Величину HB округляем до целого числа (в большую сторону), кратного 10: HB=200. По таблице марка стали: сталь 45, вид термообработки — улучшение, предел прочности, предел текучести .
Исходя из условий эксплуатации и видов повреждений зубчатых колес рассчитывают допускаемые напряжения на контактную и изгибную выносливость для наиболее слабого звена в передаче.
Таким звеном для конических передач является шестерня, испытывающая наибольшее количество циклов нагружения в течение заданного срока службы привода L.
Для определения фактического числа циклов нагружения ведущей шестерни за весь период эксплуатации необходимо знать суммарное время работы передачи в часах, определяемое по формуле:
где:
— срок службы редуктора в годах,
— коэффициент загрузки редуктора в течение года,
— коэффициент загрузки редуктора в течение суток.
определяется из формулы:
где:
— частота вращения вала шестерни.
Допускаемые напряжения на контактную выносливость определяют по формуле:
МПа, где:
— предел контактной выносливости, МПа; определяют по зависимости:
МПа;
— коэффициент запаса контактной прочности;
— коэффициент долговечности; рассчитывают по зависимости:
здесь — базовое число циклов:
Диапазон значений находится в пределах:. Т.к. рассчитанный коэффициент, то принимаем .
Допускаемые напряжения на изгибную выносливость определяют по формуле:
МПа, где:
— предел изгибной выносливости, МПа; определяют в зависимости от твердости материала HB:
МПа,
— коэффициент запаса изгибной прочности;
— коэффициент долговечности; рассчитывают по зависимости:
здесь — базовое число циклов.
Диапазон значений находится в пределах:. Т.к. рассчитанный коэффициент, то принимаем .
Рассчитываем основные геометрические параметры из условия контактноусталостной прочности активных поверхностей зубьев (с точностью 0,01 мм — для линейных величин, 0,0001 град — для угловых величин):
Внешний делительный диаметр шестерни (предварительное значение), мм:
мм, где:
— коэффициент нагрузки, учитывающий неравномерность ее распределения; в курсовом проектировании с достаточной степенью точности можно принять .
.
По расчетной величине принимаем ближайшее большее стандартное значение модуля: ,
Внешнее конусное расстояние, мм:
.
Диаметр внешней делительной окружности шестерни и колеса, мм:
.
Диаметр внешней окружности вершин зубьев шестерни и колеса, мм:
где:
и — углы делительных конусов, град., равные:
.
Расчетная ширина зацепления колес, мм:
.
Расчетное значение округляем до целого числа b в большую сторону. Ширина зубчатых колес принимается равной:
.
Внешняя высота зуба, мм:
.
Внешняя высота головки зуба, мм:
Для исключения возможных ошибок в вычислениях при проектном расчете проверяют выполнение условия контактной выносливости:
МПа.
Условие выполняется, значит, расчет верен.
Определяем рабочие изгибные напряжения, которые должны быть не больше допускаемых, по зависимости:
МПа, где:
— коэффициент нагрузки при изгибе, учитывающий неравномерность ее распределения и динамичный характер; в курсовом проектировании для колес 7-ой степени точности изготовления можно принять
— коэффициент формы зубьев шестерни, определяется по зависимости:
Условие изгибной прочности выполняется, расчет верен.
Для последующих расчетов по оценке работоспособности валов и подшипников определяют силы, возникающие в зацеплении при передаче вращающего момента и действующие на шестерню (обозначены индексом 1) и колесо (обозначены индексом 2):
— окружная сила, Н:
Н,
— радиальная и осевая силы, Н:
Н, Н, где:
— угол зацепления.
8. Расчет экономических показателей проектируемой машины
К экономическим показателям проектируемой машины следует относить эксплуатационные расходы, производительность, надежность и себестоимость единицы продукции.
Производительность машины нетрудно определить, исходя из параметров рабочих органов и скорости ее перемещения. Ширина окашивания составляет 2.1 м, скорость перемещения 5 км/ч, следовательно, валовая производительность составит 10 500 кв. м/ч. Учитывая время на ежедневное ТО (0.2 ч), а также на перемещение машины к месту выполнения работ и обратно на автобазу в конце рабочего дня (1 час в смену), а также перерывы на обед (30 мин) и личные надобности операторов (15 мин), принимаем сменную производительность машины 63 000 кв.м.
Эксплуатационные расходы машины складываются из амортизационных отчислений, затрат на текущий ремонт и техническое обслуживание, а также из заработной платы операторов и стоимости ГСМ. Часовой тариф оператора составляет 80 руб, расход ГСМ составляет 176 руб/час, затраты на текущий ремонт и ТО составляют 2.45 руб/час, амортизационные отчисления составляют 10% от стоимости трактора с оборудованием в год, т. е. 97 000 руб/год или 48.5 руб/час, следовательно, часовые расходы составляют 306.
