Совершенствование конструкции экскаватора с целью расширения технических возможностей

Содержание

Введение

1. Конструкторская часть

1.2 Тяговый расчет экскаватора

1.3 Расчет на прочность

1.6 Расчет устойчивости экскаватора

2. Технологическая часть

3. Экономическая часть

4. Безопасность и экологичность проекта

Заключение

Литература

Введение

Машины для земляных работ широко применяются в промышленном и гражданском строительстве, в сельском хозяйстве и горнорудной промышленности строительных материалов. По назначению их разделяют на землеройные, транспортирующие, грунтоуплотняющие, трамбующие, вибрационные и другие машины.

Землеройными машинами разрабатывают сыпучие и связные грунты, а также рыхлят и погружают мерзлые и скальные грунты.

Тяжелые грунты, а также грунты с примесями, разработка которых в состоянии природной плотности затруднена, подлежат предварительному рыхлению.

По назначению одинаковые экскаваторы разделяют на строительные и строительно-карьерные, карьерные вскрышные, для открытых горных и крупных гидротехнических работ, туннельные и шахтные.

Строительные и строительно-карьерные экскаваторы имеют массу 2 - 250т. и оснащены ковшами емкостью 0,1 - 6,0м³. Они являются универсальными машинами.

Одноковшовые универсальные экскаваторы классифицируют по типу привода, возможность вращения поворотной части, конструкции ходового устройства, подвески и видами рабочего оборудования. Одноковшовые экскаваторы являются землеройной машиной циклического действия предназначенной для выемки и перемещения грунта или иного материала. Универсальный одноковшовый экскаватор, кроме того, может производить планировочные, погрузочные, монтажные, сваебойные и другие работы при помощи сменного рабочего оборудования.

В данном дипломном проекте рассматривается вариант усовершенствованного одноковшового экскаватора одновременно имеющего и рабочее оборудования ковш, и рыхлительное оборудования гидромолот. Цель изобретения - расширение технологических возможностей экскаватора и повышение его производительности при разработке мерзлых и плотных грунтов.

Реферат

Пояснительная записка 119, табл. 6, рис. 4, библ. 14 наименований

Экскаватор, гидроцилиндр, рукоять, ковш, нож, тяга, гидромолот, гидролиния.

Цель дипломного проекта - расширение технологических возможностей экскаватора и повышение его производительности при разработке мерзлых и плотных грунтов.

В данном проекте выполнены следующие расчеты: тяговый расчет, расчет на прочность, расчет устойчивости экскаватора, технологическая часть, экономическая часть.

Ожидаемый экономический эффект достигнут при определении капитальных затрат, при расчете годовой производительности машины, при расчете себестоимости машины. Определили основные показатели экономической эффективности капитальных вложений. Капитальные вложения составили 397014 рублей.

1. Конструкторская часть

Экскаватор ЭО - 4121 является первым в нашей стране полноповоротным гидравлическим экскаватором на гусеничном ходу с ковшом емкостью 0,65 - 1,5 м³. Он предназначен работ в грунтах I - IV категорий.

Рабочее оборудование работает следующим образом: манипулируя цилиндрами, направляют рыхлитель на место рыхления. Опускают стрелу на грунт, вызывают колебания рыхлителя, продолжают опускать стрелу. По мере разрыхления грунта рыхлитель заглубляется. Далее производят разрыхление в нескольких точках, затем рыхлитель выводят, подтягивая его к стреле цилиндрами, и выбирают разрыхленный грунт ковшом.

После откалывания приямка процессы рыхления и экскавация грунта совмещаются. Для этого рабочее оборудование экскаватора опускают в приямок до соприкосновения ковша с грунтом.

Одновременно манипулируя цилиндрами, опускают рыхлитель на грунт, наполняют его и поднимают рабочее оборудование из забоя, одновременно подтягивая рыхлители к стреле цилиндрами, а затем поворачивают платформу и разгружают ковш. В дальнейшем цикл копания повторяется.

1.1 Обзор существующих конструкций

Изобретения относятся к землеройной технике и используются для рыхления мерзлых и плотных грунтов, а также асфальтобетонных покрытий.

Применяется навесное оборудование к экскаватору для рыхления мерзлых и плотных грунтов, например гидромолот, который установлен с возможностью возвратно-поступательного движения.

Наиболее по технической сущности и достигаемому результату является рабочее оборудование экскаватора, который содержит рабочий орган, кронштейн и его подвески, рычаг, силовой цилиндр направления рычагом.

Гидромолот заглубляют с помощью силового цилиндра, производят отламывание грунта путем поворота платформы, затем поднимают гидромолот из забоя и удаляют грунт ковшом.

Цель изобретения расширения технических возможностей экскаватора и повышения его производительности при разработке мерзлых и плотных грунтов, в соответствии с рисунком 1.

Рисунок №1 - Гидравлический молот

1- Гидромолот

Гидромолоты на экскаваторах. В последние годы в связи с широким распространением гидравлических экскаваторов большое применение получают Гидромолоты, используемые в качестве сменного оборудования для рыхления мерзлых грунтов, твердых покрытий, пашенистых включений. Кроме того, гидромолот применяют для уплотнения грунтов в местах, где обычные типы уплотняющих машин не могут быть использованы.

Основные достоинства гидромолотов заключаются в том, что источником энергии для их работы является гидравлический привод базовой машины, который позволяет автоматизировать рабочий процесс. Кроме того, при установке гидромолотов вместо ковша, используют существующие на экскаваторах гидромагистрали. В настоящее время изготавливают или предусматривают изготовить Гидромолоты к экскаваторам 2-5-й размерных грунт.

Конструкция состоит из базовой машины, гидромолота, которых закреплен верхней частью к стреле экскаватора, а в нижней к штокам экскаваторных гидроцилиндров. К верхнему тору гидроцилиндра закреплено распределительное устройство, соединенное гибкими рукавами с гидравлической системой экскаватора.

Распределительное устройство обеспечивает автоматическую работу гидромолота. Для подъема гидромолота используется стреловой цилиндр, а для поворота и установления требуемого наклона служат цилиндры рукояти.

Экскаватор с таким оборудованием может разрушать грунты выше и ниже уровня стоянки. Замена гидромолота на рукоять с ковшом выполняется обслуживающим персоналом в течение 1,5-2 часов.

Это оборудование предназначено для разработки мерзлых грунтов и твердых покрытий не только на уровне и ниже стоянки машины, но и насыпных смерзшихся отвалов, фундаментов и других объектов, расположенных выше уровня стоянки машины. Кроме того, допускается разработка наклонных поверхностей, возвышающихся над плоскостью стоянки машины. Эти качества обеспечивают эффективное использование машин с гидромолотами в условиях городского строительства и реконструкций промышленных зданий.

ВНИИ стройдормаш разработал гидромолот СП-62, предназначенный в качестве сменного оборудования к экскаватору ЭО-4121. Гидромолот крепится к рукояти стрелы экскаватора посредствам промежуточного кронштейна, который соединяется с проушинами гидромолота с помощью пальцев. Питание гидромолота обеспечивается от гидросистемы экскаватора, в соответствии с рисунком 2.

Рисунок №2 - Гидравлическая схема

Гидравлическая система: 1; 10 - гидромоторы гусеничного хода, 2 - гидромотор поворота платформы; 3 - гидроцилиндр поворота верхней секции стрелы; 4, 5 - гидроцилиндры поворота опускания стрелы; 6, 7 - гидроцилиндры поворота рычага; 8 - гидроцилиндр поворота ковша; 9 - гидроцилиндр поворота гидромолота; 11, 12 - блоки гидрораспределителя; 13 - сдвоенный насос.

