Модернизация конструкции станка для торцевания и центрования валков

Введение

Машиностроение является основой научно-технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства. Непрерывное совершенствование и развитие машиностроения связано с прогрессом станкостроения, поскольку металлорежущие станки вместе с некоторыми другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов оборудования.

Предприятие ОАО «ССМ-Тяжмаш» занимается ремонтом металлургического оборудования предприятия ОАО «Северсталь». В кузнечно-прессовом цеху (КПЦ) предприятия ОАО «ССМ-Тяжмаш» изготавливают валки, используемые в прокатных станах предприятия ОАО «Северсталь». В настоящее время в КПЦ заготовки валков получают методом ковки. С увеличением объемов проката, выпуск валков увеличился, что привело к загруженности горизонтально-расточных станков, на которых обрабатывались валки (фрезеровались торцы и центровались отверстия). Перед предприятием встала задача в покупке дополнительного оборудования.

В данном дипломном проекте предлагается сконструировать станок для обработки центровых отверстий в валках прокатного стана. Разрабатываемый станок будет обрабатывать центровые отверстия после ленточнопильного станка, на котором будут отрезаться торцы валков. Таким образом, потребность в обработке валков на горизонтально-расточных станках отпадет.

Разрабатываемый станок будет сконструирован на базе неиспользуемого стенда для определения твердости роликов. От существующего стенда будет использоваться станина и большой стол.

Тема дипломного проекта актуальна для предприятия ОАО «ССМ-Тяжмаш», так как при создании разрабатываемого станка для обработки центровых отверстий будут решаться сразу несколько задач, а именно: 1. использование свободной площади кузнечно-прессового цеха. 2. использование деталей неработающего оборудования 3. снятие нагрузки с горизонтально-расточных станков и вследствие чего - сокращение затрат предприятия, связанное с покупкой дорогостоящего оборудования.

станок машиностроение прокатный

1. Литературный обзор технологических методов изготовления валков прокатного стана

Валки являются основным рабочим инструментом прокатного стана, в них непосредственно осуществляется деформация металла. Прокатные валки классифицируют по назначению, форме бочки валка, конструкции, материалу. По назначению валки бывают сортовые и листовые, кантующие, разрезные, правильные и т.д. По форме бочки валки бывают гладкие или цилиндрические, с калибрами. По конструкции различают валки стальные, чугунные и из твердых сплавов.

Одной из важнейших мер, способствующих увеличению выпуска проката, улучшению качества металлопродукции и снижению расходов по переделу, является повышение стойкости прокатных валков - основного рабочего инструмента прокатных станов. Статистические данные, полученные как в нашей стране, так и за рубежом, достаточно красноречивы: 6 % всей стоимости прокатного стана составляет стоимость прокатных валков; 20ч25 % времени работы стана уходит на перевалки валков; в общих расходах по переделу затраты на валки по стану горячей прокатки составляют примерно 15ч17 %.

Требования, предъявляемые к прокатным валкам, разнообразны и касаются не только их эксплуатации, но и процесса изготовления. Прокатный валок работает при одновременном воздействии на него усилия прокатки, крутящего момента, температуры в очаге деформации и т.п., поэтому одними из главных требований являются высокая износостойкость и термоусталостная прочность, обуславливающие малый и равномерный износ валков. Твердость валков составляет 375-555 HB, чистота обработки бочки и шеек Ra 0,8, глубина закаленного слоя достигает 70мм. В процессе эксплуатации цилиндрическая поверхность валков испытывает на себе в месте контакта с торцом горячего листа интенсивный абразивный износ и значительные удельные давления сжимающих усилий. Изучение характера и динамики износа показали, что износ происходит в результате окисления и отрывания частичек окисленного металла с поверхности валков торцами горячего листа с температурой поверхности 1100-900оС, частично покрытых тонким слоем окалины. При этом поверхность валков в месте контакта с прокатываемым листом разогревается до температуры 400-500оС.

Рабочие валки изнашиваются, на их поверхности появляются микродефекты. Развиваясь, они могут приводить к сколам (рисунок 1.1) или к полному разрушению валка (рисунок 1.2). Рабочие валки, являясь инструментом, от которого зависит производительность прокатного стана, оказывают большое влияние на качество поверхности и профиль проката.

Рисунок 1.

Рисунок 1.2

Кованные стальные валки.

Для изготовления кованых валков используют доэвтектоидную сталь марок 75ХМ, 60ХН и др. В Европе, Японии, США в 90-х г.г. наряду с традиционными материалами (чугун, сталь типа адамит - 1,2... 1,7% С; 1,4... 1,7% Сг; 0,5... 1,5% Ni; 0,1...0,8% (W+2Mo)) для изготовления валков начали применять новые -- инструментальную сталь типа HP (0,8% С, 3,00% Сг, 0,55% Мо, 0,50% V, 0,05% Nb), «полубыстрорежущую» сталь Semi-HSS [0,6... 1,0% С, 6,5...8,5% Сг, 4... 10% (W+2Mo), 0,1...3% (V, Ti, Nb, Та)], износостойкую «быстрорежущую» сталь HSS [1,2...1,8% С, 4,0...6,0% Сг, 8...12% (W+2Mo), З...6% (V, Ti, Nb, Та)] и другие. Эти материалы наряду с некоторыми преимуществами имеют и недостатки. Например, сталь HSS имеет однородную литую структуру, но по сравнению с чугуном характеризуется весьма низкой теплопроводностью. Из-за малой теплопроводности рабочего слоя валков наблюдается значительное (до 100°С) повышение температуры поверхности в очаге деформации, в то время как в зоне охлаждения температура валка остается, практически неизменной. Это приводит к росту напряжений и образованию на рабочей поверхности валка сетки трещин разгара. Кроме того, эти материалы содержат значительное количество дорогих легирующих элементов - хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана, ниобия и тантала, что делает не всегда оправданным их использование.

Выплавка стали производится в электропечах с последующим рафинированием на комплексе внепечной обработки жидкой стали. При разливке производится глубокое вакуумирование с использованием пароэжекторных насосов. В результате этого содержание водорода не превышает 1,5 %, кислорода и азота - 3% и 8% соответственно, количество неметаллических включений снижается на 50%, суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,02%.

Нагрев слитков и заготовок под ковку производится в нагревательных печах с выкатным подом. Параметры современных печей позволяют производить нагрев слитков и заготовок массой до 170 т и длиной до 10 метров. Ковка производится на автоматизированных ковочных комплексах.

Вторичная термическая обработка осуществляется в автоматизированных термических печах с выкатным подом. С целью обеспечения высокого уровня физико-механических свойств охлаждение валков производится водой и водо-воздушной смесью на специальных установках регулируемого охлаждения.

Закалка бочек прокатных валков осуществляется на автоматизированной установке индукционной закалки с нагревом токами промышленной частоты. В результате обеспечивается повторяемость результатов закалки.

Литые чугунные валки.Для изготовления чугунных валков используют чугун марок СПХН, СШХН и др. Чугунные валки термической обработке не подвергают, поэтому заданные прочностные параметры получают литьем. Структура литого валка - биметаллическая: твердый рабочий слой - из отбеленного чугуна, вязкая сердцевина - из серого или высокопрочного чугуна. Для литья используют нелегированный чугун следующего химического состава (мас. %): углерод 2,7...2,8, кремний 0,3...0,8, марганец 0,3.. .0,8, фосфор не более 0,5, сера не более 0,1. Также применяют низколегированные (<1,3 % Ni, <1,2 % Сг, <1,5 % Мп), средне- и высоколегированные (2...4,5% Ni, 0,5...1,5% Сг) чугуны.

Углерод в составе чугуна увеличивает количество ледебурита в его структуре, тем самым, повышая способность чугуна к истиранию. Кремний в чугуне предназначен для компенсации влияния окисленности отдельных составляющих расплава и неметаллических центров графитизации. Марганец позволяет произвести обессеривание и раскисление чугуна. Присадка в ковш 0,01... 0,05 % серы за 3...10 мин до заливки приводит к заметному увеличению переходной зоны в валках. Фосфор повышает износостойкость рабочего слоя валков вследствие образования фосфидной эвтектики. Легирующие элементы позволяют изменять металлическую матрицу, тем самым, улучшая те или иные рабочие свойства валков. Кроме того, они также могут влиять на графитизацию валков.

Изготавливать валки можно 3-мя способами: обычным, методом «полупромывки» и методом «промывки». Первый заключается в заливке серым чугуном формы для отливки валков, состоящей из трех частей: верхняя и нижняя трефы расположены в песчано-глинистых полуформах, средняя рабочая часть формируется в кокиле. Второй состоит в модифицировании при заливке внутреннего слоя валка для получения серого чугуна. Третий метод включает заливку внутренней части валка серым нелегированным чугуном.

Бандажированные валки. Одним из путей повышения стойкости прокатных валков и снижения их металлоемкости является использование бандажированных валков. Применение бандажей из высокопрочных материалов, возможность замены изношенных бандажей при многократном использовании оси дает большой экономический эффект. Бандажированные валки бывают составными и наплавочными.

Материалом для бандажа составного валка служат теплоустойчивые стали, такие как 150ХНМ или 35Х5НМФ и др. В качестве осей чаще всего используют отработанные цельнокованые валки. Опыт эксплуатации валков из подобных материалов свидетельствует, что их износостойкость в 2-2,5 раза выше, чем кованых. Соединение бандажа с осью осуществляется по посадке с гарантированным натягом. С целью увеличения передаваемого крутящего момента на посадочную поверхность оси наносят металлическое покрытие, значительно увеличивающее коэффициент трения, площадь фактического контакта оси и бандажа и его теплопроводность.

Основные достоинства составных валков:

- возможность изготавливать бандаж и ось из материалов с различными механическими и теплофизическими свойствами;

- возможность замены изношенного бандажа при многократном использовании оси валка;

- термическую обработку бандажа оси можно производить раздельно, что позволяет увеличить прокаливаемость, получить одинаковую твердость по всей толщине бандажа и снизить градиент остаточных напряжений, который в сплошном валке большой массы весьма высок.

Выпуск бандажированных опорных валков листовых станов освоили еще в 70-х годах прошлого века. Бандаж и ось соединяются, как правило, тепловым способом по посадке с гарантированным натягом; бандажи изготавливаются кованые или литые, оси кованные, для их изготовления обычно используют списанные валки. Отверстие в бандаже чаще всего цилиндрическое, посадочное место оси может быть цилиндрическим (рисунок 1.3), бочкообразным (рисунок 1.4) или близким к нему по форме для уменьшения концентрации напряжений у торцов бандажа после сборки. Также посадочные места оси под бандаж изготавливают вогнутыми (рисунок 1.5) и конусообразными с буртом (рисунок 1.6).

Рисунок 1.3- Цилиндрическое посадочное место оси

Рисунок 1.4- бочкообразное посадочное место оси

Рисунок 1.5- вогнутое посадочное место оси

Рисунок 1.6 конусообразное посадочное место оси

Наплавочные бандажированные прокатные валки (композитные) получают методом электрошлаковой наплавки жидким металлом (ЭШН ЖМ) рабочего поверхностного слоя. В качестве материала наплавки используют износостойкие наплавочные композиционные материалы (КМ), успешно работающие в условиях высокотемпературного абразивного износа. Среди известных КМ наибольшее применение получил сплав на основе релита (WC+W2C). Однако, дефицитность, дороговизна релита (820??960 руб./кг) и технологические затруднения наплавки КМ релит + сплав на основе железа, ввиду высокой растворимости релита в сплаве-связке, побудили исследователей искать новые безвольфрамовые КМ. Поэтому разработка электрошлаковых процессов упрочнения безвольфрамовыми КМ (спеченными твердыми сплавами на основе карбидов титана типа ТН 20) деталей оборудования, работающих в тяжелых условиях высокотемпературного износа, является весьма актуальной задачей, повышающей конкурентоспособность продукции.

Спеченные твердые сплавы обладают рядом весьма ценных свойств: высокая твердость 86?92 HRA; высокая микротвердость H? =19,5?22,0 ГПа; величина модуля упругости составляет 445 ГПа; высокий предел прочности при сжатии до ?сж= 6,0 ГПа, с достаточной прочностью на изгиб ?изг =1,2?2,5 ГПа и на растяжение ?в = 0,5?изг. И самое благоприятное свойство среди известных карбидов ? высокая ударная вязкость 0,8?1,2 МДж/м2. Способность спеченных твердых сплавов сохранять в значительной степени указанные свойства при повышенных температурах является чрезвычайно важной характеристикой при высокотемпературном абразивном износе.

По оценкам специалистов ведущих машиностроительных и металлургических фирм использование композитных валков является одним из главных направлений в области развития металлургического производства, так как они обладают значительно более высоким ресурсом и обеспечивают производство проката высокого качества.

На предприятии ОАО ССМ «Тяжмаш» изготавливают (и восстанавливают после износа) кованные стальные валки из стали 24ХН1Ф. Достоинством производства данного типа валков является простота их изготовления, восстановления после износа, низкая себестоимость. К недостаткам можно отнести неравномерность прокаливаемого слоя, вследствие чего неравномерный износ и невысокий срок службы.

