Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную смазку. Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием).

Выбор сорта масла зависит от значения расчетного контактного напряжения в зубьях у_н и фактической окружной скорости колеса v.

По данным расчета у_нмах=530 (МПа). тогда рекомендуемая кинематическая вязкость равна 60 • 10^-6 м²/с [9]:

Принимаем масло индустриальное И-50А [9] :

Уровень погружения колеса двухступенчатого горизонтального редуктора в масляную ванну [9]:

m ? h_m ? 0,25d_2тих (136)

где m - модуль зацепления, m=3;

d_2тих - делительный диаметр колеса на тихоходном валу,

d_2тих = 312 (МПа).

3 ? h_m ? 78

Принимаем h_m = 60 (мм).

Объем масляной ванны, литр[9] :

V = (0,4…0,8)· P_дв = 0,8·3=2,4 (литра). (137)

Для смазывания шариковых радиальных подшипников принимаем жидкие материалы. Смазывание происходит за счет смазывания зубчатых колес окунанием, разбрызгивания масла, образования масляного тумана и растекания масла по валам. Для этого полость подшипника выполняется открытой внутрь корпуса.

Для наблюдения за уровнем масла в корпусе устанавливаем маслоуказатель жезловый.

Для замены масла в корпусе предусматриваем сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой. Цилиндрическая резьба не создает надежного уплотнения. Поэтому под пробку с цилиндрической резьбой ставим уплотняющую прокладку из маслостойкой резины.

При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого, внутреннюю полость корпуса сообщаем с внешней средой путем установки отдушины в его верхних точках. Отдушину используем также в качестве пробки, закрывающей отверстие для заливки масла.

Камеры подшипников заполняем пластическим смазочным материалом УТ-1,периодически пополняем его шприцем через пресс-масленки [9] :

Вывод: разработанная система смазки удовлетворяет условиям эксплуатации сохраняет работоспособность машины в течении длительного времени.

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Целью работы является модернизация маневрового устройства для передвижения железнодорожных вагонов. Предлагается усовершенствовать маневровое устройство за счет установки унифицированного оборудования, упрощения кинематической и электрической схем и оптимизации операций у эксплуатационного и ремонтного персоналов.

Расчет капитальных затрат

Определим капитальные затраты на новое оборудование по формуле [16]:

З_о = З_п + З_м + З_д + З_пр + З_тр + З_эт - С_о , (138)

где З_п - затраты на покупку нового оборудования, тыс. руб.;

З_м - затраты на монтаж нового оборудования, тыс. руб.;

З_д - затраты на демонтаж старого оборудования, тыс. руб.;

З_пр - затраты на выполнение проекта, тыс. руб.;

З_тр - затраты на транспортировку оборудования, тыс. руб.;

З_эт - затраты на электроэнергию и топливо, тыс. руб.;

С_о - остаточная стоимость старого оборудования, тыс. руб.

Определим затраты на монтаж нового оборудования по формуле [16]:

З_м = З_р + З_мат (139)

где З_р - затраты на оплату труда рабочих, занятых при монтаже, тыс. руб.;

З_мат - затраты на материал, затраченный при монтаже, тыс. руб.

Монтаж нового оборудования производят рабочие - монтажники.

Определим затраты на оплату труда рабочих, занятых при монтаже по формуле [16]:

З_р = Т_р·Т_с·Д_с·Ч(1+Д_п+Р) (140)

где Д_с - часовая тарифная ставка, руб.;

Т_р - рабочее время за период монтажа, Т_р = 15 дней;

Д_п - премия, Д_п = 80 %;

Р - районный коэффициент, Р = 15%;

Т_с - продолжительность рабочей смены, Т_с = 11,5 ч;

Ч - численность рабочих.