Сравнительная оценка технических характеристик отечественной и зарубежной техники.

Таблица 1 - Техническая характеристика

Параметр	Гидромолоты
	Россия МГ-300	ФРГ НМ-600
Энергия удара, Дж	300	600
Частота ударов, удар/мин	300	400
Рабочее давление, МПаI	16	16
Расход рабочей жидкости, л/мин	240	90
Масса с клином, кг	950	550

Техническая характеристика экскаватора с рыхлительным оборудованием.

Масса, т 23,650;

Вместимость ковша, м³ 0,65;

Двигатель:

марка ЯМЗ - 236;

мощность, кВт 147;

частота вращения вала, мин^-1 2000;

Скорость передвижения, км/ч 28;

Глубина копания, м 4,95;

Радиус копания, м 82;

Угол поворота ковша, градус 173;

Габаритные размеры:

длина 8200

ширина 3150

высота 3200

1.2 Тяговый расчет экскаватора

Максимальное тяговое усиление W, H определяется по формуле:

Sт max = Wвn + Wн + Wк + Wв + Wnp + Wn, (1)

где Wвn - внутреннее сопротивление ходовых механизмов;

Wн - сопротивление при трогании с места;

Wk - сопротивление катанию;

Wв - сопротивление ветру;

Wn - сопротивление подъему.

Внутреннее сопротивление ходовых механизмов определяется Wвn Н определяется по формуле:

Wвn = (W₁ + W₂ + W₃ + W₄ + W₅ + W₆ + W₇), (2)

где W₁ - сопротивление в подшипниках опорных катков;

W₂ - сопротивление в подшипниках ведущих колес;

W₃ - сопротивление в подшипниках направляющих колес;

W₄ - сопротивление катанию опорных колес;

W₅ - сопротивление изгибанию гусеничных цепей на ведущих колесах;

W₆ - сопротивление изгибанию гусеничных цепей на направляющих колесах;

W₇ - сопротивление передвижению верхней части цепи по поддерживающим каткам.

= 1,2 коэффициент, учитывающий добавочное сопротивление трения от действий внешних сил.

W₁ = (Gэк - gзв) M*d / D, (3)

где Gэк - вес экскаватора; Gэк = 23650 кг.

gзв - вес гусеничных звеньев лежащих на земле; gзв = 670 кг.

d - диаметр оси опорного катка; d = 60 мм.

D - диаметр катка; D = 260мм.

M - коэффициент трения скольжения стали на бронзе; M = 0,1

W₁ = (23650 - 670) * 0,1 * 60 / 260 = 5202; 2Н

Сопротивление в подшипниках ведущих колес расчитывается по формуле:

W₂ = 2 * R * M^I * d₁ / D₁; (4)

Реакция подшипников ведущего колеса равна:

R = 1,4 * Sт; (5)

Тяговое усилие принимаем равным окружному усилию на звездочке, соответствующему номинальному моменту гидродвигателя.

Sт = Мгg * * * 2 / Dзв₁, (6)

где Мгg - номинальному моменту гидродвигателя; Мгg = 27 кгс * м

- передаточное число редуктора хода; = 64,1

- КПД этого редуктора; = 0,93

Dзв₁ - условный диаметр ведущего колеса; Dзв = 0,65м

Sт = 27 * 64,1 * 0,93 * 2 / 0,65 = 48583,04 Н,

R = 1,4 * 48583,04 = 68016,25 Н

W₂ = 2 * 68016,25 * 0,02 * 15 / 65 = 627,84 Н

Передний ход:

W₃ = 2 * 0,3 * Sт * М^I * d₂ / D₂; (7)

Задний ход:

W_{3 1} = 4 * Sт * М^I * d₂ / D₂; где (8)

М^I - коэффициент трения качения, М^I = 0,02

d₂ - диаметр оси направленного колеса, d₂ = 140мм условно равным диаметру на котором расположен шарики подшипника.

Передний ход:

W₃ = 2 * 0,3 *48583,04 * 0,02 * 14 / 58,5 = 139,3 Н

Задний ход:

W₃¹ = 4 * 48583,04 * 0,02 * 14 / 58,5 = 931,95 Н

Сопротивление копанию опорных колес расчитывается по формуле:

W₄ = 2 * (23650 - 670) * 0,12 / 26 = 9,81 = 2080,9 Н (9)

Сопротивление изгибанию гусеничных цепей на ведущих колесах расчитывается по формуле:

Передвижение вперед:

W₅ = 2 * 1,15 * Sт * В * d₀ / D₁; (10)

W₅ = 2 * 1,15 * 48583,04 * 0,35 * 3 / 65 = 1805,04 Н где

В - коэффициент трения в шарнирах гусеничной цепи, В = 0,35

d₀ - диаметр пальцев гусеничной цепи, d₀ = 30мм

Передвижение назад

W₅¹ = 2 * Sт * В * d₀ / D₁; (11)

W₅¹ = 2 * 48583,04 * 0,35 * 3 / 65 = 1569,6 Н

Сопротивление изгибанию гусеничных цепей на направляющих колесах рассчитываем по формуле:

W₆ = 2 * 0,3 * Sт * В * d₀ / D₂; (12)

Передвижение вперед

W₆ = 2 * 0,3 * 48583,04 * 0,35 *3 / 58,5 = 522,87 Н

Передвижение назад

W₆¹ = 4 * Sт * В * 3 / D₂; (13)

W₆¹ = 4 * 4858,04 * 0,35 * 3 / 58,5 = 3487,45 Н

Сопротивление передвижению верхней части цепи по поддерживающим палочкам рассчитываем по формуле:

W₇ = gзв (М * d + 2 * f ) / D₃; (14)

W₇ = 760 (0,1 * 6 + 2 * 0,12) / 26 = 211,89 Н

Полное внутреннее сопротивление ходовых колес

Передвижение вперед

Wвn = 1,2 (5202,2 + 627,84 + 139,3 + 2080,9 + 1805,04 + 522,87 + 211,89) = 12708,04 Н

Передвижение назад

Wвn^I = 1,2 = (5202,2 + 627,84 + 2080,9 + 1569,6 + 3487,45 + 211,89 + 931, 95) = 16970,1 Н

Сопротивление энергии при трогании с места

Wn = Gэк * V / g * t; (15)

где V - начальная скорость передвижения экскаватора при номинальных оборотах гидродвигателя равной 1400об/мин; V - 0,743м/с.

t - время разгона; t - 3с.

Wn = 23650 * 0,743 / 9,81 * 3 = 597кгс = 5857 Н

Сопротивление катанию для многоопорной гусеницы.

Wк = 1,125 * n * в * P²ср / Р₀; (16)

где n - число гусениц; n = 2,

в - ширина гусениц, в - 580мм

Р_{0 -} коэффициент сопротивления грунта для шины средней влажности Р₀ = 0,3

Pср = 23650 / 2 (375 + 25,5) * 58 = 0,67кгс/с²

Wк = 1,125 * 2 *58 * 0,67² / 0,3 = 195,27кгс = 1915,6 Н

Сопротивление ветру

Wв = g * F; где (17)

g - давление ветра; g = 40 кгс/см²

F - наветренная площадь экскаватора; F = 11,5 м²

Wв = 40 * 11,5 = 460 кгс = 4512,6 Н

Сопротивление повороту

Wпр = Wтр + Wтр / R; (18)

Wтр = момент трения гусениц о грунт.

