполнено обоснование проектирования фрикционной муфты. Для проектируемого трактора выбрана муфта сцепления с тарельчатой пружиной, работающая в масле и с гидравлическим управлением. Для данной муфты выполнены расчеты. Произведены расчеты тягово-скоростных и топливно-энергетических характеристик проектируемого трактора с построением графических зависимостей.

В 3-ем разделе  (технологическом) разработан технологический процесс изготовления одной из деталей сцепления (ступицы). Был выполнен выбор способа изготовления ее поковки, определены размеры, осуществлен выбор и расчет переходов штамповки, подобрано штамповочное оборудование.

4-ый раздел (экономический) посвящен вопросам определения трудозатрат, материалоемкости и энергоемкости процессов при выполнении сельскохозяйственных работ трактором с модернизированным сцеплением. Выполнен расчет эксплуатационных затрат и определена эффективность капитальных вложений. Годовая экономия эксплуатационных затрат на один агрегат составляет 66926,8 руб., годовой доход – 79980,6 руб., чистый дисконтированный доход – 34400,8 руб., срок возврата инвестиций – 0,8 года.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анилович В.Я. и др., Водолащенко Ю.Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов / В.Я. Анилович, Ю.Т. Водолащенко – М.: «Машиностроение», 1976. – 399 с.
2. Гришкевич А.И. Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник / Под общ. ред. А.И. Гришкевича. – М.: Машиностроение, 1984. – 272 с.
3. Ламин И.И. Проектирование технологических процессов сборки изделий автотракторостроения. Учебное пособие по выполнению технологической части дипломного проекта студентами специальностей: 190201 «Автомобиле- и тракторостроение», 140501 «Двигатели внутреннего сгорания» и 150401 «Проектирование технических и технологических комплексов». – М.: МГТУ «МАМИ», 2008. – с. 75.
4. Анурьев В.И. Справочник конструктора — машиностроителя: справочник: в 3 т./ В. И. Анурьев; под ред. И.Н. Жестковой.- 8-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 2006. — Т.1.- 912 с.
5. Тракторы ч.3. Конструирование и расчет. Под ред. В.В.Гуськова. – Мн.: Выш. школа, 1981. – 511 с.
6. ГОСТ 7505-89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски.
7. Константинов И.Л. Технология ковки и горячей объемной штамповки, Учебное пособие. / И.Л. Константинов – М.: ИНФРА-М; Красноярск: Сиб. федер. ун-т., 2014. – 551 с.
8. Цитович И.С. и др. Надежность трансмиссий автомобилей и тракторов / И.С. Цитович, Б.Е. Митин. – Мн.: Наука и техника, 1985. – 356 с.
9. Анилович В.Я. Прогнозирование надежности тракторов / В.Я. Анилович. – М.: Машиностроение, 1986. – 321 с.
10. Будько Ю.В. и др. Методические указания по выполнению проекта для студентов-заочников по специальности С.03.01.00 «Механизация сельского хозяйства» / Ю.В. Будько, Ю.И. Томкунас. – Мн.: Ротапринт БГАТУ, 2001. – 112 с.
11. Ляхов А.П. и др. Эксплуатация машинно-тракторного парка / А.П. Ляхов, А.В. Новиков, Ю.В. Будько. – Мн.: Ураджай, 1991. – 469 с.
12. Комаристов В.Е. и др. Сельскохозяйственные машины / В.Е. Комаристов, Н.Ф. Дунай. – М.: Колос, 1984. – 567 с.
13. МТЗ-922. Технические параметры и характеристики. – Мн.: Ураджай, 2001. – 362 с.
14. Гуськов В.В. и др. Тракторы. Теория / В.В. Гуськов, Н.Н. Васильев, Ю.Е. Атаманов. – М.: Машиностроение, 1988. – 562 с.
15. ГОСТ 24055-88, ГОСТ 24059-88 «Методы эксплуатационно-технологической оценки». – М.: Издательство стандартов, 1988.
16. Создание и освоение производства нового семейства тракторов Беларус 30-300 л.с. – Мн.: РУП МТЗ г. Минск, 2002. – 126 с.
17. Техника в сельском хозяйстве. – М.: Международный центр научной и технической информации, 2001. – 135 с.
18. Афанасьев Б.А. Проектирование полноприводных колесных машин. В 2-х томах. Т1. Учебник для вузов./ Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов, и др. Под. общ. ред. А.А. Полунгяна. – М. Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. –640 с.
19. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие: В 2-х кн. Кн. 1 / Под ред. П.И. Усачёва. – М.: Машиностроение, 1987. – 560 с.
20. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие: В 2-х кн. Кн. 2 / Под ред. П.И. Усачёва. – М.: Машиностроение, 1988. – 544 с.
21. Савочкин В.А. Тяговый расчёт трактора. Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Теория трактора». – М.: МГТУ «МАМИ», 2001. – 53 с.
22. Шарипов В.М. Конструирование и расчёт тракторов: Учебник для студентов вузов. – М.: Машиностроение, 2009. – 752 с.
23. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства. – М.: КолосС, 2004. – 504 с.
24. Официальный сайт Минского тракторного завода [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://belarus-tractor.com/

Страницы: 1 2 3