95 руб/час или 2455.
6 руб/смена.
Надежность машины рассчитана на безотказную работу в течение 10 лет при условии прохождения всех рекомендуемых ТО и ТР, следовательно, учитываем данные показатели только в расчете эксплуатационных расходов.
Себестоимость единицы продукции определяется исходя из отношения валовых эксплуатационных расходов к фактической производительности. Здесь следует отметить, что расчет производится для «идеальных» условий эксплуатации, при которых трактор с косилкой тратит на перемещение к месту производства работ и обратно не более 1 часа в день и постоянно загружен работой, при этом в вычислении фактической производительности не учтено зимнее время с устойчивым снеговым покровом, при наличии которого работа трактора невозможна. Эти факторы не учтены намеренно, так как трактор может на период невозможности или отсутствия фронта работ по окашиванию откосов мелиоративных каналов быть оборудован другими рабочими органами для выполнения прочих задач.
Итак, себестоимость единицы продукции, принимаемая как 10 000 кв.м. или 1 гектар, составит 2455.
6/6.3 = 389.
77 руб/га.
9. Заключение
Заданием на курсовой проект предусматривалось выполнить проектирование мелиоративной косилки для срезания растительности на откосах каналов. В рамках работы были выполнены обзор и анализ существующих конструкций, выбор и расчет основных параметров проектируемой машины в целом и рабочего оборудования, произведен расчет баланса мощности и предварительный выбор базовой машины, а также статический и тяговый расчет машины, проверка правильности подбора имеющегося на прототипе машины гидрооборудования, проверочный расчет редуктора для привода роторов косилочного бруса и расчет экономических показателей проектируемой машины.
Графическая часть проекта представляет собой чертеж рабочего органа кослки в трехмерном исполнении, а также в трех проекциях.
Библиографический список
Ашхотов Э. Ю. Организационно-экономические основы формирования парка машин мелиоративных организаций с учетом межхозяйственных экономических связей. М., МАДИ, 1997
Ашхотов Э. Ю. Евграфов В.А. Экономическая эффективность экплуатации мелиоративных и строительных машин при различных организационных формах их использования. М., МАДИ, 2001
Баладинский В. Л. Мелиоративные машины. Справочник. М., МАДИ, 1996
Баладинский В.Л., Пузырев Ю. В., Смирнов В. Н., Кисленко А. А. Производительность и долговечность землеройных мелиоративных машин. М., Машиностроение, 1988
Борисов А. В. Технические материалы для мелиоративных машин и механизмов. Новочеркасск, Новочерк. инж.-мелиор. ин-т им. А. К. Кортунова, 1990
Васильев Б. А. Практикум по мелиоративным машинам. М., Высшая школа, 1995
Заднепровский Р. П. Рабочие органы землеройных и мелиоративных машин и оборудование для разработки грунтов и материалов повышенной влажности. М., Машиностроение, 1992
Кленин Н. И., Егоров В. Г. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. СПб, ЛГОУ, 2005
Лурье А.Б., Еникеев В. Г., Теплинский И. З. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственным и мелиоративным машинам. М., Высшая школа, 1992
Макеев В. Н. Дорожные и мелиоративные машины. М., МАДИ, 2007
Мелиоративные машины. Отраслевой каталог. М., ЦНИИ информ. и техн.
экон. исслед. по строит., дор. и коммун. машиностроению, 1988
Петров И. В. Эксплуатация мелиоративных и строительных машин. М., Машиностроение, 1990
Суслов Г. В. Курсовое и дипломное проектирование по мелиоративным машинам. М., МГСУ, 2003
Сухарев Э. А. Математическое моделирование технологических процессов мелиоративных машин для подготовительных работ. Киев, Укр. ин-т инженеров вод. хоз-ва, 1993
Сухарев Э. А. Оптимизация рабочих процессов и параметров строительных и мелиоративных машин. Киев, Укр. ин-т инженеров вод. хоз-ва, 1992
Уркумбаев М. Ф. Расчеты на прочность и жесткость элементов конструкций строительных и мелиоративных машин. Ташкент, Ташк. ин-т инженеров ирригации и механизации сел. хоз-ва, 1989
Шостак Я. Е. Мелиоративные машины. М., Колос, 1988
Эксплуатация и ремонт мелиоративных машин. Вып. 81. М., Изд-во Минсельхоза СССР, 1982
Эффективное использование, эксплуатация и ремонт мелиоративных машин. Москва, Сб. науч. тр. Моск. гидромелиор. ин-т, 1989