Мск - момент сопротивления грунта скалыванию

Момент трения двух гусениц о грунт определяется по формуле:

Мmp = М * Рср * 10⁴ / 12 [2 L B vL² + B² + L³ Ln (B + v L² + B² / L) + B³ Ln (L + v L² + B² / B)) - (2Ld v L² + d² + L³ Ln (d + v L² + d² / L) + d³ Ln (L + v L² + d² / d))]; (19)

где М - коэффициент трения гусениц о грунт М = 0,5

Средне удельное давление на грунт

Рср = 0,5 * Gэк / в (L + t); (20)

Рср = 0,5 * 23650 / 58 (275 + 25,5) = 0,67кгс/см²;

Мтр = 0,5 * 0,67 * 10⁴ / 12 [(2 * 2,93 * 2,75 v 2,75² + 2,93² + 2,75³ Ln (2,93 + v 2,75² + 2,93² / 2,75) + 2,93³ Ln (2,75 v 2,75² + 2,93² / 2,93) - (2 * 2,75 * 1,77 v 2,75² + 1,77² + 2,75² Ln (1,77 v 2,75² + 1,77² / 2,75) + 1,77³ Ln (2,75 + v 2,75² + 1,77² / 1,77) )] = 15 545кгс см = 1525,5 Н/м

Момент сопротивления грунта скалыванию

Мск = 2 * 0,29 * К * h * e² , (21)

Мск = 2 * 0,29 * 1 * 2 * 275² = 87725кгс см = 8605,8 Н/м,

где к - коэффициент щепления грунта, к = 1;

n = Рср / Ро = 0,67 / 0,3 = 2,2 - глубина

Сопротивление повороту равно;

Wкр = 15545 + 87725 / 2,35 = 6988кгс = 68552,2 Н

Полное сопротивление передвижению на горизонтальном участке при передвижении вперед.

Sтr = Wn + Wн + Wк + Wв; (22)

Sтр = 12708,04 + 5857 +5857 +1915,6 + 4512,6 = 24993,2Н;

Полное сопротивление передвижению на горизонтальном участке при движении назад:

Sтr^I = Wвн^I + Wн + Wк + Wв; (23)

Sтr^I = 1970,1 + 5857 + 1915,6 + 4512,6 + 29255,26 Н

Полное сопротивление развороту на горизонтальном участке при движении вперед:

Sт max = Wвн + Wк / 2 + Wн + Wкр; (24)

Sт max = 12708,04 + 1915,6 / 2 + 5857 + 68552,2 = 81721 Н

Полное сопротивление развороту при движении назад на горизонтальном участке.

Sт^I max = Wвн^I + Wк / 2 + Wн + Wкр; (25)

Sт^I max = 16970,1 + 1915,6 / 2 + 5857 + 68552,2 = 83852 Н

Максимальное тяговое усилие на одной гусенице равно:

Sт^дв = Мmax * * * 2 / Д^зв; (26)

где Мmax - момент гидродвигателя максимальный при р = 250кгс/см²; Мmax =42,5кгс. м.

- 64,06 - передаточное число редуктора хода;

- КПД этого редуктора, = 0,94;

Д^зв - диаметр ведомой звездочки по шарнирам ленты, Д^зв = 0,65м.

Sт^дв = 42,5 * 64,06 * 0,94 * 2 / 0,65 = 7874,4кгс = 77247,86 Н

Расчет мощности двигателя

Мощность двигателя N, кВт определяется по формуле:

N = ? * Wпер * / 3,6 * ; (27)

где - скорость экскаватора, = 4,2км/ч.

- механический коэффициент полезного действия; = 0,7.

N = 81,721 * 4,2 / 3,6 * 0,7 = 136 кВт

1.3 Расчет на прочность

1.3.1 Определение необходимых усилий на режущей кромке ковша

Ковш 0,65м² с зубьями. Площадь сеяния стружки для грунтов четвертой категории.

_IV = 9 * Кн * Нn * Kp; (28)

где Kp - коэффициент разрыхления, Кр = 1,25;

Кн - коэффициент наполнения, Кн = 1,35;

Нn - высота напорного вала, Нn = 300см.

_IV = 650000 * 1,35 / 300 * 1,25 = 2340см²

Толщина стружки равна:

c = _IV / Вк; (29)

где Вк - ширина режущей кромки ковша, Вк = 115см.

c = 2340 / 115 = 20,35;

Касательная составляющая реакции грунта резанию для прямоугольного периметра режущей кромки, оснащенного зубьями.

Р_01р = * hc * (Bk + hc) * (0,55 + 0,015 ) + 146 * * p; (30)

где - максимальная прочность на срез, = 0,8кгс/м²;

- передний угол резания, = 30⁰;

G - прочность грунтов, G = 8кгс/см²;

p - ширина кромки зуба; p = 10мм;

ц/ - проекции износа режущей кромки ковша на вертикальную и горизонтальную ось; ц/ = 5; = 1см.

Р_01р = 0,8 * 20,35 (115 + 20,35) * (0,55 + 0,015 * 30) + 14 * 8 * 10 * 1 = 3322,68кгс = 32595,49 Н;

Составляющая наполнения ковша в первом положении:

Р_01н¹ = 0,66 * Вк * Нn² * Кн² * * cos * M / Кр; (31)

где Нn - высота наполнения ковша, Нn = 0,576м;

- объемный вес грунта, = 1900кгс/м³;

М - коэффициент трения грунта о грунт, М = 0,8;

Р_01р = 0,6 * 1,15 * 0,576² * 1,35² * 1900 * 0,8 * 0,999/ 1,25 = 557,51кгс

Составляющее положение ковша в последнем положении:

Р_01н⁸ = 557,51 * cos 73⁰ = 557, 51 * 0,292 = 162,79кгс;

Касательная составляющая резания

Р₀₁¹= v Р_01р² + Р_01н²

Р₀₁¹= v 3322,68² + 557,51² = 3370кгс;

Р₀₁⁸ = v 3322,68² + 162,79² = 3327кгс;

Нормальная составляющая реакция резания

Р₀₂ = 20 * G * * p;

Р₀₂ = 20 * 8 * 10 * 1 = 1600кгс;

1.3.2 Расчет на прочность тяги

Расчетное положение: Тяга наклонена к горизонтальной плоскости под углом 45⁰, рукоять на полном вылете. Усилие в цилиндре тяги определим из моментов всех сил действующих на рыхлительное оборудование, относительно тяги стрелы.

Рц.с. = 0,49 * 1,09 + 0,91 * 1,31 + 0,26 * 1,78 + 0,74 * 3,64 / 0,72 + 0,8 * 1,2 + 11,5 * 5,11 / 0,72 = 102,5т

Вертикальную и вертикальную составляющие реакции в тяги определим из сезмны проекции всех сил действующих на рыхлительное оборудование, на вертикальную и горизонтальную оси.