2. Конструкторская часть

2.1 Кинематическая схема станка

Технологический процесс, положенный в основу станка, определяет те относительные движения, которые необходимо совершать инструменту и заготовке для процесса формообразования. Характер этих движений и методы их осуществления оказывают существенное влияние на конструкцию станка.

Обработка изделий любой формы простейшим и кратчайшим путем приводит к тому, что принципиальные кинематические схемы резания получаются основанными на сочетании двух элементарных движений - прямолинейного и вращательного.

В станках все движения в зависимости от того назначения, которое они выполняют при снятии стружки, разбивают на главное движение - вращение шпинделя в токарных, сверлильных, расточных и других станках - и движение подачи - подача суппортов у токарных станков, столов у расточных станков.

Приводы металлорежущих станков предназначены для осуществления рабочих, вспомогательных и установочных перемещений инструментов и заготовки. Их делят на приводы главного движения, приводы подач, координатных перемещений и вспомогательных перемещений. К каждому виду привода, с учетом служебного назначения станка, предъявляют свои специфические требования по передаче силы, обеспечению постоянства скорости, ее изменения и настройки, точности перемещения и погрешности позиционирования узла, быстродействию, надежности, стоимости, габаритным размерам.

В связи с развитием станков каждое движение чаще всего осуществляется от своего отдельного источника - электрического или гидравлического двигателей различных типов, обладающих своими особенностями, определяющими области рационального применения.

При разработке приводов станков следует учитывать, что имеющиеся системы электро- и гидроприводов позволяют решить многие задачи, связанные с регулированием и изменением скорости и направления движения, которые раньше решали лишь с помощью механических устройств. В итоге существенно упрощается механическая часть привода, укорачиваются кинематические цепи, что способствует повышению жесткости привода и точности перемещения, упрощается автоматическое дистанционное управление приводом, расширяются возможности унификации приводов и выполнения их виде отдельных агрегатов (модулей).

2.1.1 Расчет режима центрования валков и определение параметров главного движения

Важнейшими исходными данными для проектирования привода главного движения являются диапазон регулирования частоты Rn и мощность Р, передаваемая приводом. Эти технические характеристики зависят от служебного назначения станка. Их определяют на основе анализа технологических процессов обработки множества деталей и соответствующей номенклатуры режущего инструмента.

При этом

(2.1)

На разрабатываемом станке будет производиться только центрование валков прокатного стана, т.о. для существенного упрощения механической части привода главного движения на станке будет одна единственная частота вращения шпинделя. К тому же небольшой диапазон диаметров валков, обрабатываемых на данном станке, позволяет нам принять данное решение.

Для приводов с главным вращательным движением n - частота вращения шпинделя, определяемая по предельной скорости резания хmax и наименьшему размеру обработки Dmin.

мин-1 (2.2)

Для определения скорости резания хmax необходимо назначить подачу на оборот шпинделя станка S в мм/об. Согласно [6] при центровании отверстий подачу принимают:

S=0,01d мм/об (2.3)

где d - диаметр меньшего центровочного отверстия.

По ГОСТ 14034-74 для валка ш270 d=20 мм, для валка ш380 d=25 мм.

S270=0,01?20=0,20 мм/об,

S380=0,01?25=0,25 мм/об.

Скорость резания при сверлении центрового отверстия центровочным сверлом принимают [7]:

х=8…15 м/мин (2.4)

Определяем частоту вращения шпинделя

n270 =191,08 мин-1,

n380 =152,82 мин-1

Т.к. мы не предусматриваем в станке диапазон регулирования частоты вращения шпинделя, то выбираем среднюю частоту вращения между получившимися значениями n270 и n380

n, (2.5)

n =171,975 мин-1

Фактическая скорость резания при центровании

хф, (2.6)

=10,8 м/мин,

м/мин

Определяем по нормативам осевую силу резания Р при центровании отверстий [6]. Дальнейшие расчеты ведем по этому же источнику.

Р=Ртабл?р , (2.7)

где Ртабл - табличное значение осевой силы резания при центровании;

Kр - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, для стали 24ХН1Ф Кр=1.

Р=8500·1=8500 Н

Мощность резания при центровании

Nрез=NтаблКN , (2.8)

где Nтабл - мощность резания, определяемая по таблице, зависящая от подачи и диаметра обрабатываемого отверстия;

КN - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, для стали 24ХН1Ф КN=1.

Nрез=12,6·1 =2,71 кВт

Крутящий момент при центровании можно принять равным

Мкр= NтаблКN, (2.9)

Мкр=12,6·1=12,6 Н·м

Для обеспечения процессов резания с учетом потерь в приводе мощность двигателя NД станка следует определять по формуле [1].

NД=NЭ+NТ, (2.10)

где NЭ - эффективная мощность резания;

NТ - мощность, расходуемая на преодоление вредных сопротивлений.

Однако в станках, в которых режим нагрузки изменяется и носит повторно-кратковременный характер (сверлильные, токарно-револьверные), можно допускать значительную перегрузку электродвигателя. Исходя из этого, номинальная мощность электродвигателя может быть принята равной эффективной мощности на шпинделе станка, т.е.

NД=NЭ

Для упрощения конструкции станка выбираем в качестве привода шпинделя мотор-редуктор. Мотор редуктор представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенный в единый агрегат (в некоторых странах его называют редукторным электродвигателем). Мотор редуктор более компактен по сравнению с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с фланцевым исполнением не требуется никаких рамных конструкций.

По полученным результатам частоты вращения, мощности и крутящего момента выбираем новый мотор-редуктор 4МЦ2С-63-180-3-G310-ЦУЗ, по способу монтажа на фланце,

где 4МЦ2С - тип мотор-редуктора;

63 - межосевое расстояние, мм;

180 - частота вращения выходного вала, мин-1;

3 - мощность электродвигателя, кВт;

G310 - вариант размещения в пространстве;

Ц - цилиндрический конец выходного вала;

У - климатическое исполнение;

3 - категория размещения.

2.1.2 Определение параметров движения подачи

Для обеспечения рассчитанного выше режима центрования валков необходимо обеспечить движение рабочей подачи SР=0,25 мм/об. Для быстрого подвода и отвода инструмента из зоны резания также необходимо предусмотреть вспомогательную подачу Sв , мм/об.

Приводом горизонтальной подачи будет служить мотор-редуктор, который выбрали исходя из тех же соображений, что и для привода главного движения. Для реализации вспомогательной подачи Sв, мм/об необходимо спроектировать коробку подач, с помощью которой будет осуществляться переключение рабочей подачи на вспомогательную. Для упрощения расчетов и упрощения проектирования и изготовления зубчатых колес примем передаточное отношение повышающей и понижающей передачи равными. В качестве механизма, преобразующего вращательное движение в возвратно-поступательное, будем использовать пару винт-гайка.

Подробный расчет параметров механизма перемещения приведен в пункте 2.3. Согласно рассчитанным параметрам кинематическая схема станка для обработки центровых отверстий в валках прокатного стана будет следующей (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1- Кинематическая схема станка

2.2 Модернизация конструкции механизма главного движения

2.2.1 Модернизация конструкции шпинделя

Шпиндель, являющийся конечным звеном привода главного движения и предназначенный для крепления инструмента или заготовки, оказывает существенное, часто лимитирующее, влияние на точность, производительность и надежность всего станка. Шпиндельные узлы станков в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями должны обеспечить следующее.

1. Передачу на инструмент расчетных режимов для заданных технологических операций.

2. Точность вращения, оцениваемую радиальным и осевым биением переднего конца шпинделя.

3. Жесткость (радиальная и осевая), определяемая по деформации шпинделя под нагрузкой.

4. Высокие динамические качества (виброустойчивость).

5. Минимальные тепловыделения и температурные деформации.

6. Долговечность.

7. Быстрое и точное закрепление инструмента.

8. Минимальные затраты на изготовление.

Конфигурацию переднего конца шпинделя выбирают в зависимости от способа крепления инструмента или заготовки. Так как для их крепления применяют стандартные приспособления, то передние концы шпинделей для большинства типов станков стандартизованы. Центрирование обеспечивается конусным сопряжением типа конуса Морзе при сравнительно редкой ручной смене инструмента, конусами конусностью 7/24 при автоматической смене инструмента в станках с ЧПУ и конусами конусностью 1/3. [1]

Конфигурация заднего конца шпинделя, в нашем случае, определяется по выходному валу мотор-редуктора, т.к. шпиндель будет на него насаживаться.

Минимальный диаметр ,мм шпинделя со сплошным сечением определяется по формуле [4]:

мм (2.11)

где Тк - крутящий момент на шпинделе, Нм;

=20-25 МПа - допускаемое напряжение при кручении.

=29,3 мм

Так как передний и задний концы шпинделя полые, то целесообразно сделать весь шпиндель полым. Тогда момент сопротивления полого шпинделя , мм3 должен быть не меньше момента сопротивления шпинделя со сплошным сечением , мм3 диаметром 29,3 мм.

Момент сопротивления шпинделя сплошного сечения будет равен [5]:

, (2.12)

2,93 мм3

Внутренний диаметр полого шпинделя принимаем равным диаметру выходного вала мотор-редуктора dо=28 мм, внешний диаметр первоначально принимаем d=50 мм (посадочный диаметр под подшипники качения). Тогда момент сопротивления полого шпинделя определится

мм3 , (2.13)

3,43 мм3

Момент сопротивления полого шпинделя больше, чем со сплошным сечением - 3,43 ?2,93 - условие выполняется. Принимаем окончательно внешний диаметр d=50 мм.

Конструкцию шпинделя проектируем ступенчатую, состоящую из IV участков.

I участок: передний конец шпинделя. Внутренний отверстие - конус Морзе №4, внешний диаметр dI=80 мм, длина участка lI=155 мм.

II участок: посадочный диаметр под упорный подшипник качения. Внутренний диаметр dIIвнут=26 мм, внешний диаметр dII=60 мм, длина участка lII=27 мм.

III участок: посадочный диаметр под пару радиальных подшипников качения. Внутренний диаметр dIIIвнут=28 мм, внешний диаметр dIII=50 мм, длина участка lIII=100 мм.

IV участок: задний конец шпинделя - резьба М48 - для жесткой фиксации всего подшипникового узла гайкой и контргайкой. Внутренний диаметр dIVвнут=80 мм, длина участка lIV=20 мм.

Эскиз шпинделя приведен на рисунок 2.2.

Рисунок. 2.2- эскиз шпинделя

2.2.2 Выбор подшипников качения

Выбор подшипников качения осуществляем с учетом следующих факторов:

1. посадочного диаметра на вал

2. с учетом характера действующих сил передающихся на вал и п/к

3. с учетом спец. требований к конструкции подшипниковых узлов

С учетом выше перечисленных факторов подбираем шариковый упорный подшипник 8212, который будет воспринимать осевую нагрузку. Данный подшипник выдерживает осевую динамическую нагрузку 62000Н (осевая сила при центровании составляет 8500Н). И два шариковых радиальных однорядных подшипника 80210.

2.2.3 Расчет шпинделя на жесткость

Шпиндели металлорежущих станков, как правило, рассчитывают на жесткость и лишь для тяжело нагруженных шпинделей производят проверочный расчет на прочность. [1]

Шпиндель - тело сложной формы, а опоры шпинделей в зависимости от их типа создают различные условия для поворота шпинделя при его изгибе. Поэтому при расчете на жесткость шпиндель заменяют балкой на двух опорах, причем тип опоры выбирают в зависимости от типа подшипника. В передней опоре проектируемого шпинделя стоят упорный и шариковый радиальный однорядный подшипники качения, в задней опоре стоит один шариковый радиальный однорядный подшипник. В этом случае расчетную схему в первом приближении принимают виде балки на двух ножевых опорах (рисунок 2.3) с силой F, приложенной на консоли, т.е на расстоянии а от середины передней опоры.

Рисунок 2.3- Расчетная схема

Радиальное перемещение переднего конца шпинделя должно быть меньше, либо равно допустимому перемещению конца шпинделя, которое установлено из практического опыта эксплуатации станков:

мкм,

где =0,0002l, мкм, =0,0002•80=0,016 мкм.

Радиальное перемещение , мкм переднего конца шпинделя

, (2.14)

где - перемещение, вызванное изгибом тела шпинделя, мкм;

- перемещение, вызванное податливостью (нежесткостью) вызванное податливостью опора от середины передней опоры опор, мкм.

Применяя известные формулы сопротивления материалов, можем записать [1]

, (2.15)

где F=8500 Н - сила, приложенная к переднему концу шпинделя;

Е - модуль упругости материала шпинделя, Н/мм2, для стали 40 Х Е=2,1•105 Н/мм2териала шпинделяу шпинделяия материалов

а - вылет шпинделя, мм;

l - расстояние между опорами, мм;

и - осевые моменты инерции сечения шпинделя соответственно на консольной части и между опорами, мм4;

- коэффициент, учитывающий наличие в передней опоре защемляющего момента, если в ней расположено несколько рядов тел качения, для нашей конструктивной схемы =0,7;

и - соответственно коэффициент податливости передней и задней опор шпинделя, в нашем случае ==0,004.

Осевой момент инерции сечения шпинделя консольной части

, (2.16)

31,4•106 мм4

Осевой момент инерции сечения шпинделя между опорами

0,28•106 мм4

Подставляя рассчитанные моменты инерции и значения коэффициентов в формулу (2.15) получим

0,0069 мкм

0,0069?0,016

Таким образом данный шпиндель при заданных условиях резания будет достаточно жестким.