Таблица 8 - Сводная таблица рабочих - монтажников

Разряд рабочего	Количество человек	Часовая тарифная ставка, руб.
6	2	95,40
5	4	89,80

Таблица 9 - Итоговые данные по заработной плате рабочих - монтажников

Разряд рабочего	Количество человек	Заработная плата за период монтажа, руб.
6	2	64180
5	4	120825
Итого:	185005

Таблица 10 - Затраты на материал, затраченный при монтаже нового оборудования

Материал	Количество	Цена, тыс. руб.	Стоимость, тыс. руб.
Электроды сварочные (Э-46 ГОСТ 9466-75)	40 кг	0,15	6
Бетон М200 (ГОСТ 26633-91)	2 м3	3,0	6
Арматура (класс А3 ГОСТ 5781-82)	0,2 т	18,0	3,6
Металлопрокат (двутавр ГОСТ 8239-89)	1т	24,0	24
Итого:	39,6

З_м = 185005 + 39600 = 224605 руб.

Затраты на демонтаж принимаются равными 5 % от затрат на покупку нового оборудования.

Определим затраты на демонтаж старого оборудования по формуле [16]:

З_д = 0,05 · З_п (141)

где З_п - затраты на покупку нового оборудования, тыс. руб.

З_д = 0,05·224605=11230,65руб.

Определим затраты на покупку нового оборудования.

Таблица 11 Расчёт стоимости оборудования маневрового устройства

Наименование составного объекта	Количество, штук	Цена за штуку, тыс. руб.	Полная цена, тыс. руб.
Редуктор 1Ц2У-250	1	50,0	50,0
Редуктор РК-500	1	120,0	120,0
Электродвигатель ВА160М4У2	1	30,0	30,0
Муфта зубчатая МЗ8-Н90	1	20,0	20,0
Муфта цепная МЦ1000-1-70-1-93-2-У3	1	10,0	10,0
Муфта упругая МУВП-125	1	15,0	15,0
Тормоз ТКТ-200	1	10,0	10,0
Рама (двутавр ГОСТ 8239-89)	1	30,0	30,0
Барабан (канатный) Ш800 L980	1	50,0	50,0
Канат стальной ЛК-Р	1	20,0	20,0
Цепь роликовая ПР-50,8	1	1,0	1,0
Опора подшипниковая 100Ч125 ГОСТ 11521-82	2	8,0	16,0
Метизные изделия: комплект №1 (Болт М20-6gЧ70.58 ГОСТ 7798-70; гайка М20-6Н.5 ГОСТ 5915-70; шайба 20.03.65Г ГОСТ 11371-78) комплект №2 (Болт М30-6gЧ80.58 ГОСТ 7798-70; гайка М30-6Н.5 ГОСТ 5915-70; шайба 30.03.65Г ГОСТ 11371-78) комплект №3 (Болт М12-6gЧ70.58 ГОСТ 7798-70; гайка М12-6Н.5 ГОСТ 5915-70; шайба 12.03.65Г ГОСТ 11371-78)	60 18 60	0,15 0,50 0,12	9,0 9,0 7,2
Система смазки: комплект №1 (И-50А ГОСТ 17479-87) комплект №2 (ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6267-74) комплект №3 (И-12А ГОСТ 20799-88)	2 4 2	8,0 1,50 7,0	16,0 6,0 14,0
Итого:	433,2

Затраты на выполнение проекта принимают равными 15 % от затрат на покупку нового оборудования.

Определим затраты на выполнение проекта по формуле [16]:

З_пр = 0,15 · З_п (142)

где З_п - затраты на покупку нового оборудования, тыс. руб.

З_пр = 0,15 · 417200 = 64980 руб.

Затраты на транспортировку оборудования принимают равными 5 % от затрат на покупку нового оборудования.

Определим затраты на транспортировку оборудования по формуле [16]:

З_тр = 0,05 · З_п (143)

где З_п - затраты на покупку нового оборудования, тыс. руб.

З_тр = 0,05 · 433200 = 21660 руб.

Затраты на электроэнергию и топливо принимают равными 15 % от затрат на покупку нового оборудования.

Определим затраты на электроэнергию и топливо по формуле:

З_эт = 0,15 · З_п (144)

З_эт = 0,15 · 433200 = 64980 руб.

Остаточная стоимость складывается из распроданных материалов, которые остались после демонтажа старого оборудования.

Определим остаточную стоимость старого оборудования и полученные данные сведём в табл. 12.