Ав = 102,5 * cos 30⁰ - 0,49 - 0,91 - 0,26 - 0,74 - 1,88 - 11,5 * cos 29⁰ = 102,5 * 0,866 - 0,49 - 0,91 - 0,26 - 0,74 - 1,88 - 0,875 * 11,5 = 74,4т

Аг = 102,5 * cos 60⁰ - 11,5 * cos 61 = 102,5 * 0,5 - 11,5 * 0,485 = 45,7

Усилие в цилиндре Рц.р. определяем из уравнения моментов всех сил действующих на систему тяга-гидромолот относительно шарнира стрела-тяга.

Рц.р = Qp * 1,24 + Qkr * 3 * 4,05 / 1,01 = 0,74 * 1,24 + 1,88 * 3 * 11,5 / 1,01 = 52,6т

Вертикальную и горизонтальную составляющие реакций в шарнире определим из суммы проекций всех сил действующих на систему тяга-гидромолот на вертикальную и горизонтальную оси.

Бв = 52,6 * cos 69⁰ - 0,74 - 1,88 - 11,5 * cos 29⁰ = 52,6 * 0,515 - 0,74 -1,88 - 11,5 * 0,875 = 14,4т

Бг = 52,6 * cos 31⁰ - 11,5 - 11,5 * cos 61⁰ = 52,6 * 0,857 - 11,5 - 11,5 * 0,485 = 39,5т

Изгибающий момент А - А тяги.

Миз = 39500 * 56 - 14400 * 64 = 1290000кгс/см

Момент сопротивления этого сечения при изгибе.

Wx = (48 * 36,5³ - 44 * 34,9³) * 2 / 12 * 36,5 = 2117см³

Нормальные напряжения

Gи = Миз / Wx = 1290000 / 2117 = 609кгс/см²

Расчетное положение тяги: тяга наклонена к горизонтальной плоскости под L 42⁰, тяга на полном вылете, гидромолот занимает рабочее положение.

В цилиндре тяга максимального усиления равна 38,5т

Усилие в цилиндре рукояти Рц.р. определяем из уравнения моментов всех сил, действующих на систему тяга-стрела, относительно шарнира стрела-тяга.

Рц.р. = 0,74 * 1,25 + 1,2 * 2,59 + 14,6 * 3,36 / 1,01 = 53т;

Реакция в шарнире тяга-стрела определим из суммы проекций всех сил, действующих на систему тяги-стрела, на вертикальную и горизонтальную оси.

Усилие резания дано суммарное.

Аг = 53 * cos 31⁰ - 14,6 * cos 27⁰ = 32,41т;

Ав =53 * cos 59⁰ - 0,74 - 1,2 - 14,6 * cos 63⁰ = 18,72т.

Реакция в шарнире гидромолот-тяга (действие на тягу).

Б = 38,5 * cos 40⁰ + 14,6 * cos 63⁰ + 1,2 = 38,5 * 0,766 + 14,6 * 0,454 + 1,2 = 37,3т.

Б₂ = 38,5 * cos 50⁰ - 14,6 * cos 27⁰ = 38,5 * 0,643 - 14,4 * 0,891 = 11,75т.

Силы действия на тягу. Изгибающий момент в сечении I - I

Ми_I = Б * 107 - Бг * 70; (32)

Ми_I = 37300 * 107 - 11750 * 70 = 3168600кгс/см

Момент инерции данного сечения при изгибе.

J₁ = (8,8 * 34³ - 31,6³ * 7,2) * 2 / 12 = 9890,2см³

Изгибающие направления в данном сечении

Gи_I = 3168600 / 2 *582 = 2722кгс/см³

Запас прочности по нормальным напряжениям

G = 4400 / 2722 = 1, 61кгс/см²;

Изгибающий момент в сечении 2 - 2.

Ми₂ = 37300 * 55 - 11750 * 41 = 7571800кгс.см

Момент инерции сечения при изгибе

J₂ = (8,8 * 21,6³ - 7,2 * 19,2³ / 12 = 582см³;

Момент сопротивления при изгибе

W₂ = 6287?15 * 2 / 582 = 2700кгс/ см².

1.3.3 Расчет на прочность сечения 3-3 сварного шва

Принципиальная схема сечения 3-3 показана на рисунке №3.

Рисунок №3 - Схема к расчетам на прочность

Момент инерции для этого сложного сечения вычисляем табличным способом.

Таблица 2 - Момент инерции

сечение	F	У	Fу	Fу2
Две коробки	213,6	27,75	5927,4	164485	72080
(44 х 1,2)	105,6	22,6	2386,6	53936	17040
(0,6 х 35,2)	21,12	0,3	6,3	2	1
итого	340,2	50,65	8315,3	218423	89121

Расстояние от оси х до центра тяжести сечения

L₁ = 8315,3 / 340,3 = 24,43см

Расстояние от нижней кромки сечения до центра тяжести

L₂ = 55,5 - 24,43 = 31,07см

Момент инерции относительно центра тяжести

₃ = 89121 + 218423 - 24,43² * 340,3 = 104446см³

Момент сопротивления для нижних волокон

W₃ = 14 * 104446 /31,07 = 3361,6см³

Изгибающий момент в данном сечении

Ми = 14 v 32410² + 18720² = 519000кгс.см

Нормальное напряжение

Gи = Ми / W₃ = 519000 / 3361,6 = 154,3кгс/см²

Вывод: При расчете сварного шва 3-3 Ми определили прочность сварного шва в момент инерции относительно центра тяжести, 104446см³ и нормальное напряжение которое составило 154,3кгс/см².

1.3.4 Расчет на прочность пальца шарнира рычаг-гидромолот

Максимальная реакция пальца

Б = v Б₂² + Б₂² ; (33)

Б = v 37300 + 11750 = 39100кг/см²;

Максимальный изгибающий момент

Ми = 39100 * 15,8 / 2 = 308890кгс.см

Момент сопротивления при изгибе

Wи = 0,1 * d³; (34)

Wи = 0,1 * 9³ = 72,9см³.

Изгибающие напряжения:

Gи = 308890 / 72,9 = 4237.17кг/см²;

Запас прочности по нормальным напряжениям:

G = 6500 / 4237,17 = 1,53кг/см²;

1.4 Расчет гидроцилиндра тяги

Предлагается делать цилиндр с толщиной стенки 15мм. вместо 20мм. из трубы 170 х 18 ГОСТ 8734-75 вместо 180 х 28 ГОСТ 8732-70. Материал трубы сталь г 45 ГОСТ 8731-66. Предел текучести по ГОСТ 1050-74, Gг = 36005кг/см².

Расчет на прочность сечения посредине цилиндра

В указанном сечении не сказывается влияние сварки, крепящей цилиндр к днищу, по этому, напряжение можно вычислить по формуле. Напряжение сжатия на внутренней поверхности равны /при р = 350кг/см²/.

Gw = Р * D² + d² - d² ;

Gw = 350 * 17² + 14² / 17 - 14² = 1825 кг/см²/.

Эти же напряжения для существующих цилиндров

Gw = 350 * 18² + 14² / 18 - 14² = 1422 кг/см²/.

Запас прочности для нового цилиндра n = 1,5-5;

G = 3600 / 1825 = 1,97;

Запас прочности для существующего цилиндра

G = 3600 / 1422 = 2,53;

Запас прочности достаточны.

Расчет на прочность цилиндра в сечении сварки, крепящей цилиндр к пяте.

Момент на единицу длины окружности по срезу радиусу.

М₀ = Р / 2В² * (1 -М / 2);

В = ⁴v 3 * (1 - М² ) / ²ср * h²; (35)

где М - коэффициент Пуассона, М = 0,3;

h - толщина стенки; h = 1,5см;

ср - средний радиус, ср = 7,75см.