2.2.4. Проектирование стакана

Конструкцию стакана определяет схема расположения подшипников. Толщину д, мм стенки, диаметр d, мм и число z винтов крепления стакана к ползуну назначают в зависимости от диаметра D, мм отверстия под подшипники качения. Принимаем согласно [4] д=8мм, d=8мм, z=4.

Толщина фланца д2, мм стакана

,

=9,6?10мм

Высоту t, мм упорного заплечика согласовывают с размером фаски наружного кольца подшипника качения и возможности его демонтажа винтовым съемником. Принимаем

t=2r,

t=2•2=4 мм

Минимальный диаметр фланца, мм

мм,

=138мм.

Для крепления стакана к ползуну выбираем болт М8х30.58 ГОСТ 7798-70. Для забивки подшипникового узла консистентной смазкой предусматриваем в стакане отверстие диаметром 6мм, закрываемое винтом М6х8.58 ГОСТ 7798-70. На переднем конце шпинделя ставим манжету, крепим ее к стакану крышкой 4 винтами М6х8.58 ГОСТ 17473-80. Эскиз стакана приведен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3- Эскиз стакана

2.3 Разработка конструкции механизма перемещения головки

Регулирование скорости подачи в металлорежущих станках осуществляется при постоянном максимально допустимом моменте, поэтому в основу выбора электродвигателя положена не мощность, а момент сил сопротивления Мс в механизме подачи.[3]

В кинематической схеме механизма перемещения движение от электродвигателя через коробку подач с передаточным отношением u передается на тяговое устройство и далее на исполнительный орган станка - стол. Параметры кинематической схемы определяются как диапазоном регулирования, так и возможностями двигателя. При расчете режима центрования в пункте 2.1. была принята рабочая подача SР=0,25 мм/об. Для быстрого подвода инструмента к заготовке необходимо предусмотреть и вспомогательную подачу Sв, осуществляемую при уменьшенном моменте сил сопротивления.

Таким образом, в приводе подачи необходим следующий диапазон регулирования:

D=, (2.17)

D== 9,072

2.3.1 Проектирование тягового устройства

Тяговые устройства служат для перемещения подвижных узлов станка по направляющим прямолинейного или вращательного движения. Они являются последним звеном кинематической цепи привода подач, вспомогательных движений или главного привода.

Наиболее распространенными механизмами для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение являются ходовой винт-гайка и рейка с реечной шестерней. Ходовой винт-гайка применяется для медленных точных перемещений в качестве последнего звена цепи привода столов и суппортов многих станков.

Достоинством передачи винт-гайка является самоторможение, способствующее надежной фиксации подвижного узла. Основные требования, предъявляемые к паре винт-гайка - высокая точность и износостойкость.

В качестве тягового устройства применяем пара винт-гайка скольжения, а именно однозаходный ходовой винт с шагом t=3 мм. Наиболее часто применяют трапецеидальный профиль резьбы с углом 30є, который более технологичен и допускает использование маточных гаек. Для изготовления ходовых винтов используют закаленные легированные стали 40Х, У10 или У12.

Расчет пары ходовой винт-гайка производят в первую очередь по удельным давлениям в витках, так как необходимо обеспечить высокую износостойкость пары. [2]

Внутренний диаметр винта d1 определяется [5]

d1? мм, (2.18)

где Q =8500 H - осевая сила при центровании;

- допускаемое напряжение при растяжении, для стали 40Х =215 Н/мм2.

Подставляя значения в формулу, получим

d1==23,28 мм

По справочнику [5] для трапецеидальной резьбы с шагом t=3 мм примем внутренний диаметр d1=30 мм.

Удельное давление р не должно превышать допускаемых значений рдоп, взятых из практики станкостроения [2]

р=рдоп , (2.19)

где d2 - средний диаметр резьбы;

h - рабочая высота витка;

z - число витков в гайке;

рдоп=500…1200 Н/см2 для винтов нормальной точности, примем рдоп=800 Н/см2.

р==517,65 Н/см2,

517,65?800

Условие р? рдоп выполняется.

Частота вращения ходового винта nх.в.определится по формуле

nх.в= мин-1 (2.20)

Подставляя значения, получим

nх.в==20,83 мин-1

Крутящий момент Мкр, Н•м на винте определяется, как

Мкр= Н•м (2.21)

где - угол подъема винтовой линии резьбы, лежащий на среднем диаметре;

= 3…11є - угол трения в резьбе.

Мкр==41,17 Н·м

Гайки ходовых винтов должны обеспечить постоянство контакта с витками винта и возможность компенсировать зазор, возникающий при износе. Гайки к ходовым винтам изготавливают из оловянистых бронз ОЦС6-6-3 и др., а также из безоловянистых алюминиевожелезистых бронз Бр. АЖ 9-4.

Долговечность передачи винт-гайка скольжения в значительной мере зависит от тщательности их защиты от загрязнения.

2.3.2 Проектирование коробки подач и выбор электродвигателя

Характерными требованиями, предъявляемыми к передачам коробок подач по сравнению с коробками скоростей, являются тихоходность передач и большая редукция. Поэтому в коробках подач применяются элементарные двухваловые передачи, из которых образуются коробки подач. Эти передачи, как правило, более тихоходны, обладают более низким к. п. д. и малой жесткостью.

В коробках подач металлорежущих станков используются следующие типы передач:

1. передачи со ступенчатым конусом шестерен.

2. передачи с передвижными блоками шестерен.

3. передачи типа меандр.

В проектируемой коробке подач предпочтение отдадим второму типу передач, т.е. передаче с передвижным блоком шестерен.

Для изготовления зубчатых колёс выбираем сталь 45Х, которая подвергается термической обработке - улучшению или закалке ТВЧ. Выбор стали 45Х обусловлен тем, что производство мелкосерийное. Чистовое нарезание зубьев производится после термической обработки. Колёса этой группы быстро прирабатываются и не подвержены хрупкому излому.

Для уменьшения габаритов коробки подач и упрощения расчетов зубчатых колес принимаем передаточные отношения повышающей и понижающей передачи одинаковыми и равными u=3. Причем сумма чисел зубьев z1+z2 равна сумме чисел зубьев z3+z4. Схема коробки передач показана на рисунке 2.4.

Рисунке 2.4- Схема коробки передач

Для реализации рабочей подачи =0,25 мм/об выходной вал электродвигателя должен вращаться с частотой nэ.дв., которая определяется с учетом передаточного отношения коробки подач, как

nэ.дв = nх.в. ·u мин-1

Подставляя значения, получим

nэ.дв= 20,83·3 = 62,5 мин-1

Необходимый вращающий момент электродвигателя

Мкр.э.дв. = Н·м (2.22)

где =0,97 - к. п. д. цилиндрической передачи;

=0,98 - к. п. д. муфты;

=0,99 - к. п. д. пары подшипников качения.

Мкр.э.дв. = =14,73 Н·м

В качестве электродвигателя выбираем мотор-редуктор, по таким же соображениям, как и при выборе мотор-редуктора для привода главного движения. По полученным результатам частоты вращения и крутящего момента выбираем мотор-редуктор 4МЦ2С-50-63-0,55-G310-ЦУЗ, по способу монтажа на фланце,

где 4МЦ2С - тип мотор-редуктора;

50 - межосевое расстояние, мм;

63 - частота вращения выходного вала, мин-1;

0,55 - мощность электродвигателя, кВт;

G310 - вариант размещения в пространстве;

Ц - цилиндрический конец выходного вала;

У - климатическое исполнение;

3 - категория размещения.

После окончательного выбора электродвигателя уточняем частоту вращения ходового винта nх.в и подачу S при рабочем ходе и быстром подводе инструмента. Значения заносим в таблицу 2.1

Таблица 2.1 - Частота вращения ходового винта nх.в и подача S

2.3.3 Расчет цилиндрических зубчатых передач

1. Межосевое расстояние. Определяем предварительное значение межосевого расстояния , мм [4]

мм, (2.23)

где T1 - вращающий момент на шестерне;

- передаточное число;

К - коэффициент, зависящий от поверхностной твердости зубьев шестерни и колеса.

=96 мм

Допускаемое контактное напряжение , МПа

МПа, (2.24)

где = 400 МПа - предел контактной выносливости, вычисляемый по эмпирическим формулам в зависимости от материала колеса;

- коэффициенты, учитывающие влияние ресурса, шероховатости и окружной скорости соответственно;

- коэффициент, учитывающий запас прочности.

=345,5 МПа

Окружную скорость , м/с вычисляют по формуле

м/с (2.25)

где - частота вращения шестерни, мин-1.

=0,158 м/с

По полученному значению скорости по таблице для прямозубых колес назначаем 8 степень точности зубчатой передачи.

Уточняем предварительно найденное межосевое расстояние по формуле:

, (2.26)

где Ка = 450 МПа - для прямозубых колес;

Кн - коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность;

- коэффициент ширины зуба для коробок передач, определяется по таблице;

- допускаемое контактное напряжение, МПа.

, (2.27)

где=1,0138 -коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки;

=1 - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику напряжения;

=1,0827 - коэффициент, учитывающий плавность зацепления.

=1,097

Подставляя значения в формулу (2.26) получим

=91,58 мм

Вычисленное значение межосевого расстояния округляем до ближайшего стандартного значения: =90 мм.

2. Предварительные основные размеры колеса.

Делительный диаметр, мм:

,

мм

Ширина, мм:

,

мм

3. Модуль передачи. Максимально допустимый модуль mmax, мм определяют из условия неподрезания зубьев у основания

mmax = мм (2.28)

mmax ==2,64 мм

Минимальное значение модуля mmin, мм определяют из условия прочности:

mmin = мм, (2.29)

где = 3,4•103 для прямозубых передач;

- коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба;

=287 МПа - допускаемое напряжение изгиба зубьев.

mmin ==2,13 мм

ент (ления нагрузки;

Из полученного диапазона (mmin…mmax) модулей принимают меньшее значение m, согласуя его со стандартным. Принимаем m=2,5.

4. Суммарное число зубьев

,

где в - угол наклона зубьев колес.

=72

5. Число зубьев шестерни и колеса. Число зубьев шестерни

,

=18

Число зубьев колеса

,

=54

6. Фактическое передаточное число

,

=3

7. Диаметры колес. Делительные диаметры d:

шестерни, мм

,

=45 мм

колеса, мм

,

=135 мм

Коэффициент смещения определяется

,

Диаметры da и df окружностей вершин и впадин зубьев:

шестерен, мм

,

где у=0 - коэффициент воспринимаемого смещения.

=49,71 мм ? 50 мм,

,

=39,04 мм ? 39 мм

колеса, мм

,

=140,29 мм ? 140 мм,

,

=129,04 мм ? 129 мм

2.3.4 Расчет зубчатой передачи на прочность и выносливость

Расчет зубчатой передачи на прочность и выносливость выполняем на ЭВМ в программе KOMPAS 3D V8plus в приложении GEAR_EXC. Результаты расчета на прочность приведены в распечатке 1, на выносливость в распечатке 2. Из распечаток видно, что условие прочности зубчатой передачи выполняется, ресурс работы зубчатой передачи более 1 миллиона часов, что превышает заданный ресурс работы.

2.3.5 Расчет и конструирование ведущего вала коробки подач

Для определения диаметра вала , мм выполняют расчет его на кручение по допускаемому напряжению без учета влияния изгиба

, мм (2.30)

где Т - крутящий момент на валу, Нм;

=20-25 МПа - для быстроходного и тихоходного валов.

Остальные диаметры принимаем конструктивно с учетом формул [4].

мм

I участок: посадочное диаметр под муфту. Выходной вал мотор-редуктора имеет диаметр =22 мм, т.о. принимаем d1=22мм, l1 - определится при выборе муфты.

II участок: посадочный диаметр под подшипник качения.

d2= d1+2t,

где t=1,5 - высота 1 ступени вала.

d2= 22+2•1,5=25мм

l2 - определится при конструировании подшипникового узла.

III участок: посадочный диаметр под блок зубчатых шестерен.

d3= d2+2t,

где t=1,5 - высота 2 ступени вала.

d2= 25+2•1,5=28мм

l3 - определится при конструировании блока зубчатых шестерен.

IV участок: посадочный диаметр под подшипник качения, принимаем такой же как и для первого подшипника d4= 25мм, l4 - определится при конструировании подшипникового узла. Эскиз ведущего вала приведен на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5- эскиз ведущего вала

2.3.6 Выбор подшипников качения

Выбор подшипников качения осуществляем с учетом следующих факторов:

1. посадочного диаметра на вал

2. с учетом характера действующих сил передающихся на вал и п/к

3. с учетом спец. требований к конструкции подшипниковых узлов

С учетом выше перечисленных факторов подбираем 205 п/к.

2.3.7 Расчет элементов и конструирование деталей передач

2.3.7.1 Зубчатое колесо понижающей передачи

При расчете зубчатой передачи нам известны следующие диаметры окружностей вершин, впадин и делительных окружностей, а так же ширина венца колеса:

df=129 мм;

d=135 мм;

da=140 мм;

b=36 мм;

m=2,5 мм.

