Комбайн очисний ГШ200Б

 

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

 

    1. Опис конструкції, призначення деталі, принцип роботи машини

 

Задана деталь ГШ200Б.04.02.012 ВАЛ, входить до комбайна ГШ200Б.

Комбайн очисний ГШ200Б  призначений для механізованої  виїмки вугілля у складі очисних  комплексів 1МКД90, 2МКД90, 1КМТ, КМК98Д, КМ88, 1 МКД80, 2МКД80 і з індивідуальним кріпленням за наявності навісного устаткування з рейкою 1БСП.

Комбайн очисний ГШ200Б  працює в очисних забоях пологих і похилих пластів потужністю до 1,5 м, що посуваються по простяганню з кутами нахилу до 35°, а також по повстанню і падінню з кутами до 10°, при опірності вугілля різанню до 360 кН/м з номінальною напругою мережі 1100 В.

Комбайн ГШ200Б уніфікований з комбайном ГШ200В, РКУ.

 

Таблиця 1.1 – Технічні характеристики комбайна ГШ200Б

Параметр

Значення

Продуктивність, т/хв.

3,0-5,0

Сумарна номінальна потужність приводу комбайна, кВт

у тому числі: приводу виконавчого  органу

приводу подачі

226

220

26 (2*13)

Номінальна напруга, В

660; 1000

Виконавчий орган:

номінальний діаметр шнеків, мм

номінальне захоплення, мм

 

800

800;630

Максимальна робоча швидкість  подачі, м/мін

6

Тягове зусилля при  максимальній робочій швидкості  подачі, кН

250 (2; 125)

Максимальне зусилля подачі, кН

300 (2; 150)

Габаритні розміри, мм:

довжина по різцях шнеків

ширина з виконавчим органом 

висота корпусу в зоні кріплення

 

6800

1870;2040

690

Маса комбайна, кг

12500


 

Задана деталь входить  до складу лівого приводу і служить для передачі обертального моменту, є тілом обертання. Виготовлена із сталі 40ХН ГОСТ 4543-71. Маса деталі складає 4,45 кг.

На деталі присутні:

    • два шліцьових з’єднання d-6x28h8x34xd11x7d11
    • поверхня з різьбою М16-8g

Деталь підвергається  термічній обробці покращення 241…285 НВ, а також на окремих ділянках присутня обробка СВЧ1 41…56 HRCэ h 7,1 мм.

Механічна обробка деталі виконується з шорсткістю поверхні Rz40, Rz20, Ra2.5, загальна точність обробки  деталі Rz40.

На деталі контролюється  биття:

    • торцеве та радіальне – 0,04 мм відносно вісі «В»

Базою деталі являється вісь деталі, яка позначена літерою «В»

Деталь маркується шрифтом 6Пр-3 ГОСТ 26.020-80

 

    1. Аналіз конструкції деталі на технологічність 

 

Одним з важливих етапів проектування є відпрацювання конструкції деталі на технологічність. Метою цього етапу є виявлення можливості зниження собівартості і трудомісткості виготовлення без збитку для службового призначення деталі, за рахунок незначних змін в її конструкції.

Зараз розглянемо задану деталь ГШ200Б.04.02.012 ВАЛ

Для виготовлення валу необхідно  вибрати матеріал, що має підвищену  зносостійкість і високу твердість. Для цих цілей вибираємо конструкційну  леговану сталь марки 40ХН з наступним  проведенням термічної обробки.

В результаті якісної оцінки деталі на технологічність, можна зробити  наступні висновки:

1. Матеріал деталі - сталь  40ХН ГОСТ 4543-71 повністю відповідає  умовам експлуатації і вимогам  по міцності, зносостійкості, поверхневим  деформаціям.

2. Конструкція деталі  забезпечує достатню жорсткість  при механічній обробці на  металорізальному устаткуванні.

3. Деталь має елементи, зручні для закріплення заготівлі  при обробці (центрові отвори, шийки валу)

4. Форми поверхонь, що  підлягають обробці, не представляють  складнощів (в основному це поверхні обертання діаметром Ø25h12, Ø42-0,62); є можливість максимального використання стандартизованих і нормалізованих різальних і вимірювальних інструментів.

5. З точки зору забезпечення  заданої точності і шорсткості  поверхонь деталь не представляє складнощів в обробці (шорсткість обробки деталі Ra2.5, Rz20, а загальна шорсткість обробки Rz40).

 

На підставі якісного аналізу  на технологічність можна зробити  наступний висновок: деталь цілком технологічна, немає необхідності вносити  до її конструкції або використовуваного  матеріалу, які-небудь зміни.

 

    1. Фізико-механічні властивості матеріалу деталі. Хімічний склад

 

Задана деталь, ГШ200Б.04.02.012 Вал, виготовлена зі сталі 40ХН.

Марка:  сталь 40ХН

Замінник:  сталь 45ХН, сталь 45ХН, сталь 50ХН, сталь 40Х,

сталь 35ХГФ, сталь 40ХНР, сталь 40ХНМ

 

Класифікація: Сталь конструкційна легована. Хромонікелева

Застосування: осі, вали, шатуни, зубчасті колеса, вали екскаваторів, муфти, вали-шестерні, шпинделі, болти, важелі, штоки, циліндри і інші відповідальні навантажені деталі, що піддаються вібраційним і динамічним навантаженням, до яких пред'являються вимоги підвищеної міцності і в'язкості.