Р = 350 * 70 / 77,5 = 316 кгс/см² - приведенное давление к среднему радиусу.

В = v 3 * (1 - 0,3²) / 7,75² * 1,75² = 0,378¹см;

М₀ = 316 / 2 * 0,378² * (1 - 0,3 / 2) = 939кгс * см /см;

Напряжение без учета осевой линии

Gx = М₀ * 6 / h²;

Gx = 936 *6 / 1,5² = 2500кг/см²/;

Предел текучести для материала сварки

Gт^св = 0,9 * 3600 = 3240кг/см²/;

Запас прочности

КG = 3240 / 1,2 * 2500 = 1,08; где

КG - эффективный коэффициент концентрации напряжения, КG = 1,2.

Для сравнения просчитаем прочность существующих цилиндров:

В = v 3 * (1 - 0,3²) / 8² * 2² = 0,324¹см;

М₀ = 316 * 0,85 / 2 * 0,324² = 1279кгс * см /см;

Например, без учета осевой силы:

Gх = 1279 * 6 / 2² = 1920кгс/см²;

G = 3240 / 1,2 * 1920 = 1,41

Момент инерции цилиндра предлагаемого в сечении перпендикулярно оси.

Jy = 0,05 * ( 17⁴ - 14⁴) = 2255см²;

Момент инерции штока.

Jшт = 0,05 * 9⁴ = 328см⁴;

Отношение Jy / Jшт = 2255 / 328 = 6,87 > 5;

Вывод: гидроцилиндр тяги может делать из трубы 170х18 по ГОСТу 8734-75

1.5 Расчет гидромолота

Определение КПД оборудования. При забивании в мерзлый грунт рабочего органа, последнему передается только часть энергии А падающего бойка.

При непосредственном ударе бойка по инструменту АПД можно определить по формуле:

= ³v 0,1 * m₁ / m₂; (36)

где m₁ - масса бойка

m₂ - масса инструмента

= ³v 0,1 * 200 / 65 = 0,67;

КПД оборудования составило 0,67

Мощность привода

Рабочий цикл машины ударного действия состоит из следующих операций: установка оборудование в исходное положение, нанесение удара до отделения грунта от массива, извлечение рабочего органа из грунта.

Наиболее энергоемкой является операция по извлечению рабочего органа из грунта, на выполнение которого необходима мощность привода.

N = (G₁ + G₂) [] К₂ /₁; (37)

где G₁ - масса бойка;

G₂ - масса рабочего органа;

- скорость подъема оборудования;

К₂ - коэффициент учитывающий защемляемость рабочего органа; К₂ = 1,5;

₁ - КПД.

N = (200 + 65) * 0,8 * 1,5 / 0,67 = 474кВт.

Вывод: При расчете мощности привода, мы получаем 474кВт что позволяет машине для поднятия бойка из грунта.

1.6 Расчет устойчивости экскаватора с рыхлительным оборудованием

Устойчивость экскаватора характеризуется коэффициентом устойчивости.

Ку = Му / Мо; (38)

где Му - момент сил, удерживающий экскаватор от опрокидывания;

Мо - момент сил, способствующих опрокидыванию экскаватора

Устойчивость обратной лопаты проверяется по двум обратным схемам. На рис №4 предполагается, что происходит отрыв ковша у бровки забоя.

Из уравнения моментов всех сил относительно оси шарнира пяты стрелы определяют реакцию грунта Р_01, которую полагают направленной перпендикулярно прямой, соединяющей ось шарнира пяты стрелы с зубом ковша.

Р₀₁ = Sn * Sn^I * ГS - Gc гс - Gp гр - Gк гк / го; (39)

Р₀₁ = 3 * 3,3 * 4 - 0,74 * 3,4 - 0,83 * 5,1 - 0,97 * 5,3 /8 = 25,09 / 8 =3130кгс

Второе расчетное положение соответствует разгрузке липкого грунта на максимальной высоте ковша показана на рис №4

Рисунок №4 - Схема к расчетам устойчивости экскаватора

Опрокидывание машины происходит относительно точки А. Опрокидывающий момент Мом определяется по формуле:

Мом = Gp (rp - a₂) + Gc (rc - a₂) + Po ro^I; (40)

Мом = 0,83 (5,1 - 1,27) + 0,74 (3,4 - 1,27) + 0,97 (5,3 - 1,27) + 3,13 * 5,3 = 25,23т

Удерживающий момент определяется по формуле:

Му = Gn (r₁ + a₂) + Ga (r₂ + a₂) + G₁ a₂; (41)

Му = 1,25 (2,78 + 1,27) + 1,56 (1,50 + 1,27) + 5,766 * 1,27 = 16,7т

Коэффициент устойчивости обратно лопаты с рыхлительным оборудованием.

Ку = 25,23 / 16,7 = 1,5;

Мом^I = Gp (rp - a₂) + Gc (r₂ - a₂) + Gk (rk - a₂); (42)



Рисунок №5 - Схеме к расчету устойчивости экскаватора

Моn^I = 0,74 (5,5 -1,27) + 0,7 (3,4-1,27) + 0,83 (6,8 - 1,27) * 3,7 = 35,03т;

Удерживающий момент.

Му = Gn (r₁ + a₂) + Ga (r₂ + a₂) + Gт a₂; (43)

Му = 1,25(2,78 + 1,27) + 1,56 (1,50 + 1,27) + 5,766 * 1,27 = 16,7т

Коэффициент устойчивости при выгрузке ковша

Ку = 35,03 / 16,7 = 2

Вывод: Определили устойчивость экскаватора при копании ямы, которое составило коэффициент устойчивости 1,5; а при выгрузке грунта с ковша Коэффициент составил 2.

2. Технологическая часть

Технологический процесс изготовления детали состоит из операции, которые заполняются технологические карты, прилагаемые пояснительной записке.

Расчет технологического процесса и определение режимов резания производятся на основе данных заготовке и ее габаритных размеров, материала, технических данных станков, инструментом и затрат времени на изготовление деталей.

Деталь: палец;

Материал: сталь 40 ГОСТ - 1050-74;

Характер заготовки: прокат 125 * 700 1,5;

Вес заготовки: 25кг.;

Станок: 1 Е 365Б / 32, [8], токарный;

Скорость главного двигателя: об/мин 22-1500;

Подача: мм/мин 0,25-1,6;

Мощность главного двигателя: кВт 15;

Инструмент: резец Т16 К6 1=45⁰;

Станок: 6 Н 10 [8] фрезерный;

Частота вращения шпенделя: об/мин 50-2240;

Подача: мм/мин 25 -1140;

Мощность привода: кВт 3;

Станок: 2554 Ф/37 [8];

Скорость главного движения: об/мин 18-2000

Подача: мм/мин 0,05-5;

Мощность привода: кВт 5,5.

Расчет режимов обработки и затрат времени на изготовление детали.

Методика расчетов взята из [8], стр. 5

Переход 1.

Точить поверхность 1 и торец 8. При этом устанавливаем глубину резания t₁ = 1мм, подача исходя из возможностей станка S = 1мм, скорость резания V = 731м/мин при частоте вращения шпенделя 1500об/мин.

Определяем основное время.