Остальные размеры принимаем конструктивно с учетом формул [4].

Ширина S, мм определяется

S=2,2m+0,05b,

S=2,2•2,5+0,05•36=9,1 мм ? 9мм

Диаметр ступицы dст , мм

dст=1,6dотв,

dст =1,5•28=42 мм

Толщина с, мм диска колеса

с=0,5(S+ Sст),

где Sст =7 мм - ширина ступицы.

с =0,5•(9,1+7)=8 мм

Параметры фаски f, мм

f =0,5m,

f =0,5•2,5=1,25 мм

Длина ступицы lст, мм

lст= lшп +, (2.31)

где lшп - длина шпонки, мм;

=3…5мм.

lшп= lр + b,

где lр - длина рабочей части шпонки;

b=8 мм - ширина шпонки, определяется по таблице.

,мм (2.32)

где =7 мм - высота шпонки, определяется по таблице;

=100 МПа - допускаемое напряжение на смятие.

lр =8,59 мм

По таблице подбираем стандартную длину шпонки lр =18 мм.

Подставляя полученные значения в формулу (2.31) получим длину ступицы равной

lст= 26+4=30 мм

Эскиз колеса приведен на рисунке 2.6.

Зубчатое колесо повышающей передачи будем крепить к колесу понижающей передачи, для этого предусматриваем углубление в диске колеса пониженной передачи и 4 резьбовых отверстия под винты М10. Это позволит снизить металлоемкость обоих колес и ходового винта, на который будет насажено колесо понижающей передачи.

Рисунок 2.6- эскиз колеса

2.3.7.2 Зубчатое колесо повышающей передачи

При расчете зубчатой передачи нам известны следующие диаметры окружностей вершин, впадин и делительный диаметр, а так же ширина венца колеса:

df=39 мм;

d=45 мм;

da=50 мм;

b=24 мм;

m=2,5 мм.

Зубчатое колесо повышающей передачи выполняем полым для возможности прохода через него гайки М16. С помощью этой гайки колесо понижающей передачи будет крепиться к ходовому винту. Длину колеса повышающей передачи определяем так, чтобы блок зубчатых шестерен входил в зацепление только либо с колесом понижающей передачи, либо с колесом повышающей передачи. Длина колеса окончательно определится при конструировании блока зубчатых шестерен. Эскиз колеса повышающей передачи приведен на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7- Эскиз колеса повышающей передачи

2.3.7.3 Конструирование блока зубчатых шестерен

В конструкциях коробок подач металлорежущих станков применяются зубчатые шестерни, имеющие два, три или четыре зубчатых венца. Такие конструкции называют блоками зубчатых шестерен. Т. к. передаточные отношения, числа зубьев шестерен и колес повышающей и понижающей передачи одинаковые, то основные размеры элементов конструкции блока шестерен будут такими же, как у колес. Т.о. расчет этих элементов не требуется. Зубья венцов блоков со стороны входа в зацепление скашивают фаской f, мм и под углом 30° и закругляют. [4]

f =0,5m,

f =0,5•2,5=1,25 мм

Другие элементы блока зубчатых шестерен подчиняются общим правилам конструирования зубчатых шестерен. Эскиз блока зубчатых шестерен показан на рисунке 2.8.

Перемещение блока осуществляется с помощью реечного механизма (рисунок 2.9). При вращения маховика 1, насаженного на вал 2, с помощью винта 4, начинает вращаться шестерня 3, вследствие чего рейка 5 начинает поступательно перемещаться по направляющим осям 6 вместе с блоком зубчатых шестерен 7.

Рисунок 2.8- Эскиз блока зубчатых шестерен

Рисунок 2.9 Перемещение блока:

1-Маховик ; 2-Вал ; 3-Винт;4-Шестерня;5-Рейка;6-Направляющие оси;7- блок зубчатых шестерен

2.3.8 Конструирование корпуса коробки подач

При единичном производстве экономически выгоднее корпусные детали выполнять сварными. Толщину стенок сварного корпуса принимают

8 мм,

мм

Принимаем толщину стенки 8 мм.

Корпус и крышку сваривают из элементов, изготовленных из проката (лист, полоса, пруток круглого сечения и др.). После сварки корпус и крышку отжигают и иногда правят (рихтуют). Затем производят обработку резанием плоскостей и отверстий детали. Конструирование отдельных элементов сварного корпуса (подшипниковых гнезд, мест крепления крышки и корпуса, опорных фланцев и др.) подчиняется общим правилам конструирования корпусов коробок подач.

Плоскости стенок, встречающиеся под прямыми углами, сопрягаются радиусами r, мм, определяемыми по формулам:

r=1,5,

r =1,58=12мм

Чтобы вращающиеся детали редуктора не задевали за внутреннюю поверхность корпуса, между ними предусматривается зазор

a= 3…8 мм

Для соединения корпуса и крышки увеличиваем толщину боковых стенок в 1,5 раза. Для соединения крышки с корпусом используют болты класса прочности не менее 6.6. с наружной шестигранной уменьшенной головкой. Диаметры болтов Dб, мм находим по формуле:

Dб=1,258 мм,

Dб=1,25=4,3 мм

По ГОСТ 7808 принимаем Dб =8 мм.

Для надежного крепления коробки подач к столу используем болты М16, для укрепления места ввинчивания болта в корпус привариваем к корпусу платики.

Для снижения потерь мощности на трение, снижения интенсивности износа, предохранения от заедания, задиров, коррозии, для лучшего отвода теплоты трущихся поверхностей в коробке подач предусматриваем картерное смазывание. Для смазки принимаем масляную ванну. В корпус редуктора необходимо залить масло так, чтобы венцы колес были погружены в него. При их вращении масло будет разбрызгиваться, в результате чего внутри редуктора образуется масляный туман (взвесь частиц масла). Данный способ требует герметичных уплотнений. Выбираем масло И-30А ГОСТ 20799-88. Для слива масла в крышке корпуса предусматриваем сливное отверстие, закрываемое резьбовой пробкой. Для наблюдения за уровнем масла в корпусе устанавливаем жезловой маслоуказатель. Для сообщения внутренней полости с внешней средой в верхних точках корпуса устанавливаем отдушину.

2.3.9 Конструирование крышки подшипникового узла

Форма крышки зависит от конструкции опоры вала. В нашем случае крышка является посадочным местом для п/к (рисунок 2.10). Для диаметра D=52мм, согласно [4], таблично определяем толщину стенки =7 мм, диаметры отверстий под винты =6 мм, количество винтов =4. Остальные размеры элементов крышки определяются конструктивно.

Рисунок 2.10- форма крышки

2.3.10 Оформление места соединения корпуса с фланцем мотор-редуктора

Для присоединения мотор-редуктора фланцевого исполнения к корпусу коробки подач необходимо сконструировать опорный фланец. Для упрощения конструкции подшипникового узла опорный фланец будет также выполнять функцию крышки.

Толщина стенки опорного фланца принимается равной толщине крышки подшипникового узла.

Толщина опорного фланца Sфл, мм

,

где =10 мм - диаметр винта крепления мотор-редуктора к опорному фланцу.

мм

Вал мотор-редуктора соединяем с ведущим валом коробки подач с помощью упругой муфты с торообразной оболочкой (ГОСТ 20884 -75). Данная муфта компенсирует смещение валов - осевое до 1°, радиальное до 1 мм. Центрирующий буртик фланца мотор-редуктора сопрягают с центрирующим отверстием опорного фланца по посадке Н7/j6. Для повышения прочности опорного фланца, на его внешней стороне предусматривают ребра жесткости.

2.4 Разработка общего вида станка и описание его работы

2.4.1 Разработка общего вида танка

При проектировании станка, кроме расчета и конструирования отдельных узлов и механизмов, решают вопросы синтеза - объединения их в одной машине. Отдельные узлы необходимо увязать и скомпоновать таким образом, чтобы станок в наибольшей степени отвечал условиям наибольшей точности, производительности, экономичности и удобства обслуживания; чтобы архитектурные формы станка соответствовали эстетическим требованиям, предъявляемым к современным машинам.

Характер и направление движений инструмента и заготовки оказывают непосредственное влияние на компоновку всего станка, так как они определяют движение суппортов, столов, шпинделей и других основных механизмов станка.

Большое влияние на конструктивное оформление станка оказывают и способы осуществления движений исполнительных механизмов и для управления циклом (включение, выключение и изменение скорости отдельных механизмов и согласование их движений по времени).

Для приведения в движение отдельных механизмов применяют механический способ, гидравлический способ, пневматический и пневмогидравлический способ. При проектировании движений в разрабатываемом станке отдаем предпочтение механическому способу, который является наиболее распространенным в станках; при этом мы использовали такие механизмы, как зубчатое зацепление, передачу винт - гайка.

При конструировании станков следует использовать минимальную номенклатуру марок материалов, обоснованно применять термообработку, легированные материалы и цветные сплавы, учитывать все условия работы материала детали.

Корпусные детали станка.К этой группе относят станины, стойки, траверсы, корпуса коробок скоростей и подач, суппортов, столов. Они занимают до 75% веса всех деталей станка.

Основные требования, предъявляемые к корпусным деталям станков, - их прочность, малое коробление со временем, жесткость, а для подвижных корпусных деталей, имеющих направляющие, - и износостойкость.

Станина является одной из наиболее ответственных деталей станка, которая определяет многие его эксплуатационные качества. В нашем случае мы используем станину от стенда для определения твердости роликов, которая имеет следующую форму (рисунок 2.11).

Рисунок 2.11- Станина

Также от стенда оставляем большой стол, который перемещался вдоль станины (рисунок 2.12). На большом столе будут устанавливаться и закрепляться валки. Т.о. необходимо спроектировать малый стол, на который будет установлена сверлильная головка, которая будет перемещаться по направляющим. Малый стол в свою очередь будет установлен на плиту основания, которая прихватами будет крепиться к станине.

Рисунок 2.12- большой стол

Малый стол выполняем коробчатой формы, с одним из размеров, значительно меньшим двух других, и наличием плоскости с пазами для установки и закрепления в них направляющих (рисунок 2.13). Также внутри стола предусматриваем продольную полость, для установки в нее ходового винта.

Рисунок 2.13- Малый стол

Направляющие скольжения. Направляющие служат для перемещения подвижных узлов станка. От точности их изготовления и износостойкости во многом зависит точность работы всего станка. Материал направляющей должен обеспечивать минимальную скорость изнашивания в данных условиях работы деталей и не допускать молекулярное схватывание, которое вызывает задиры поверхностей. Сложность выбора износостойких материалов заключается в том, что, во-первых, надо подбирать не один материал, а пару материалов и, во-вторых, учитывать, что эта пара материалов в одних условиях работы может быть износостойкой, а в других нет.

В большинстве случаев направляющие изготавливают из чугуна, причем для повышения износостойкости их следует закаливать токами высокой частоты или другим способом. В станках применяют также закаленные стальные направляющие (сталь 20Х, сталь 40Х), выполненные в виде планок, которые прикрепляют к станинам. Для горизонтальных направляющих выбираем материал - серый чугун. Выполняем горизонтальные направляющие в виде планок. Для повышения износостойкости закаливаем их токами высокой частоты. Для вертикальных направляющих выбираем материал - сталь 45, однако, деталь (ползун), работающую в этой паре скольжения, изготавливаем из закаленной стали 40Х. К ползуну с одной стороны будет крепиться шпиндельный узел, с другой стороны мотор-редуктор, поэтому для достижения необходимой жесткости и износостойкости мы выбрали именно сталь 40Х.

Для несущей системы вертикальных направляющих изготавливаем сварную конструкцию из листовой стали ст. 3 толщины 16 мм. Сталь имеет модуль упругости в 2-2,4 раза больший, чем у чугуна, поэтому применение стальной конструкции обеспечивает при той же жесткости экономию материала до 30-50% по сравнению с отливкой из чугуна.

Разработанный станок достаточно простой конструкции, что позволило в нем применить стандартные и унифицированные узлы, повысить его технологичность, сократить занимаемую площадь, улучшить условия эксплуатации, повысить к. п. д. станка, снизить металлоемкость.

К эксплуатационным показателям можно отнести: удобство обслуживания, безопасность работы на станке, быстроту и удобство регулировки, замены и ремонта узлов, хороший отвод стружки из зоны центрования.

2.4.2 Описание работы станка

Расположение основных узлов станка должно не только способствовать получению заданных технических характеристик, но и быть удобным для управления, обслуживания и наблюдения за станком. Поэтому все узлы станка располагают с учетом положения оператора или наладчика.

При работе на разрабатываемом станке, рабочий будет стоять перед станком. Заготовка всегда будет находиться в центре внимания рабочего в процессе обработки. Поэтому пульт управления станком расположим на мотор-редукторе привода главного движения.

Обработка центровых отверстий на разрабатываемом станке будет производиться после обработки валков на ленточнопильном станке, который расположен рядом со стендом для определения твердости роликов (т.е. с будущим станком для центрования отверстий).

Инструмент находится в крайнем правом положении.

1. Рабочий (с помощью кран-балки) снимает валок с ленточнопильного станка и устанавливает его на большой стол в зажимные приспособления разрабатываемого станка так, чтобы расстояние до сверла составило не более 150 мм (иначе рабочего хода будет недостаточно для сверления отверстия) и не менее 80 мм (безопасное расстояние для инструмента при установке валка).