Таблица 12 - Сводная таблица стоимости распроданных материалов, оставшихся после демонтажа старого оборудования

Наименование	Количество, шт	Стоимость, тыс. руб.
Электродвигатель	1	60,0
Магнит	1	20,0
Электромуфта	1	30,0
Муфта	1	10,0
Итого, тыс. руб.	120,0

З_о = 224605 +433200 +11600 +64980 +21660 +64980 -120000 = 701025 руб.

Расчет годовой экономии

Методика расчёта экономии в данном случае предполагает расчёт увеличения прибыли в результате отсутствия простоев вагонов МПС на данной стадии технологического процесса, снижение затрат на электроэнергию для технологических целей, экономию фонда заработной платы и расходы на ремонт и техническое обслуживание оборудования.

Определим экономию в стоимостном выражении по формуле [16]:

Э_о = Э_э + Э_зп + Э_р + Э_{вагоны МПС} , (145)

где Э_э - экономия за счет расходов на электроэнергию;

Э_зп - экономия за счет заработной платы;

Э_р - экономия за счет затрат на ремонт и техническое обслуживание оборудования;

Э_{вагоны МПС} - экономия за счёт отсутствия простоев вагонов МПС на данной стадии технологического процесса (берём период 12 месяцев), руб.

Для расчета изменения расходов на электроэнергию удобнее воспользоваться формулой:

Э_э = (N_б · Т _б· Ц_э) - (N_пр ·Т_пр · Ц_э ), (146)

где N_б, N_пр - суммарная мощность средств в базовом и проектируемом вариантах [1,табл. 2.3], кВт·ч.;

Т_б,, Т_пр - годовой фонд времени работы средств в базовом и проектируем вариантах, час., Т_б,, Т_пр = 2736 часов ;

Ц_э - тариф за 1 кВт·ч электроэнергии, руб., Ц_э = 1,20 руб.

Э_э= (50 · 2736· 1,2) - (20 ·2736 · 1,2) = 98496 руб.

Общая величина заработной платы рабочих, оплачиваемого повременно, за определенный период времени, определяется по формуле:

Э_зп = З_ч ·Т · Р_.· Ч_р ( К_{доп. з/п} · К_р.к), (147)

где Э_зп - общая заработная плата, руб.;

З_ч - часовая тарифная ставка (или оклад), руб./час, З_ч = 184 руб./час;

Т - количество отработанного времени за месяц, час, Т = 172,5 часа ;

К_доп.з/п - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату К_доп.з/п = 0,8;

К_р.к. - районный коэффициент, К_р.к. = 15%;

Ч_р - число рабочих, Ч_р = 4;

Р - количество месяцев.

Э_зп = 184 ·172,5 · 12 · 4(0,8 + 0,15) = 1447344 руб.

Расчет затрат на ремонт и техническое обслуживание оборудования:

Э_р = (Н_м·R_м + Н_э·R_э)·М, (148)

где Н_м - норматив затрат на единицу ремонтной сложности механической части (Н_м =28090 руб.);

R_м - установленное количество единиц ремонтной сложности механической части, R_м = 3;

Н_э - норматив затрат на единицу ремонтной электрической части

(Н_э =7050 руб.);

R_э - установленное количество единиц ремонтной сложности механической части, R_э = 1;

М - коэффициент, учитывающий класс точности оборудования (М = 1,1)

Э_р = (28090·3 + 7050·1)·1,1 = 100452 руб.

Расчёт экономии в отсутствии простоев вагонов МПС на данной стадии технологического процесса:

Э_{вагоны МПС} = (Т_с - Т_н)·n·Д·С (149)

где Т_с - среднее время простоя одного вагона МПС при старой схеме маневрового устройства, Т_с = 5 часов;

Т_н - среднее время простоя одного вагона МПС при новой схеме маневрового устройства, Т_н = 1,5 часа;

n - число вагонов в партии, n = 8;

Д - число календарных дней, Д=365;

С - стоимость простоя одного вагона МПС, С = 200 руб./час.

Э_{вагоны МПС} =(5-1,5)·8·365·200 = 2044000 руб.

Э_о = 98496 + 1447344 + 100452 + 2044000 = 3690292 руб.

Расчет срока окупаемости

Определим срок окупаемости оборудования по формуле [16]:

Т_окуп. = З_о /Э_о (150)

где Э_о - величина годовой экономии в стоимостном выражении, руб.;

З_о - капитальные затраты на новое оборудование, руб.