То = L / S * ; (44)

где L - длина обрабатываемой поверхности, L = 700

То^{первого прохода} - 700 / 1 * 1500 = 0,46мин;

То^{второго прохода} - 700 / 1 * 1500 = 0,46мин;

То^{торца прохода} - 130 / 1 * 1500 = 0,08мин;

Сумма основного времени равна 1 минуте.

Время вспомогательное складывается из:

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,6мин.

Т₂ - время изменения подачи, Т₂ - 0,06мин.

Т₃ - время контроля, Т₃ - 0,06мин.

Т₄ - время перемещения частей станка, Т₄ - 0,05мин.

Т_в = 0,6 + 0,06 + 0,06 + 0,05 = 0,77мин для каждой операции

Переход 2

Точим поверхность 2.

Определяем основное время одного прохода.

То = То = L / S * ; (45)

где L - 262мин;

S - 1500об/мин;

- 1мм;

То = 262 / 1 * 1500 = 0,174мин,

При глубине резания t = 1мин необходимо сделать 12 проходов, при этом основное время равно.

То = 0,174 * 12 = 2,09мин

Определяем вспомогательное время

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,16мин.

Т₂ - время установки глубины резания, Т₂ - 0,01мин.

Т₃ - время контроля, Т₃ - 0,06мин.

Т₄ - время перемещения частей станка, Т₄ - 0,05мин.

Т_в = Т₁ + (Т₂ * 12) + (Т₄ * 12) + Т₃, (46)

Т_в = 0,16 + (0,01 * 12) + 0,06 + (0,05 * 12) = 0,94мин

Переход 3

Точить поверхность 3 со снятием фаски 7

Т₁ = 1мин; S = 1мин; = 800об/мин;

Определим скорость резания

V = П * L * n / 1000; (47)

где L - длина обрабатываемой поверхности, L = 120

V = 3,14 * 120 * 800 / 1000 = 301,4мм/мин,

Основное время равно

То₁ = 120 / 1 * 800 = 0,15 на один проход.

Основное время, затрачиваемое на одну операцию

То = То₁ * F; (48)

где F - количество проходов, F = 4;

То = 0,15 * 4 = 0,6мин.

Вспомогательное время складывается из:

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,1мин.

Т₂ - время установки подачи, Т₂ - 0,06мин.

Т₃ - время контроля, Т₃ - 0,06мин.

Т₄ - время перемещения частей станка, Т₄ - 0,05мин.

Т_в = Т₁ + (Т₂ * 4) + (Т₄ * 4) + Т₃; (49)

Т_в = 0,1 + (0,06 * 4) + 0,06 + (0,05 * 4) = 0,6мин

Переход 4

Точим фаски 7, 127; Инструмент: резец Т15К6; t = 1мин; S = 0,4об/мин; = 1500.

Определим скорость резания фаски 7

V = П * L * n / 1000; (50)

где L = d = 120мм, L * 12 *15 = 152мм,

V₇ = 3,14 * 120 * 1500 / 1000 = 565,2мм/мин,

Определяем основное время

То = L / S * ;

То₇ = 15 / 1 *1500 = 0,01мин;

То_12-17 = 6 / 1 *1500 = 0,004мин;

То = То₇ + (То_12-17 + 4) = 0,016мин;

Вспомогательное время складывается из:

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,4мин.

Т₂ - время контроля, Т₂ - 0,3мин.

Т₃ - время перемещения частей станка, Т₃ - 0,25мин.

Т_в = (Т₁ * 5) + (Т₂ * 5) +(Т₃ * 5),

Т_в = (0,04 + 0,3 + 0,25) * 5 = 2,95мин,

Переход 5

Точим поверхность 5, t = 1мин; S = 1мм; = 1500об/мин.

Определим скорость резания

V = П * L * n / 1000; (51)

где L - длина обрабатываемой поверхности, L = 700;

V = 3,14 * 700 * 1500 / 1000 = 730мм/мин,

Определяем затраты основного времени на один проход

То₁ = 235 / 1 *1500 = 0,22мин;

Количество проходов F = 16

То = То₁ * 16 = 0,22 * 16 = 3,52мин;

Вспомогательное время складывается из:

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,4мин.

Т₂ - время контроля, Т₂ - 0,7мин.

Т₃ - время перемещения деталей станка, Т₃ - 0,2мин.

Т₄ - время установки глубины резания, Т₄ - 0,02мин.

Т_в = Т₁ + Т₂ + (Т₃ * 16) + (Т₄ * 16); (52)

Т_в = 0,4 + 0,7 + (0,2 + 0,02) * 16 = 4,62мин,

Переход 6

Точим поверхность 4 и фаску 6.

t = 1мин; S = 1мм; n = 1500мм; V = 730м/мин;

То_м = L / S * n; (53)

где L = 10мм,00 = 0,113мин за один переход,

То_n = То₁ * F; (54)

где F - количество переходов; F = 16;

To = 0,113 * 16 = 1,8мин;

Вспомогательное время

Т_вп = Т₁ + Т₂ + Т₃; где

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,05мин.

Т₂ - время контроля, Т₂ - 0,07мин.

Т₃ - время перемещения деталей станка, Т₃ - 0,05мин.

Т_вп = 0,05 + 0,07 + 0,05 = 0,17мин

Точим фаску

То_ф = L / S * n; (55)

где L = 3;

То_ф = 3 / 1 * 1500 = 0,02мин;

Вспомогательное время

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,05мин.

Т₂ - время контроля, Т₂ - 0,07мин.

Т₃ - время перемещения деталей станка, Т₃ - 0,05мин.

Т_вф = 0,05 + 0,07 + 0,05 = 0,17мин

Основное время общее

Т₀ = Т_оп + Т_оф = 1,82мин;

Переход 7

Точим канавки I - II, Инструмент: резец Т30 К4;

t = 3мин; S = 0,3мм/об; n = 1500об/мин

V = 120 * 3,14 * 1500 /1000 = 656м/мин;

То = 120 / 1500 * 0,3 * 2 = 0,022мин;

Вспомогательное время складывается из:

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,4мин.

Т₂ - время контроля, Т₂ - 0,07мин.

Т₃ - время перемещения деталей станка, Т₃ - 0,1мин.

Т₄ - время на установку глубины резания, Т₄ - 0,2мин.

Т_в = Т₁ + Т₂ + (Т₃ * 2) + (Т₄ * 2); (56)

Т_в = 0,4 + 0,07 + (0,1 *2) + (0,2 * 2) = 1,07мин;

Переход 8

Отрезать деталь; t = 1мин; n = 1500об/мин

То = D / n * t; где

D - диаметр отрезанного конца заготовки

То = 120 / 1500 * 1 = 0,08мин;

Вспомогательное время складывается из:

Т₁ - время перехода, Т₁ - 0,2мин.

Т₂ - время перемещения деталей станка, Т₂ - 0,1мин.

Т₃ - время на установку глубины подачи, Т₃ - 0,1мин.

Т_в = 0,2 + 0,1 + 0,1 = 1,4мин;

Переход 9

Фрезерование паза

Инструмент: Фреза концевая для обработки паза; d = 32

S = 12,5мм; t = 3мм; n = 140об/мин;

То = L / n * S; (57)

где L - длина паза, L = 9мм;

То = 9 / 140 * 12,5 = 0,05мин;

Вспомогательное время складывается из:

Т₁ - время на установку детали, Т₁ - 0,2мин.

Т₂ - время на закрепление детали, Т₂ - 0,1мин.

Т₃ - время перемещения инструментов станка, Т₃ - 0,02мин.