2. Зажимает заготовку.

3. Рабочему необходимо настроить коробку подач разрабатываемого станка на режим быстрого подвода инструмента к заготовке, для этого рукоятку коробки подач нужно повернуть против часовой стрелки до упора.

4. Включением кнопки 1 включается мотор-редуктор привода подачи, производится быстрый подвод инструмента к заготовке. С помощью конечного выключателя 1, питание от мотор-редуктора привода подачи отключается, и инструмент останавливается на расстоянии 10 мм от заготовки.

5. Оператор настраивает коробку подач на режим рабочего хода, для чего поворачивает рукоятку коробки подач по часовой стрелке до упора.

6. Включением кнопки 2 включаются оба мотор-редуктора, производится рабочий ход - сверление центрового отверстия. С помощью конечного выключателя 2, питание мотор-редуктора привода подачи отключается, инструмент продолжает вращаться.

7. Оператор настраивает коробку подач на режим быстрого отвода, для этого поворачивает рукоятку коробки подач против часовой стрелки до упора. 8. Включением кнопки 3 включается мотор-редуктор привода подачи, производится быстрый отвод инструмента из зоны резания. С помощью конечного выключателя 3, питание обоих мотор-редукторов отключается.

Инструмент находится в крайнем правом положении.

Рабочий освобождает заготовку, переустанавливает ее (с помощью кран-балки). Зажимает. Выполняет действия 1-8. Освобождает заготовку, снимает со стола (с помощью кран-балки), складирует на предусмотренную для этого площадь.

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологии изготовления винта механизма подачи

3.1.1 Назначение и конструкция детали

Деталь, разрабатываемая в дипломном проекте - ходовой винт, является составной частью механизма ходовой винт - гайка. Эскиз детали приведен на рисунке 3.1 Механизм ходовой винт - гайка преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное.

Качество изготовления детали зависит от материала заготовки, от правильной простановки размеров на рабочем чертеже, так как обычно отдельные размеры находятся во взаимосвязи друг с другом.

Ходовой винт изготавливается из легированной конструкционной стали 40Х. Химический состав и механические свойства материала приведены в таблицах 3.1., 3.2 соответственно.

Таблица 3.1- Химический состав

Таблица 3.2- механические свойства

3.1.2 Анализ технологичности конструкции детали

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. Поэтому технологический анализ - один из важнейших этапов технологической разработки, в том числе и дипломного проектирования.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для ее служебного назначения.

Деталь ходовой винт изготавливается из стали 40Х ГОСТ 4543-71, используемой для деталей с повышенной износостойкостью поверхности и малой деформацией.

Рабочий чертеж содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями и требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей. Конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при обработке заготовки.

В конструкции детали имеются достаточные по размерам и расстоянию базовые поверхности. Шероховатость Ra 2,5 - используются для обеспечения конструктивных особенностей и точности, а также для более точного и плотного сопряжения с собираемыми узлами. Трапецеидальная резьба Tr 28х3 должна быть выполнена в пределах указанных отклонений и с точностью до 0,04 мм.

В целом, деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции. [8]

3.1.3 Выбор типа производства

Тип производства выбираем по таблице 3.3 [11] в зависимости от массы детали, m = 3,3 кг и годовой программы выпуска Nг = 1 шт.

Таблица 3.3 - Зависимость типа производства от объема выпуска и массы детали

Технологические процессы обработки деталей и сборки машин в единичном производстве разрабатываются укрупнено. Это объясняется тем, что выполняемые заказы обычно не повторяются, поэтому затраты на детальную разработку технологических процессов экономически не оправданы. Исходя из этих же соображений, обычно стремятся сократить количество специальной оснастки, используя универсальные приспособления и универсальный режущий инструмент. В единичном производстве широко применяются универсально-сборные приспособления (УСП), которые собирают из нормализованных элементов, а после использования расчленяют на элементарные детали. Многократное использование элементов УСП экономически эффективно.

3.1.4 Выбор заготовки

При выборе заготовки для заданной детали главным критерием является обеспечение заданного качества готового изделия при его минимальной себестоимости.

На выбор формы, размеров и способа получения заготовки большое влияние оказывают конструкция и материал детали, характер технологии производства, трудоемкость и экономичность обработки.

Руководствуясь выше перечисленными факторами, выбираем заготовку из сортового проката: . Этот способ получения заготовки является наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей. Принимаем массу заготовки 7,3 кг, массу детали - 3,3 кг. Коэффициент использования материала - это отношение массы детали к массе заготовки. Получим коэффициент использования материала, равный 0,452.

3.1.5 Расчет припусков на механическую обработку

Припуски имеют очень большое значение в процессе разработки технологических операций механической обработки деталей. Правильное назначение припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию материала и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции и снижение себестоимости готового изделия. Существует два метода расчета припусков аналитический (расчетный) и справочный (табличный).

Для определения оптимального размера заготовки из прутка произведем расчет припусков для поверхности 28е7 аналитическим методом.

Расчет припусков на обработку приведен в таблице. 3.4, в которой последовательно записан технологический маршрут обработки этого размера и все значения элементов припуска.

Таблица 3.4 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности мм.

Все расчеты ведем по рекомендациям [11].

Значения Rz и Т, характеризующие качество поверхности заготовки, составляют соответственно 150 и 250 мкм. Далее для технологического перехода записываем соответствующие значения Rz и Т.

Определяем суммарное значение пространственных отклонений , мкм по формуле:

l, мкм (3.1)

где к = 1,3 - удельная кривизна заготовки;

l - длина заготовки.

мкм

Остаточные пространственные отклонения , мкм на обработанных поверхностях, имевших исходные отклонения, являются следствием копирования погрешностей при обработке. При выполнении дипломного проекта для определения значений припусков на механическую обработку воспользуемся эмпирической формулой:

, мкм

где Ку - коэффициент уточнения формы, зависящий от типа обработки.

мкм,

мкм

Погрешность закрепления заготовки з принимаем равной 270 мкм. Тогда остаточная погрешность установки при чистовом точении:

мкм (3.3)

На основании записанных в таблице данных производим расчет минимального значения припуска по основной формуле:

, (3.4)

где Rz - высота микронеровностей, мкм;

Т - глубина дефектного слоя, мкм;

- пространственное отклонение, мкм;

- погрешность установки, мкм.

Минимальный припуск на черновое точение:

мкм

Минимальный припуск на чистовое точение:

мкм

Определяем расчетный размер, начиная заполнение соответствующей графы с конечного (чертежного) размера, путем прибавления расчетного минимального припуска:

, (3.5)

мм,

мм

Наибольшие предельные размеры вычисляем путем прибавления допуска к округленному наименьшему предельному размеру:

, (3.6)

где i - допуск.

Значение допусков для каждого перехода принимаем в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

мм,

мм,

мм

Предельные значения припусков равны разности наибольших предельных размеров, а значения - разности наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

Определяем предельные значения припусков:

, (3.7)

мм,

мм,

, (3.8)

мм,

мм

Производим проверку правильности выполненных расчетов:

, (3.9)

мкм,

мкм.

3.1.6 Выбор оборудования и режущего инструмента

Выбор оборудования осуществляется на основании таких данных, как метод обработки, точность обработки, расположение размеров обрабатываемых поверхностей, габаритных размеров заготовки, количество инструментов в наладке станка, обеспечение заданной производительности, эффективность использования станка по времени, мощности и др. [11]

Для обработки детали используется несколько видов станков, краткая характеристика которых приведена в таблице 3.5.

Выбор режущих инструментов осуществляется в зависимости от метода обработки, формы и размеров обрабатываемой поверхности, ее точности, шероховатости, от обрабатываемого материала, заданной производительности и периода стойкости. Режущие инструменты, должны обладать высокой режущей способностью (стабильной размерной стойкостью при высоких режимах резания), обеспечить возможность быстрой и удобной замены, наладки в процессе работы, формировать транспортабельную стружку и отводить ее от зоны обработки без нарушения нормальной работы оборудования.

Таблица 3.5 - Металлорежущие станки и инструменты

3.1.7 Выбор средств измерения и контроля размеров

С целью обеспечения заданных параметров работы назначают методы контроля и средства измерения размеров. Для межоперационного и окончательного контроля обрабатываемых поверхностей целесообразно использовать стандартный измерительный инструмент, учитывая тип производства, но вместе с тем, когда необходимо следует применять специальный контрольно-измерительный инструмент или контрольно-измерительное приспособление.

Выбор средств измерения зависит от характера и массовости производства (годовой программы выпуска). В данной работе, при единичном производстве рациональнее использовать универсальные средства измерения (штангенциркуль, штангенглубиномер, нутромер и др.).

Результаты выбора средств измерения заносим в таблицу 3.6

Таблица 3.6 - Выбор средств измерения

3.1.8 Назначение режимов резания

При выборе режимов обработки придерживаются определенного порядка, т.е. при расчете и назначении режима резания учитывают тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал заготовки, тип оборудования.

Режим резания металлов определяется следующими основными параметрами: глубиной резания t (мм), подачей S (мм/об) и скоростью резания (м/мин).

Выбираемые режимы резания должны обеспечивать наибольшую производительность труда при наименьшей себестоимости технологической операции.

Приводим расчет для токарной черновой, чистовой обработки заготовки до размера ш28 мм расчетно-аналитическим методом.

Расчет ведем по методике, описанной в [6], откуда берем все необходимые табличные значения для расчета режимов резания.

Расчет скорости резания проводится в зависимости от вида инструмента и инструментального материала, обрабатываемого металла и его твердости, глубины резания t, подачи S, угла в плане ц, принятой стойкости инструмента Тр.

Принимаем для чернового точения подачу Sчерн=0,45 мм/об, глубину резания tчерн=1,5 мм, для чистового точения Sчист=0,1 мм/об, tчист=0,5 мм.

Определяем рекомендуемую скорость резания , м/мин по нормативам:

, (3.10)

где - табличное значение скорости резания;

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

- коэффициент, зависящий от стойкости и марки твердого сплава инструмента;

- коэффициент, зависящий от вида обработки.

м/мин,

м/мин

Частота вращения , мин-1 заготовки определяется по формуле:

мин-1

где V - скорость резания, посчитанная выше, м/мин;

d - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Подставляя значения в формулу (3.12) получаем:

883 мин-1,

1295 мин-1

Максимально допустимая частота вращения шпинделя данного станка n=1600 мин-1, и округляем до стандартных значений 800 мин-1 и 1250мин-1.

Корректируем значение скорости резания , м/мин чернового и чистового точения, учитывая значения частоты вращения по формуле:

м/мин

Подставляем значения:

80,4 м/мин,

113,8 м/мин

Итак, получены скорости резания для чернового - м/мин и чистового - м/мин точения.

Полученные значения скоростей и частот вращения шпинделя, а также значения глубины резания и подач данной и всех остальных поверхностей заносим в таблицу 3.7.

Таблица 3.7 - Режимы резания

Сила резания , Н рассчитывается по формуле [12]:

,

где мм ; мм ; мм/об; мм/об;

, , - для данных условий резания из табл. 20 [12]

- общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение из ряда коэффициентов:

Каждый коэффициент учитывает изменение против табличных условий резания.

В данном случае, учитывая, что для данной поверхности выбран резец проходной, обрабатываемый материал - 40Х получаем = 1.

Подставляя числовые значения в формулу (3.15) расчета силы резания при черновом и чистовом точении, получаем:

Н;

Н

Мощность резания N, кВт на резце равна:

кВт

Подставляя значения в формулу (3,16) получаем:

кВт,

кВт.

Необходимая мощность , кВт на приводе станка:

, кВт

где - к. п. д. станка.

кВт;

кВт;

Мощность станка N = 10 кВт - обработка возможна.

3.1.9 Техническое нормирование времени операций

Время обработки деталей на каждой операции зависит от выбранных режимов, длины обрабатываемой поверхности и др.

Техническое нормирование времени операций можно выполнить расчетно-аналитическим методом. В нашем случае, в единичном производстве, как и в мелкосерийном, рассчитывается норма штучно-калькуляционного времени.

Для примера приведем расчет времени для токарной операции - подрезка торца.

Штучное время , мин:

Где - основное (машинное) время, вычисляемое как отношение длины рабочего хода инструмента к подаче (в минутах) его перемещения, мин

мин,

мин

- вспомогательное время, включает в себя продолжительность всех вспомогательных ходов инструмента, включений, переключений станка, установки и снятия заготовки, мин

мин (3.20)

где =1,63 мин - установочное время;

=0,12 мин - время на закрепление и открепление детали (заготовки);

= 0,083 мин - время на управление станком;

=0,086 мин - время на измерение (20% контроль).

Вспомогательное время

= 1,919 мин

Оперативное время , мин

мин,

мин

, мин - время технического обслуживания

мин,

мин

, мин - время организационного обслуживания

мин,

, мин

, мин - время регламентированных перерывов

мин,

мин

Подготовительно-заключительное время , мин

мин

= 6 мин - подготовительно-заключительное время при работе на токарном станке, включающее в себя наладку станка, инструмента и приспособлений.

Итак, штучное время по выше описанной формуле:

=4,52 мин

Для остальных операций расчет ведем аналогично этому.