Т_окуп. = 701025 /3690292 = 0,19 г.

Из выше проведённого расчёта видно, что в результате модернизации маневрового устройства, отсутствует простой вагонов МПС на данной стадии технологического процесса, сокращаются затраты на потребление электроэнергии, экономится фонд заработной платы, годовая экономия составит 3690292 руб., а срок окупаемости составит 0,191 г. Данный проект можно считать экономически обоснованным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения выпускной квалификационной работы по модернизации маневрового устройства были определены основные задачи, а именно:

- оптимизация кинематической схемы;

- установка унифицированного оборудования;

Оптимизация кинематической схемы включает в себя следующее:

- сократить число элементов в кинематической схеме для чего убрать двигатель обратного хода и электромагнитную муфту;

- сделать обратный ход устройства рабочим. В этом случае можно будет использовать обе ветви лебедки маневрового устройства;

- оптимизация кинематической схемы повлечет за собой упрощение электрической схемы, так как отпадёт необходимость в двигателе ускоренного реверсивного холостого движения и электромагнитной муфте.

- в проекте по мере возможности применить узлы и механизмы, широко применяемые в цехе на другом оборудовании.

Все поставленные задачи решены путем выбора стандартных и сборочных единиц. В расчёте деталей на прочность были определены технические характеристики маневрового устройства.

Рассчитана прочность зубьев зубчатой передачи, рассчитаны валы на прочность (изгиб и кручение), определены коэффициенты запаса.

Была рассчитана экономическая составляющая, в результате чего были определены срок окупаемости капитальных вложений, который составил 0,191 г., а также условный годовой экономический эффект.

Расчетами подтверждены основные характеристики маневрового устройства, его долговечность и целесообразность использования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для вузов. - 5-е изд., перераб. и допол. М., Машиностроение, 1980 г. - 416 с.

2. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин: Учеб. Для машиностроит. спец. техникумов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М., Высшая школа, 1987 г. - 383 с.

3. Гузенков П.Г. Краткий справочник к расчетам деталей машин: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и допол. М., Высшая школа 1986 г. - 359 с.

4. Поляков В.С., Барбаш И.Д. Муфты. Конструкции и расчет. 4-е изд., перераб. и доп. Л., Машиностроение, 1973 г. - 336 с.

5. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. - 4-е изд., перераб. и доп. М., Машиностроение, 1993 г. - 346 с.

6. Сабинин Ю.А. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. 2-е изд., перераб. и доп. - М., Высшая школа, 2003 г. - 128 с.

7. Фираго Б.И. Теория электропривода. Учебное пособие - Мн., ЗАО «Техноперспектива», 2004 г. - 526 с.

8. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учебник для студ. вузов/ В.М. Терехов, О.И. Осипов; под ред. В.М. Терехова. - 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2008 г. - 304 с.

9. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. М.: Машиностроение, 2001 г. Режим доступа: http://www.proektant.org/index.php?topic=4912.0. - 02.05.2017.

11. ГОСТ 2185-66 Передачи зубчатые цилиндрические. Основные параметры. Режим доступа http://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294831/4294831883.htm - 02.05.2017.

12. ГОСТ 9563-60 Основные нормы взаимозаменяемости. Колеса зубчатые. Модули. Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/data2/1/4294820/4294820817.pdf - 02.05.2017.

13. ГОСТ 831-75 Подшипники шариковые радиально-упорные однорядные. Типы и основные размеры. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200012724 - 02.05.2017.

14. ГОСТ 586-41 Цепи приводные пластинчатые втулочно - роликовые. Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/Data1/18/18999/ - 02.05.2017.

15. ГОСТ 23360-78 Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200012266 - 02.05.2017.

16. Экономическое обоснование дипломных проектов по металлургическому производству: Метод. рекомендации по написанию раздела в дипломных проектах./авт. сост. Л.В. Юрьева; Федер. агентство по образованию ; Урал. гос. техн. унст.- УПИ им. первого Президента России Б. Н. Ельцина. Нижнетагильский институт (фил.) - Нижний Тагил: НТИ(ф) УГТУ-УПИ, 2008. - 38 с.

Размещено на Allbest.ru