Т₄ - время контроля, Т₄ - 0,07мин.

Т₅ - время на установку глубины фрезерования, Т₅ - 0,03мин.

Т₆ - время на снятие детали, Т₆ - 0,01мин.

Т_в = Т_{1 +} Т₂ + Т₃ + Т₄ + Т₅ + Т₆ ; (58)

Т_в = 0,2 + 0,1 + 0,02 + 0,07 + 0,03 + 0,01 = 0,34мин;

Переход 10

Сверление отверстия 19, Инструмент: Сверла d = 18 с нормальной заточкой

t = 0,25мм; n = 1800об/мин,

То = L / t * n; (59)

где L - глубина отверстия, L = 26мм;

То = 26 / 0,25 * 1800 = 0,05мин;

Вспомогательное время:

Т₁ - время на установку детали, Т₁ - 0,20мин.

Т₂ - время на закрепление детали, Т₂ - 0,1мин.

Т₃- время контроля, Т₃- 0,07мин.

Т₄- время перемещения инструмента, Т₄- 0,01мин.

Т₅- время на снятие детали, Т₅ - 0,02мин.

Т_в = 0,15мин;

Т_в = 1,04мин;

Переход 11.

Нарезаем резьбу в отверстия.

Инструменты: Метчих d = 22.

t = 3мм; S = мм; n = 60об/мин

То = 22 / 60 * 1 = 0,36мин

Вспомогательное время

Т₁ - время на закрепление детали, Т₁ - 0,01мин.

Т₂ - время контроля, Т₂ - 0,07мин.

Т₃- снять деталь, Т₃- 0,01мин.

Время, затрачиваемое на отверстия

Т_в = Т₁ (Т₂ * 1) + Т₃; (60)

Т_в = 00,1 + (0,07 * 1) + 0,1 = 0,09мин;

3. Экономическая часть

3.1 Определение капитальных затрат

В основу расчета принимают иевентарно-расчетную стоимость машины, которая состоит из оптово-отпускной цены и расходов, связанных с доставкой машины. Расходы по доставке с включением заготовительно-складских и снабженских расходов учитывает коэффициент перехода от оптовой цены к расчетно-балансовой стоимости.

Стоимость базовой машины Сбаз, руб. определяем по формуле:

С баз = Ц опт * Кб; (61)

где Ц опт- оптово-отпускная цена машины, руб;

Кб - коэффициент перехода от оптовой цены к расчетно-балансовой стоимости, Кб = 1,09;

С баз. = 2300275 * 1,09 = 2540000руб.

Балансовая стоимость машины после модернизации Сб.мод. руб., определяется по формуле:

С б.мод. = С баз + С мод; (62)

где С мод - стоимость модернизации, руб.

С мод = Смод^пак + Смод^изг ; (63)

где Смод^пак - сумма затрат, связанных с приобретением и монтажом покупных, стандартных изделий, руб.

Смод^изг - сумма затрат, связанных с изготовлением модернизированных узлов, руб.

Смод^пак = ? (П * Ц опт) * К тр * К м; (64)

где П - число комплектующих изделий, используемых для модернизации одной машины.

Ц опт - оптовая цена соответствующей единицы комплектующих элементов, руб.

К тр - коэффициент, учитывающий расходы по транспортировке комплектующих элементов с завода изготовителя, К тр = 1,09.

К м - коэффициент, учитывающий расходы по монтажу модернизированных узлов, К м = 1,12.

На комплектующие изделия составляем ведомость, указанная в таблице №3

Таблица №3 - Ведомость

Наименование изделия	Количество	Цена за единицу, руб.	Общая сумма, руб
Гидроцилиндр	1	12800	12800
Гидроцилиндр	2	15800	31600
Гидрозамок	3	1500	4500
Гидродросель	2	1200	2400
Гидрораспределитель	1	8100	8100
Гидромолот	1	145000	145000

Смод^пак = (1 * 12800 + 2 * 15800 + 3 * 1500 + 2 * 1200 + 1 * 8100 + 1 * 145000) * 1,09 * 1,12 = 249365руб.

Затраты, связанные с изготовлением модернизированных узлов Смод^изг, руб. определяются по формуле:

Смод^изг = М + З + Ц + О; (65)

где М - стоимость основных материалов и полуфабрикатов, расходуемых на модернизацию машины, руб.

З - основная и дополнительная заработная плата с отчислением на социальные нужды основных рабочих, связанных с изготовлением и монтажом модернизированных узлов, руб.

Ц - цеховые расходы, руб.

О - общезаводские расходы, руб.

Составляем таблицу №4, куда будут занесены данные о норме расходов материалов на модернизацию одной машины.

Таблица №4 - Отображение расходов материалов на модернизацию одной машины

Наименование изделия	Кол-во	Норма расхода материала	Марка материала	Цена за 1 кг. материала, руб/кг.	Общая цена материала, руб
Рычаг	2	250	Ст 45	20	5000
Палец	1	25	Ст 40х	20	500
Палец	2	8	Ст 40х	20	160
Палец	1	37	Ст 40х	20	740
Палец	1	27	Ст 40х	20	540
Палец	1	20	Ст 40х	20	400
Палец	1	15	Ст 40х	20	300

Стоимость основных материалов и полуфабрикатов, расходуемых на модернизацию машин М, руб. определяем по формуле:

М = ? (Нм * Ц м); (66)

где Нм - норма расходов материалов на модернизацию машин, кг.

Ц м - цена принятой единицы материалов, руб.

М = 2 * 250 * 20 * + 1 * 25 * 20 + 2 * 8 * 20 + 1 * 37 * 20 + 1 * 27 * 20 + 1 * 20 * 20 + 1 * 15 * 20 = 7640руб.

Основную и дополнительную заработную плату с отчислениями на социальные нужды основных рабочих, связанную с изготовлением и монтажом модернизированных узлов З, руб. определяем по формуле:

З = ? t_i * T_n * K₁ * K₂ * K₃; (67)

где t_i = трудоемкость на изготовление и монтаж детали, чег-г.

T_n = средняя часовая тарифная ставка, руб; T_n = 25руб.

K₁ = коэффициент, учитывающий доплаты до часового фонда заработной платы, K₁ = 1,4.

K₂ = коэффициент, учитывающий доплаты до дневного и месячного фондов заработной платы, K₂ =1,1.

K₃ = коэффициент, учитывающий отчисления на социальные нужды, K₃ =1,356.

Трудоемкость находим на основании нормативов трудоемкости в чел-г, затраченной на изготовление и монтаж единицы массы продукции.

t_n = B *t_б; ; (68)

где t_n - трудоемкость одной тонны новой конструкции;

B - масса новой конструкции;

t_б - трудоемкость одной тонны механоизделий однотипной конструкции.

Если при изготовлении и монтаже изделия используется кузнечнопрессовое оборудование, то на 1 кг. конструкции затрачивается трудоемкость 0,5 чел-г; если используются металлорежущие станки, то трудоемкость на 1 кг. конструкции составляет 0,7 чел-г. Если же используется то и другое оборудование при изготовлении и монтаже изделия, то трудоемкости на 1 кг. конструкции, складываются.

t = (0,5 + 0,7) * 2 * 250 + 0,7 + 25 + 0,7 * 8 * 2 + 0,7 *37 + 0,7 * 27 + 0,7 * 20 + 0,7 * 15 = 71,76 чел-г.