Полученные нормы времени по данной и другим операциям суммируем и сгруппировываем по четырем установам, приведенным в таблице 3.10

Таблица 3.10 - Нормы времени в мин.

3.2 Разработка технологического процесса сборки устройства

Предварительно, до начала разработки технологического процесса сборки, необходимо изучить конструкцию собираемого станка, условия его работы и технические условия его приемки и испытания.

На основе изучения конструкций собираемых сборочных единиц и целого устройства составляется схема сборки соединений, определяющая взаимную связь и последовательность соединений отдельных элементов, сборочных единиц агрегатов (механизмов) и целого изделия.

Технологический процесс сборки заключается в соединении деталей и узлов в механизмы (агрегаты) и в целый станок. В связи с этим все работы сборочного процесса разбиваются на отдельные последовательные стадии (сборка узлов, сборка агрегатов, механизмов, общая сборка), которые далее расчленяются на отдельные последовательные операции, переходы, приемы. Операция может выполняться при нескольких установках.

Сборочный процесс состоит из следующих частей:

ручная слесарная обработка и подгонка, которая применяется преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве;

предварительная сборка - соединение деталей в агрегаты, механизмы;

общая (или окончательная сборка) - сборка всего устройства;

регулировка - установка и выверка правильности взаимодействия частей машины.

В общую сборку могут входить следующие основные операции:

крепление деталей;

сборка деталей неподвижных;

сборка деталей движущихся;

сборка деталей вращающихся;

сборка деталей, передающих движение;

разметка для сборки;

балансирование узлов деталей;

Процесс сборки проектируемого станка для обработки центровых отверстий состоит из двух основных частей: подготовка деталей к сборке и собственно сборочные операции.

К подготовительным работам относятся различные слесарно-пригоночные операции (притупление острых кромок на рабочих частях деталей, притирка сопрягаемых в процессе работы рабочих поверхностей, и т.д.)

При сборке необходимо соблюдать следующие технические требования.

Обеспечить возможность проворачивания шпинделя от руки.

Отрегулировать зацепление цилиндрических колес.

Сопрягаемые поверхности корпуса и крышки коробки подач покрыть слоем герметика УТ-34.

Осевой люфт в подшипниках (поз. 38) устранить прокладкой.

Подшипниковые узлы набить консистентной смазкой Литол-24, в коробку подачи залить 0,2 л масла И-30А.

Так как проектируемый станок штучное изделие, то производится непоточная (стационарная) сборка, характеризующаяся выполнением сборочных операций на постоянном рабочем месте.

К собственно сборочным работам относится процесс соединения сопрягаемых деталей с обеспечением правильного их взаимного положения и определенной посадки.

В основном виды соединений: неподвижное-разъемное и подвижное-разъемное. К неподвижным - неразъемным относится соединение сваркой направляющей с нижней плитой и двумя углами.

Для определения последовательности сборки изделия и его узла разрабатываем технологическую схему сборки станка.

На технологической схеме сборки станка каждый элемент узла обозначен прямоугольником, разделенным на три части (рисунок 4.6.). В верхней части указано наименование элемента детали и узла, в левой нижней части - номер по сборочному чертежу питателя, в правой нижней части - число собираемых элементов.

Рисунок 4.6- технологическая схеме сборки станка

Базовым называется элемент (деталь), с которого начинается сборка. Узлу и подузлу присваиваем номер его базовой детали.

Технологическую схему сборки строим по следующему правилу. В левой части схемы указываем базовую деталь, а в правой части схемы - изделие (питатель) в сборе. Эти две части соединяем горизонтальной линией. Выше этой линии прямоугольниками обозначены все детали в порядке последовательности сборки. Технологическую схему сборки сопровождаем подписями, если таковые не очевидны из самой схемы (зафиксировать, сварить, припаять).

Технологическая схема значительно упрощает разработку сборочных процессов и облегчает оценку конструкции станка с точки зрения ее технологичности.

Сборочные операции проектируют на основе технологической схемы сборки. При разработке учитываем, что каждая операция должна иметь операционную технологическую закономерность.

Проектируя сборочные операции, уточняем содержание технологических переходов, выбираем технологическое оборудование и рабочий инструмент.

Технологическая документация сборочного процесса включает общий вид станка, сборочный чертеж сверлильной головки, сборочный чертеж зажимного приспособления, технологическую схему узловой и общей сборки. Уменьшение трудоемкости сборки устройства на сборочном месте достигается:

обработкой деталей по принципу взаимозаменяемости, исключающей ручную слесарную обработку и подгонку размеров деталей по месту;

применением в возможно большей степени предварительной сборки деталей в узлы и узлов в агрегаты вне места общей сборки всего устройства;

обеспечением сборщиков во избежание простоя своевременной подачей деталей, узлов, материалов, инструмента и приспособлений к сборочному месту;

возможно более широкое применение специальных приспособлений и инструментов в целях уменьшения затрат времени на выполнение сборочных операций и облегчения работы;

наиболее точным установлением норм времени на все сборочные работы в зависимости от характера и метода выполнения сборочных операций.

4. Организационно-экономическая часть

4.1 Оценка предельно - необходимых затрат на изготовление станка

В основе определения стоимости материальных объектов лежит принцип замещения, согласно которому расчетливый покупатель не заплатит за имущество цену, превышающую затраты, требующиеся для приобретения на рынке некоторого разумного аналога.

Для оценки металлорежущего оборудования, согласно стандартам оценки (Постановление Правительства РФ от 06.07.2001 г. № 519 «Об утверждении стандартов оценки») оценщик, при проведении оценки, обязан использовать затратный, сравнительный или доходный подходы к оценке. Оценщик вправе самостоятельно определять в рамках каждого из подходов к оценке конкретные методы оценки.

Затратный подход. Предпосылка данного подхода заключается в том, что стоимость любого имущества зависит от затрат на воспроизводство аналогичного имущества. Последовательность проведения расчетов по затратному подходу должна отражать два основных этапа - определение величины полной стоимости замещения и последующий расчет устранимого/ неустранимого обесценения.

Как правило, применение подхода целесообразно, если достаточно точной оценке поддается определение величины всех форм износа, обесценения и устаревания, которую необходимо вычесть из расчетного показателя полной восстановительной стоимости (стоимость воспроизводства точной копии) или стоимости замещения (текущая стоимость близкого аналога). Если объективно отсутствуют рыночные данные для такого расчета, в частности, относительно морального устаревания объекта, рыночную стоимость определяют с применением других подходов оценки.

Доходный подход. Предполагает расчет текущей стоимости экономических выгод, ожидаемых от владения оцениваемыми активами. При оценке машин и оборудования в этом случае имеют место следующие входные параметры: наличный поток или поток прибыли, ассоциированный с оцениваемыми активами, ставка дисконта, или ставка капитализации, соответствующая степени риска, связанного с рассматриваемым наличным потоком, и остаточный экономический срок службы активов.

Сравнительный подход. Построен на предположении, что субъекты на рынке осуществляют сделки купли-продажи, основываясь на информации об аналогичных сделках. Данный подход включает сбор данных о рынке продаж и предложений по объектам, сходным с оцениваемым. Цены на объекты аналоги затем корректируются с учетом параметров, учитывающих время, место, условия финансирования и продажи, физические характеристики объекта оценки и найденных аналогов. После корректировки цен их можно использовать для определения рыночной стоимости оцениваемого объекта.

Выбор конкретного подхода в основном обусловлен характером доступной информации, особенностями рынка и спецификой самого оцениваемого объекта. Для каждой проблемы оценки всегда найдутся один-два подхода, как правило, лучше других отражающих ситуацию на открытом рынке. Оценим разрабатываемый станок затратным подходом, методом расчета себестоимости по укрупненным нормативам. В данном случае этот метод наиболее рационально применить, т.к. имеются конструкторские документы на объект оценки. Под нормативами затрат понимают относительные или удельные показатели характеризующие расход какого-либо ресурса на единицу влияющего фактора. Стоимость нестандартного оборудования укрупнено можно рассчитать по среднестатистической стоимости 1 кг массы станка данного класса и типа или по числу оригинальных деталей и по массе оборудования. [1] В таблице 4.1 приведены цены на станки средних размеров.

Таблица 4.1 Цены на станки средних размеров

Проектируемый станок обрабатывает центровые отверстия центровочными сверлами в торцах валков, поэтому его следует отнести к группе сверлильных.

Цена основных материалов.

Материалами для изготовления большинства деталей станка являются стали: Ст.3, сталь 45, 40Х и 45Х. Для изготовления гаек работающих в паре с ходовыми винтами используем оловянистые бронзы ОЦС6-6-3. Средняя стоимость данных материалов за тонну составляет:

Ст.3 - 40000 рублей;

сталь 45 - 52000 рублей;

40Х и 45Х - 55000 рублей;

ОЦС6-6-3 - 260000 рублей.

Цена и расход основных материалов всех деталей приведены в таблице. 4.2. Для упрощения расчетов принимаем массу заготовки равной массе детали. В знаменателе дроби приведена масса заготовок с учетом их количества.

Таблица 4.2- Цена и расход основных материалов всех деталей

Таблица 4.3 Цена стандартных изделий

Масса станка составила - 590 + 60 = 650 кг.

Затраты на покупку стандартных изделий - 673 рубля.

Стоимость разрабатываемого станка с, рублей определится

З = сосн.м. + сст.д + Зэл. + Зопл.тр. + Зсоц.н. + Зпр.м. + Зам.обор. руб (4.1)

где сст.д - стоимость стандартных деталей, узлов и механизмов, рублей;

Зэл. - затраты на электроэнергию в месяц, рублей;

Зопл.тр. - затраты на оплату труда 2 рабочим в месяц, рублей;

Зсоц.н. - затраты на социальные нужды, рублей;

Зпр.м. - затраты на прочие материалы, костюм, перчатки, рублей;

Зам.обор - амортизация на используемое оборудование

Зэл. = Сэл * Р уст * t руб (4.2)

где Сэл - тариф на электроэнергию; Сэл = 1,7 кВт/час

Р уст - мощность оборудования, кВт; Р уст = 3 кВт

t - время, час; t - 1 месяц (24 рабочих дня, в две смены).

Зэл. = 1,7 * 3 * 384 = 1958,4 руб,

Зопл.тр. = 2 * 18000 = 36000 руб,

Зсоц.н. =36000 * 0,3 = 9800 руб,

Зпр.м. = Скост + С перч;

Скост - цена рабочей формы, руб; Скост - 3000 рублей (костюм, обувь)

С перч - цена перчаток, с учетом износа за месяц, рублей; С перч = 15 рублей;

Зпр.м. = (2 * 3000) + (10 * 15) = 6150 руб;

Зам.обор. = Uобор * t/T,

Uобор - стоимость оборудования; Uобор - 7000 рублей

t - оставшееся число лет срока полезного использования;

T - сумма чисел лет срока полезного использования.

T = 1 + 2 = 3 усл. Лет

Затраты на амортизацию за первый год работы оборудования составят:

Зам.обор. = 7000 * 2/3 = 4666,6 руб.,

Подставляя полученное значение в формулу (4.1), получим окончательную стоимость разрабатываемого станка

с =30872+1958,4+36000+9800+6150+4666,6=89500 рублей

4.2 Определение затрат на обработку центровых отверстий на координатно-расточных станках и на разрабатываемом станке

При обработке центровых отверстий на разрабатываемом станке изменится часть маршрута изготовления валков прокатного стана.

На рис. 4.1 приведена часть маршрута изготовления валков при существующей обработке на горизонтально-расточных станках (базовый маршрут) и при обработке на разрабатываемом станке (предлагаемый маршрут).

Определим затраты при обработке центровых отверстий на разрабатываемом станке.

Материальные затраты

Затраты на электроэнергию

В разрабатываемом станке используются два мотор-редуктора мощностью 3 кВт и 0,55 кВт. Суммарная мощность обоих составит 3,55 кВт. Необходимая мощность освещения для работы на разрабатываемом станке определяется исходя из занимаемой им площади. Для освещения 1 кв.м необходимо 50 Вт энергии. Разрабатываемый станок занимает площадь 6 кв.м, т.о. необходимо 300 Вт мощности на освещение. Необходимое количество электроэнергии для производительной работы станка составит 3,85 кВт в час. По действующим ценам стоимость 1 кВт электроэнергии составляет 1,7 руб. ( на территории завода «ТяжМаш» находиться своя электростанция )

Рисунок 4.1 - часть маршрута изготовления валков при существующей обработке на станке и при обработке на разрабатываемом станке

Затраты на электроэнергию Зэл., рублей в час составят:

Зэл.=1,7•3,85=6,54 рублей

При двухсменном восьмичасовом рабочем дне затраты на электроэнергию за год составят Зэл.=29322 рублей.

Затраты на ремонт оборудования Зрем., рублей

Зрем.=с•крем

где с - стоимость станка, рублей;

крем - коэффициент учитывающий затраты на ремонт оборудования

в год.

Затраты на ремонт металлорежущих станков принимают в зависимости от сложности станка, производительности, загруженности. Для разрабатываемого станка примем затраты на ремонт 3% в год. Тогда

Зрем.=89500•0,03=2685 рублей

Затраты на инструмент.

Стоимость центровочного сверла составляет 173 рубля. По ГОСТ 14952-75 данным сверлом предусмотрена обработка (до износа режущих кромок сверла) не менее 130 отверстий. Количество переточек сверла 15-25.

Время центровки одного отверстия фотв, мин

фотв =,

где l=54 мм - длина центрового отверстия;

S=63мм/мин - минутная подача при центровании.

фотв ==0,85 мин

Вспомогательное время, требуемое для установки валка в зажимное приспособление, переустановки и снятия определяем по таблице [1], фвсп =5,9 мин.

Тогда время ф, мин требуемое на зацентровку одного валка определится:

ф=2 фотв +3 фвсп,

ф=2•0,85 +3•5,9=19,4 мин ? 20 мин

Т.о. за час можно зацентровать 3 валка (6 отверстий), за год 13440 валков (26880 отверстий), т.е в год потребуется 42 центровочных сверла.

Затраты на инструмент составят:

Зинст.=42•173=7266 рублей

Расчет затрат на вспомогательные материалы.

При сборки станка для смазывания механизмов необходимо масло И-30А. (стоимость 1 литра составляет 56 руб). При установки подшипников используется консистентная смазка Литол-24 (стоимость 289 рублей),а так же герметик УТ-34 (стоимость 260 рублей) для соденения крышки с корпусом.

Звсп.м. = 56 + 289 + 260 = 605 рублей;

Затраты на оплату труда.

Заработная плата рабочим.

Заработная плата рабочего составляет 18000 рублей в месяц (ставка рабочего по договору с заводом «ТяжМаш»). Рабочий будет обслуживать ленточнопильный станок и разрабатываемый станок, т.о. заработная плата за один станок составит 9000 рублей в месяц.

Заработная плата за год составит

Зопл.тр.=9000•12=108000 рублей

Отчисления на социальные нужды

Отчисления на социальные нужды составляют 30% от заработной платы. В новом году снижаются тарифы страховых взносов в государственные внебюджетные фонды. В соответствии с Федеральным законом № 379-ФЗ от 03.12.2011 на период 2012-2013 годов устанавливается максимальный тариф страховых взносов в государственные фонды в размере 30%. В Пенсионный фонд РФ - 22%, в ФСС - 2,9%, в Фонд обязательного медицинского страхования - 5,1%.

Зопл.тр.=108000•0,3=32400 рублей;

3. Прочие затраты.

1) Коммунальные услуги (холодная вода).

В среднем для сборки станка за месяц (с площадью 6 м2) нам потребуется 20 м3HYPERLINK 'http://www.business-arenda.ru/. Стоимость 1 м3 составляет 15,25 руб. [Официальный сайт правительства г. Вологды].

Затраты определяются по формуле:

Зхвод = 15,25 * 20 = 305 рублей;

4) Коммунальные услуги (горячая вода).

В среднем для сборки станка за месяц (с площадью 6 м2) нам потребуется 20 м3HYPERLINK 'http://www.business-arenda.ru/. Стоимость 1 м3 составляет 71,25 руб.

Згвод = 71,25 * 20 = 1425 рублей;

Затраты определяются по формуле:

Зпр = Зхвод + Згвод = 305 + 1425 = 1730 рублей;

Затраты на амортизацию

Для своевременной замены устаревших средств труда, без ущерба для предпринимателя, необходимо, чтобы стоимость выбывающих фондов была полностью перенесена на готовую продукцию. В амортизационном фонде должны быть накоплены необходимые средства. Только при этом условии процесс воспроизводства основного капитала может осуществляться планомерно и эффективно.

Амортизация - процесс постепенного перенесения стоимости основных фондов по мере износа на производимую продукцию, превращения ее в денежную форму и накопления финансовых ресурсов в целях последующего воспроизводства основных фондов.

При управлении предприятием можно варьировать только стоимостью используемого оборудования. Чтобы изменять стоимость надо для начала ее оценить. Оценка производится с помощью исследования износа оборудования.

Износ - это потеря стоимости объекта в процессе его эксплуатации или длительного хранения, научно-технического прогресса и экономической ситуации в целом. Износ можно классифицировать по разным признакам. С точки зрения возможности устранения различают:

По причинам, вызывающим износ, различают:

физический износ;

функциональное устаревание;

технологический износ;

экономическое (внешнее) устаревание.

Согласно Налоговому кодексу РФ (гл.25, ст. 258) разрабатываемый станок для центрования отверстий в торцах валков прокатного стана, как металлорежущий станок попадает в четвертую группу амортизированных основных средств со сроком службы свыше 5-и лет до 7 лет включительно. Принимаем срок службы разрабатываемого станка 7 лет.

Определим ежегодные амортизационные отчисления методом начисления амортизации по сумме лет срока полезного использования.

Расчет амортизационных отчислений производим на основе стоимости технологической системы с использованием коэффициента выражающего ускорение.

(4.3)

где ЗАО - затраты на амортизацию станка;

UТС - стоимость станка;

t - оставшееся число лет срока полезного использования;

T - сумма чисел лет срока полезного использования.

Т=1+2+3+4+5+6+7=28

Затраты на амортизацию за первый год работы станка составят:

руб.,

Аналогично считаем затраты на амортизацию за последующие 6 лет, результаты вычислений заносим в таблицу 4.5. Формирование амортизационного фонда показано на рисунке 4.2.

Таблица 4.5-Затраты на амортизацию

Рисунок 1.2 - Формирование амортизационного фонда

Рассчитанные значения затрат заносим в таблицу 4.4. Аналогично рассчитываем затраты при обработке валков на ленточнопильном станке и горизонтально-расточном станке. Результаты заносим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 - Затраты при обработке валков

4.3 Технико-экономическое обоснование проекта

Технико-экономическое обоснование используется для краткого описания необходимости и целесообразности осуществления каких-то затрат. Основные задачи технико-экономического обоснования: показать, что данные затраты или данные решения нужны предприятию, определить насколько проект реализуем с технической точки зрения. Технико-экономическое обоснование раскрывает техническую осуществимость проекта.

Экономические и эксплуатационные показатели станка.

Разработанный станок достаточно простой конструкции, что позволило в нем применить стандартные и унифицированные узлы, уменьшить стоимость его изготовления и эксплуатации, повысить технологичность, сократить занимаемую площадь, улучшить условия эксплуатации, повысить к. п. д. станка, снизить металлоемкость.

Положенный в основу станка технологический процесс центрования отверстий в торцах валков прокатного стана эффективен и учитывает последние достижения технологии.

К эксплуатационным показателям можно отнести: удобство обслуживания, безопасность работы на станке, быстроту и удобство регулировки, замены и ремонта узлов, хороший отвод стружки из зоны центрования, что характерно для современных металлорежущих станков. При разработке станка был учтен рост и положение рабочего.

Недостатком разработанного станка является отсутствие диапазона регулирования частоты вращения шпинделя, т. е. обработка отверстий в валках диаметрами менее 270 мм и более 380 мм будет экономически не эффективна, т.к. станок с данными режимами центрования будет работать либо с малой производительностью, либо режущий инструмент выйдет из строя. Однако перед нами не стояло задачи в обработке такого множества диаметров валков.

Валки диаметрами от 270 мм до 380 мм в условиях существующего производства можно зацентровать только на расточных станках, которые находятся в КМЦ. Причем прежде у валков фрезеруют торцы на этих же станках, а затем только центруют отверстия.

Повышение объемов выпуска валков и других заготовок, обрабатываемых на расточных станках, стало способствовать их загруженности. Разработанный станок позволил снять некоторую нагрузку на расточные станки, т.е. предприятию не пришлось покупать дополнительное оборудование, ввиде расточных станков. Средняя стоимость горизонтально-расточного станка для обработки валков диаметрами от 270мм до 380 мм составляет 900000 рублей. Стоимость изготовления разработанного станка составила примерно 89500 рублей (оценка стоимости станка приведена в пункте 4.1). Т.о. предприятие сэкономило 800500 рублей.

5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при изготовлении отверстий

Разрабатываемый станок для центрования отверстий в торцах валков прокатного стана будет установлен в кузнечно-прессовом цехе (КПЦ) предприятия «ООО ССМ-Тяжмаш». При использовании новых процессов, агрегатов, узлов предварительно разрабатываются соответствующие меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда для обслуживающего персонала.

Технологический процесс получения центровых отверстий не является безопасным и безвредным производством.

В данном процессе, возникают опасные и вредные производственные факторы.

Движущиеся машины и механизмы.

При работе возникает опасность поражения рабочего движущимися частями станка, кран-балкой, автокарами.

Повышенная температура поверхностей оборудования и заготовки.

При эксплуатации оборудования инструмент и заготовка нагреваются, и у рабочего возникает опасность получения ожогов при соприкосновении с нагретыми предметами (заготовка, инструмент, отдельные части станка).

Напряжения в электрооборудовании токарного автомата.

При выполнении работ на станке, электрооборудование которого находится под напряжением, а человек располагается вблизи от его токоведущих частей, для рабочего существует опасность поражения электрическим током.

Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны.

В разрабатываемом станке не предусмотрено использование СОЖ, но в КПЦ находится и другое оборудование, в результате работы которого происходит разложение технических смазок.

Недостаток естественного освещения.

Так как в КПЦ, где установлен станок, недостаточно естественного освещения, то для работника возникает опасность ухудшения зрения.

Повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте.

При работе на станке для центрования отверстий уровень шума и вибрации не значителен, но он будет появляться при работе механических прессов и молотов, расположенных вблизи станка.

Воздействие этих факторов на рабочих может привести к повышенной утомляемости, снижению производительности труда, производственным заболеваниям и травмам. Чтобы исключить влияние выше перечисленных факторов на человека, необходимо разработать мероприятия по обеспечению безопасных и здоровых условий труда при работе на станках.

5.2 Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда

КПЦ - это производственное здание, в котором выполняются кузнечно-прессовые работы. Основным оборудованием КПЦ являются термические печи (для разогрева заготовок до требуемой температуры), кузнечные прессы и молоты. Разрабатываемый станок для центрования отверстий будет установлен рядом с ленточнопильным станком в КПЦ, т.о. заготовки валков, обработанные на ленточнопильном станке, будут сразу устанавливаться на разрабатываемый станок, без необходимости в промежуточном складировании. Установка заготовок на станки осуществляется с применением кран-балки. Схема рабочего места приведена на рисунке 5.1, где 1 - площадь для складирования заготовок, 2 - разрабатываемый станок, 3 - ленточнопильный станок, 4 - урна, 5 - инструментальная тумбочка, 6 - рабочее место.

На рабочих местах кузнечно-прессовых цехов применятся система комбинированного освещения (общее и местное), которая обеспечивает хорошую видимость делений на отсчетных и контрольно-измерительных устройствах информационных табло и приборах, а также обрабатываемых деталей. В помещениях с недостаточным естественным светом или без естественного света в условиях севера следует применять установки искусственного ультрафиолетового облучения. Также должна осуществляться чистка оконных проемов, фонарей и светильников по графику, утвержденному в установленном порядке.

Рисунок 5.1- Схема рабочего места

На участках КПЦ предусмотренна общеобменная вентиляция и местные отсасывающие устройства. Воздух, удаляемый из помещений кузнечно-прессовых цехов, перед выбросом в атмосферу очищается до уровней, предусмотренных нормативно-технической документацией

Помещение, где находятся станки, отапливается от центральной системы отопления.

Для защиты человека от поражения электрическим током при работе на станке используют защитное заземление, двойную изоляцию, состоящую из рабочей и дополнительной изоляции на случай появления напряжения на корпусах, а также для осуществления недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения.

В цехе существует вероятность возникновения пожара, т.к. в нем находятся печи для нагрева заготовок и мазутные баки. Баки нужно устанавливать в низкие места цеха. В целях обеспечения пожарной безопасности в цехе предусмотрен пожарный кран, щит противопожарного инвентаря. При возникновении пожара, люди должны покинуть цех в кратчайшие сроки, согласно плана эвакуации.

Для обеспечения нормальных и здоровых условий труда рабочее место правильно организовать, содержать его в чистоте и порядке, не загромождать посторонними предметами проходы, проезды.

При работе на станке рабочие использовать спецодежду и индивидуальные средства защиты (рукавицы, беруши, защитные очки и т.п.). Рабочий не должен касаться вращающихся частей станка руками или другими частями тела. Запрещается допуск на рабочее место лиц, не имеющих отношения к данной работе.

В случае возникновения аварийной ситуации (при получении травмы, внезапном заболевании, отравлении, загорании и др.) работу прекратить, о происшедшем доложить руководителю работ и принять меры по ликвидации аварийной ситуации.

Для обеспечения здоровых условий труда предусмотрены: бытовое помещение с раздевалкой, душевая, ряд умывальников и туалет. В КПЦ работают вентиляторы и кондиционеры, для отдыха обслуживающего персонала выделяются эстетически оформленные специальные комнаты и уголки. В основных проемах имеются питьевые точки с газированной и охлажденной водой.

Работникам предоставляется перерыв для отдыха и питания продолжительностью тридцать минут. Перерыв не включается в рабочее время. Время начала и окончания перерыва определяется правилами внутреннего трудового распорядка. Через одиннадцать месяцев работникам предоставляется очередной отпуск 24 рабочих дня.