З = 71,76 * 25 * 1,4 * 1,1 * 1,356 = 3757,35руб.

Цеховые расходы Ц, руб. принимаются в размере 200% от прямой заработной платы основных рабочих.

Ц = 71,76 * 25 * 2 = 3588руб.

Общезаводские расходы О, руб. принимаются в размере 85% от прямой заработной платы основных рабочих.

О = 71,76 * 25 * 0,85 = 1524,9руб.

Определяем затраты, связанные с изготовлением модернизированных узлов:

Смод^изг = 7640 + 3757,35 + 3588 + 1524,9 = 16510,25руб.

Определяем стоимость модернизации машины:

Смод = 249365 + 16510,25 = 265875,25руб.

Определяем балансовую стоимость машины, после модернизации:

Сб.мод = 2540000 + 265875,25 = 2805875,25руб.

3.2 Определение годовой эксплуатационной производительности машины

В экономической части дипломного проекта расчитывается эксплутационная производительность машины до модернизации и после нее.

Годовая эксплутационная производительность машины П^эгод, м³/год расчитывается по формуле:

П^эгод = П^эч * Тгод * Кв; (69)

где Тгод - годовой действительный фонд рабочего времени работы машины, ч; Тгод = 3104ч.

П^эч - часовая эксплутационная производительность, м^3/2.

Кв - коэффициент использования внутреннего времени. Кв = 0,5.

1. Для базовой машины

П^эгод.б. = 128 * 3104 * 0,5 = 198656м³/год.

2. Для модернизированной машины

П^эгод.м. = 160 * 3104 * 0,5 = 248320м³/год.

Продолжительность работы на объекте на модернизированной машине Тоб.м., машинно-ч, определяем по формуле:

Тоб.м. = Тоб.б. * П^эг.б. / П^эг.м.; (70)

где Тоб.б.- продолжительность работы на объекте базовой машины, машинно-ч; Тоб.б. = 2650 машинно-ч.

Тоб.м. = 2650 * 128 / 160 = 2120 машинно-ч.

3.3 Определение себестоимости машино-смены

Себестоимость машино-смены С, руб/машинно-ч определяем следующей формуле:

Смаш = А + Р + Б + З + О + Э + С + Г + П, (71)

где А - амортизационное отчисление на полное восстановление, руб/ машинно-ч.

Р - затраты на выполнение всех видов ремонта, диагностирование и всех видов технического обслуживания, руб/ машинно-ч.

Б - затраты на замену быстроизнашивающихся частей, руб/ машинно-ч.

З - оплата труда рабочих, управляющих машиной, руб/ машинно-ч. руб/ машинно-ч.

О - отчисления на социальные нужды, руб/ машинно-ч.

Э - затраты на энергоносители, руб/ машинно-ч.

С - затраты на смазочные материалы, руб/ машинно-ч.

Г - затраты на гидравлическую и охлаждающую жидкость, руб/ машинно-ч.

П - затраты на перебазировку машин с одной строительной площадки на другую, руб/ машинно-ч.

Амортизационные отчисления А, руб/ машинно-ч на полное восстановление машины определяем по следующей формуле.

А = С б. мод * На / Т * 100, (72)

где С б. мод - балансовая стоимость машины после модернизации, руб С б. мод = 2805875,25руб.

На - норма амортизационных отчислений, %.; На = 14,29%.

В связи с тем, что экскаватор используется в условиях повышенной интенсивности, а именно разработка грунтов мерзлой прочности, то норма амортизационных отчислений умножается на 2.

Т - среднегодовой режим эксплуатации машины, руб/ машинно-ч/год; Т = 2120 руб/ машинно-ч/год.

А = 2805875 * 14,29 * 2 / 2120 * 100 = 378,26 руб/ машинно-ч.

Затраты на выполнение всех видов ремонта, диагностирование и техническое обслуживание Р, руб/ машинно-ч определяем по формуле:

Р = С б. мод * Нр / Т * 100; (73)

где Нр - годовая норма затрат и техническое обслуживание, %.

Нр = ? (Р + ТО) / С б. мод; (74)

где ? (Р + ТО) - сумма среднегодовых затрат на ремонт и техническое обслуживание машины, руб/машинно-ч.

Сумма среднегодовых затрат на ремонт и техническое обслуживание ? (Р + ТО), руб/машинно-ч включает в себя следующие затраты:

1. Затраты на приобретение запасных частей, узлов и агрегатов с учетом затраты на их доставку (Р + ТО)^I руб.

Эти затраты составляют:

а) На эксплуатацию, которые составляют 9% от балансовой стоимости машины (Р + ТО)^I экс. = 2805875,25 * 0,09 * 1,09 = 275256,35 руб.

б) На капитальный ремонт, который составляет 12% от базовой стоимости машины (Р + ТО)^I кр. = 2805875,25 * 0,12 * 1,09 = 367008,48руб.

Затраты на приобретение запасных частей, узлов и агрегатов с учетом затраты на их доставку (Р + ТО)^I руб. в расчете на год определяем по следующей формуле:

(Р + ТО)^I = (Р + ТО)^I экс + ((Р + ТО)^I к. * р. / Т к. р. * Т); (75)

где Т к. р. - периодичность проведения капитального ремонта, машинно-ч; Т к. р. = 6000 машинно-ч.

(Р + ТО)^I = 275256,35 + (367008,48 / 6000 * 2120) = 404915,55руб.

2. Затраты на приобретение ремонтных материалов с учетом затрат на их доставку по фактическим данным (Р + ТО)^II, руб. Они составляют 10% от стоимости основных частей.

(Р + ТО)^II= 404915,55 * 0,1 = 40491,55руб.

3. Затраты, связанные с оплатой труда ремонтных рабочих (Р + ТО)^II, руб.

(Р + ТО)^II = ? ti * T_ч, (76)

где ? ti - трудоемкость выполнения ремонтов, чег-г.

Тч - средняя часовая тарифная ставка, руб. Tч = 25руб.

? ti = t то + t тр + t кр; (77)

где t то - трудоемкость выполнения ТО-1 и ТО-2, чет -ч.

t тр - трудоемкость выполнения текущих ремонтов, чел-ч.

t то = Т / Т то-1 * t^то-1 + Т / Тто-2 * t^то-2 ; (78)

где Тто-1, Тто-2 - периодичность проведения соответственно То-1 и То-2, машинно-ч;

Тот-1 = 50 машинно-ч.

Тот-2 = 250 машинно-ч.

t^то-1, t^то-2 - трудоемкость проведения соответственно, То-1 и То-2 чел-ч.

t^то-1= 5 чел-ч.

t^то-2 = 15 сел-ч.

t то = 2120 / 50 + 2120 / 250 * 15 = 339,2 чел-ч.

Трудоемкость выполнения текущих ремонтов t тр, чел-ч определяем по формуле: t то

t тр = Т / Ттр * t ^тр; (79)

где Ттр - периодичность проведения текущего ремонта, машинно-ч; Ттр = 1000 машинно-ч.

t ^тр - трудоемкость выполнения одного текущего ремонта, чел - ч; t ^тр = 420 чел-ч.

t ^тр = 2120 / 1000 * 420 = 890 чел-ч.

Трудоемкость выполнения капитальных ремонтов t кр, чел-ч определяем по формуле:

t кр = Т / Т кр * t кр; (80)

где Т кр - периодичность проведения капитального ремонта, машинно-ч; Т кр = 6000 машинно-ч.