5.3 Расчет заземления

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Соединение металлических нетоковедущих частей оборудования с землей осуществляется с помощью заземляющих проводников и заземлителя. Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В и не более 10 Ом для остальных). При этом корпус электроустановки и обслуживающий ее персонал будут находиться под равными, близкими к нулю, потенциалами даже при пробое изоляции и замыкании фаз на корпус.

Заземлению подлежит разрабатываемый станок для центрования отверстий, работающий под напряжением 380 В. Грунт - суглинок. Измерения производились при сухом грунте. Удельное сопротивление грунта изм = 100 Омм. Заземляющее устройство представляет собой прямоугольник размером 12500х12500 см. Поблизости нет естественных заземлителей. В качестве вертикальных стержней применяются трубы 50 мм длиной 3 м. В качестве соединительной полосы используется стальная полоса сечением 440 мм.

Цель расчета заземления - определить число и длину вертикальных элементов (соединительных шин) и разместить заземлитель на плане электроустановки, исходя из регламентированных Правил значений допустимых сопротивлений заземления, напряжения прикосновения и шага максимального потенциала заземлителя или всех указанных величин.

Расчет заземлителей производится в следующем порядке [1-7]:

1. Согласно ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства , Ом с учетом удельного сопротивления грунта изм , Омм равно [10]:

Ом (5.1)

где Rн - нормируемое сопротивление заземляющего устройства.

Ом

2. Определяется расчетное удельное сопротивление грунта расч, Омм с учетом климатического коэффициента по формуле:

, (5.2.)

где изм - удельное сопротивление грунта, Омм;

- климатический коэффициент.

Предприятие ООО «ССМ-Тяжмаш» расположено в г. Череповце, Вологодской области, для данной климатической зоны коэффициент = 1,5.

Омм.

3. Определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя Rст.од. , Ом с учетом расчетного удельного сопротивления грунта (ррасч).

Схема расположения одиночного вертикального заземлителя в грунте показана на рисунке 5.2. Сопротивление одиночного вертикального заземлителя определяем по формуле:

, (5.5)

Ом.

Рисунок 5.2 - Схема расположения одиночного вертикального заземлителя в грунте

4. Предварительно разместив заземлители на плане, определяют (задают) число вертикальных заземлителей и расстояние между ними. С учетом этих данных определяют коэффициент использования вертикальных стержней.

Примем число вертикальных стержней равным 20, а расстояние между ними 2,5 м. Тогда коэффициент использования вертикальных стержней ст = 0,52.

5. Определяется сопротивление соединенных полос Rп, Ом.

Сопротивление соединительной полосы в грунте определяем по формуле:

, Ом (5.6)

где b - ширина полосы, м.

Ом.

По таблице [10] определяем коэффициент использования соединительных полос п = 0,42. Тогда сопротивление соединительных полос Rп, Ом с учетом коэффициента использования определяется по формуле:

, (5.7.)

Ом.

Схема размещения соединительной полосы в грунте показана на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 - Схема размещения соединительной полосы в грунте

6. Определяется сопротивление заземлителей , Ом с учетом сопротивления горизонтального заземлителя:

, (5.8.)

Ом.

Учитывая коэффициент использования вертикальных заземлителей, окончательно определяют их число по формуле:

, (5.9)

шт.

Таким образом, для надежного заземления необходимо 20 стержней круглого сечения 50 мм и длиной 3 м, соединенных стальной полосой сечением 440 мм по периметру. Фактическое сопротивление заземляющего устройства должно проверяться измерением на объекте. В случае необходимости к контуру присоединяются дополнительные заземлители. Схема расположения вертикальных стержней на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 - Схема расположения вертикальных стержней

В соответствии с требованиями ПЭУ контроль заземления требуется выполнять при приеме в эксплуатацию оборудования, при перестановке и после ремонта оборудования с периодичностью не реже 1 раза в год. Также выполняется внешний осмотр заземляющих устройств.

Для измерения сопротивления заземления применяются приборы - измерители заземления (МС - 08, М - 416 и др.). Измерение сопротивления заземляющих устройств можно производить любым прибором для измерения малых сопротивлений.

5.4 Меры по охране окружающей среды

Основными мероприятиями по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу являются:

совершенствование технологических процессов, включая снижение неорганизованных выбросов;

строительство новых и повышение эффективности существующих очистных устройств;

ликвидация источника загрязнения;

перепрофилирование производства.

Применительно к предприятиям металлургического производства наиболее значимым представляется газо- и пылеулавливание вентиляционных выбросов, а также проведение мероприятий по снижению доли неорганизованных выбросов.

Очистку и обезвреживание газовых составляющих выбросов промышленных производств осуществляют методами, выбор которых определяется составом, концентрацией загрязняющих веществ, типом производства, условиями выброса. В настоящее время используют следующие методы обезвреживания газообразных выбросов:

- конденсационный, заключающийся в охлаждении паровоздушной смеси ниже точки росы в специальных теплообменниках - конденсаторах;

- компрессионный - сжатие обезвреживаемого газа и его последующее охлаждение;

- диффузионный, основанный на диффузии газообразных примесей, на поверхности раздела газ-жидкость с переходом газа в жидкую фазу;

- адсорбционный, основанный на физических свойствам некоторых твердых тел с ультраскопической структурой выборочно извлекать отдельные компоненты из газовой смеси и удерживать их на своей поверхности;

- электростатический, принцип действия, которого состоит в улавливании в поле электрических сил веществ, находящихся во взвешенном состоянии в виде пыли или тумана;

- окислительный, заключающийся в окислении веществ до менее токсичных соединений; при этом различают низкотемпературное каталитическое окисление (с утилизацией или без утилизации тепла) и высокотемпературное дозжигание (с утилизацией или без утилизации тепла).

Очистку вентиляционных выбросов от механических примесей осуществляют аппаратами мокрого и сухого пылеулавливания, волокнистыми фильтрами и электрофильтрами. К аппаратам сухой инерционной очистки относят пылеосадительные камеры, циклоны (прямоточные и батарейные), центробежные пылеуловители ротационного действия; к аппаратам мокрой и очистки - насадочные и полые газопромыватели, тарельчатые, барботажные и пенные аппараты, а также газопромыватели с подвижной насадкой, ударно-инерционного и центробежного действия.

В качестве фильтров используют различные фильтрующие, тонко- и грубоволокнистые материалы. Кроме того, на предприятиях металлургии широкое применение нашли электрофильтры, которые в зависимости от способа удаления осажденных на электродах частиц подразделяются на сухие и мокрые.

Для проверки качества работы системы вентиляции ежемесячно проводят контрольные замеры концентрации пыли и фтористых соединений на рабочих местах операторов, в кабинах электромостовых кранов и других участках цеха. При превышении предельно допустимой концентрации принимают меры для очистки вентиляционных систем и устранения неисправностей их работ.

Также производится озеленение как внутри, так и на территории предприятия. Растения оказывают благоприятное воздействие на психофизическое состояние человека, стимулируют микроклимат.

5.5 Меры по обеспечению устойчивости работы КПЦ в условиях чрезвычайной ситуации

К факторам, влияющим на устойчивость работы объектов, относятся: район расположения объекта, планировка и застройка территории объекта, системы электроснабжения, технология, производственные связи объекта, система управления, подготовленность объекта к восстановлению.

Производственные аварии которые могут произойти в КПЦ.

1. Потеря прочности, деформации, обрушение зданий и сооружений.

Основные причины обрушения здания: чрезмерные нагрузки, ошибки при конструировании, низкое качество работ, действие агрессивных сред.

2. Повреждение энергосистем, инженерных и технологических систем.

Основные причины: грозы, взрывы, пожары, самостоятельные аварии.

3.Утечки, выбросы.

4. Затопление.

Основные причины: разрушение гидротехнических сооружений, разрыв трубопроводов.

5. Аварии на транспортных коммуникациях.

6. Пожары и взрывы.

Основные причины: неисправность электросети и электроприборов; утечка газа; возгорание электроприборов, оставленных под напряжением без присмотра; неосторожное обращение с огнем (брошенные горящая спичка, окурок); использование неисправных или самодельных отопительных приборов; оставленные открытыми двери топок (печей, каминов); выброс горящей золы вблизи строений; беспечность и небрежность в обращении с огнем.

Устойчивость функционирования объекта обеспечивается выполнением следующих мероприятий:

1. Защита рабочих и служащих.

Обеспечивается устройством защитных сооружений, разработкой мероприятий по рассредоточению и эвакуации работающих и служащих, обучением работающих и служащих действиям в чрезвычайных ситуациях.

2. Повышение прочности и надежности важнейших элементов объекта.

- обеспечивается повышением прочности зданий и сооружений (рассредоточение, устройство пожарных разрывов, обваловка емкостей с легко воспламеняющейся жидкостью и т.д.);

- технологическое оборудование закрепляется на фундаментах, над ценным оборудованием устанавливается защитные устройства, ценное оборудование может быть размещено в подвальном помещении;

- энергосистемы предусматривают аварийные источники энергии; системы газоснабжения, теплоснабжения закольцовывают, а паропроводы располагают под землей.

3. Повышение устойчивости материально-технического снабжения.

Устойчивость обеспечивается путем создания запасов сырья с переходом на местные источники сырья, заблаговременной подготовкой складов.

4. Повышение устойчивости надежного управления объектом.

Для обеспечения надежного управления объектом оборудуют пульты управления объектом; диспетчерские пункты располагают в наиболее прочных помещениях; воздушные линии связи переводят на кабельные.

5. Разработка мероприятий по снижению вероятности возникновения вторичных поражающих факторов.

Это достигается:

- сведением к минимуму запасов горючих и ядовитых веществ на территории предприятий;

- выводом на безопасное расстояние сверхнормативных запасов.

6. Подготовка к восстановлению производства.

На объекте следует разрабатывать планы на восстановление предприятий. Сохранность технической документации обеспечивается путем копирования документации в виде микрофильмов и хранения копий в загородной зоне.

Заключение

В ВКР была модернизирована конструкция и разработана технология изготовления станка для обработки центровых отверстий в торцах валков прокатного стана.

В процессе выполнения ВКР по модернизации конструкции и технологии изготовления станка был проведен следующий комплекс мероприятий.

В литературном обзоре рассмотрены технологические методы изготовления валков прокатного стана и выявлено, что использование композитных валков является одним из главных направлений в области развития металлургического производства.

В конструкторской части модернизирована конструкция механизма главного движения, подобран мотор-редуктор взамен существующей клиноременной передачи, приведен расчет шпинделя станка на жесткость, согласно которому, при заданных условиях центрования шпиндель будет достаточно жестким. Разработана конструкция механизма перемещения, приведен расчет зубчатых передач на прочность и выносливость. Разработан общий вид станка и приведено описание его работы.

В технологической части рассмотрена технология изготовления ходового винта механизма перемещения. Произведен анализ технологичности винта. Подобрано оборудование и рассчитаны режимы резания при изготовлении винта. Разработан технологический процесс сборки станка.

В организационно-экономической части приведено технико-экономическое обоснование проекта. Определена стоимость станка затратным подходом, стоимость станка составила 43000 рублей. Приведено сравнение затрат по базовому и предлагаемому маршруту обработки, затраты по предлагаемому маршруту меньше чем затраты по базовому на 189331 рублей в год. Рассчитаны амортизационные отчисления ускоренным методом.

В части безопасности и экологичности проекта произведен анализ опасных и вредных производственных факторов при работе на разработанном станке. Разработаны меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда. Рассчитано защитное заземление. Разработаны меры по обеспечению устойчивости работы КПЦ в условиях чрезвычайной ситуации.

Список использованных источников

1 Металлорежущие станки: учебник для машиностроительных втузов / под ред. В. Э. Пуша. - Москва: Машиностроение, 1985. - 256с.: ил.

2 Пуш, В. Э. Конструирование металлорежущих станков / В. Э. Пуш. - Москва: Машиностроение, 1977. - 390 с.

3 Проников, А. С. Расчет и конструирование металлорежущих станков / А. С. Проников. - 2-е изд. - Москва: Высшая школа, 1986. - 431 с.

4 Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учебное пособие / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. - Москва: Высшая школа, 1998. - 447 с.

5 Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т. Т. 1 / В. И. Анурьев. - 5-е изд., перераб. и доп. - Москва: Машиностроение, 1978. - 728 с.

6 Режимы резания металлов: справочник / Ю. В. Барановский, Л. А. Брахман, Ц. З. Бродский [и др.]; под ред. Ю. В. Барановского. - Москва: Машиностроение, 1972. - 363 с.

7 Справочник молодого токаря / Б. Г. Зайцев. - Москва: Высшая школа, 1979. - 367 с.

8 Справочник технолога машиностроителя: в 2-х т. Т.1 / В. Б. Борисов, Е. А. Борисов, В. Н. Васильев [и др.]; под ред. А. Г. Косиловой. - 4-е изд., перераб. и доп. - Москва: Машиностроение, 1986. - 657 с.

9 Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т. Т. 2 / В. И. Анурьев. - 5-е изд., перераб. и доп. - Москва: Машиностроение, 1978. - 559 с.

10 Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т. Т. 3. / В. И. Анурьев. - 5-е изд., перераб. и доп. - Москва: Машиностроение, 1978. - 557 с.

Приложение 1

Спецификации

Таблица 5

Таблица 6

Таблица 7

Таблица 8