Таблиця 1.2 – Хімічний склад в % матеріалу 40ХН

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0.36-0.44

0.17-0.37

0.5-0.8

1-1.4

до 0.035

до 0.035

0.45-0.75

до 0.3


 

Температура критичних точок матеріалу 40ХН.

Ac1 = 735 , Ac3(Acm) = 768 , Ar3(Arcm) = 700 , Ar1 = 660 , Mn = 305

Таблиця 1.3 – Механічні властивості при Т=20oС матеріалу 40ХН .

Сортамент

Розмір

Напр.

sв2

sT3

d54

y5

KCU6

Термообр.

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

-

Пруток

ø 25

  

980

785

11

45

690

Загартування


 

Твердість матеріалу   40ХН   після відпалу  HB 10-1 = 207 МПа7

 

Таблиця 1.4 – Фізичні властивості матеріалу 40ХН .

Температура випробування, °С

20

100

200

300

400

500

Модуль нормальної пружності, Е, ГПа

200

          

Щільність, pn, кг/см3

7820

7800

7710

7840

7700

  

Коефіцієнт теплопровідності Вт/(м ·°С)

  

44

43

41

39

37


 

 

Таблиця 1.5 – Межа витривалості матеріалу 40ХН .

s-1, МПа

t-1, МПа

n

sB, МПа

s0,2, МПа

Термообробка, стан стали

490

294

  

980

780

НВ 300-320

441

274

  

880

690

НВ 270-300

392

235

  

780

570

НВ 200-240

314-392

  

1Е+7

  

790

Нормалізація. НВ 197.


 

 

 

 

 

Таблиця 1.6 – Прожарювання матеріалу 40ХН . Твердість HRCэ.

Відстань від торця, мм / HRC э

1.5

3

4.5

6

9

12

15

21

27

33

52.5-58.5

51.5-58.0

49.5-57

48-56

41.5-54.5

35.5-49

32.5-43.5

28-37.5

26.5-33.5

26-31.5

Кількість мартенсита %

Крит. диам. в воде

мм

Крит. диам. в масле мм

Крит. твердость

 HRCэ

50

60-112

37-76

44-47

90

40-89

18-56

50-53


 

Таблиця 1.7 – Технологические свойства материала 40ХН .

Зварюваність:

Важкозварювана8

Флокеночутливість:9

чутлива.

Схильність до відпускної крихкості:

схильна.





 

 

  1. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

 

    1. Визначення типу виробництва 

 

Тип виробництва по ГОСТ 3.1121-84 характеризується коефіцієнтом  закріплення операцій (КЗ.О.)

 

1 < КЗ.О. < 10  – масове і крупносерійне виробництво;

   10 < КЗ.О. < 20  – середньо серійне виробництво;

    20 < КЗ.О. < 40  – дрібносерійне виробництво;

         40 < КЗ.О.   – одиничне виробництво.

 

          Для наближеного визначення типу виробництва скористаємося таблицею 2.1.

 

Таблиця 2.1 – Залежність типу виробництва від обсягу річного випуску і маси деталі

 

 

Маса

деталі

кг

Тип виробництва

Одиничне

Дрібносерійне

Середньосерійне

Крупносерійне

Масове

Обсяг річного випуску деталей (N) шт.

< 1,0

<50

50…500

500…5000

5000…50000

>50000

1,0…2,5

<40

40…400

400…4000

4000…40000

>40000

2,5…5,0

<30

30…300

300…3000

3000…30000

>30000

5,0…10,0

<20

20…200

200…2000

2000…20000

>20000

>10,0

<10

10…100

100…1000

1000…10000

>10000


 

Оскільки маса деталі близько  4,45 кг і обсяг річного випуску деталей    N = 5000 штук, то орієнтовно для подальших розрахунків можна прийняти тип виробництва - крупносерійне.

 

 

 

 

 

Таблиця 2.2 – Організаційно-технічні  характеристики типу виробництва

 

Характеристики

Тип виробництва

Крупносерійне

Форма організації виробничого  процесу і КЗ.О.

Змінно потокова або групова, 1 < КЗ.О. < 10

Технологічні процеси: вид

Типові, групові і одиничні

Міра деталізації проектування

Операційні

Автоматизоване або неавтоматизоване

Побудова операцій

Диференціальна

Обробка багатомісна або  одномісна з безперервною або  роздільною установкою

Метод забезпечення точності

Базування без вивіряння  і з вивірянням, налаштування статичне по пробних деталях або комбіноване

Устаткування

Універсальне і спеціалізоване, верстати з ЧПУ, гнучкі модулі

Оснащення

Збірно-розбірні пристосування (СРП)

Спеціалізовані налагоджувальні пристосування (СНП)


 

Визначаємо партію деталей  для серійного типу виробництва 

за формулою

 шт  (2.1)

 

де N-річна програма випуску, шт.

t-кількість днів на  яку потрібно мати запас деталей  на складах, днів

Ф - кількість робочих  днів на рік, дні.

    1. Аналіз існуючого технологічного процесу

Існуючий технологічний  процес виготовлення деталі ГШ200Б.04.02.012 ВАЛ на машинобудівному підприємстві виглядає так:

№ оп.   Назва операції

000  Заготівельна

005  Фрезерно-центрувальна

010  Токарна

015  Токарна

020  Токарна

025   Токарна

030   Радіально-свердлувальна

035   Шліцефрезерна

040   Шліцефрезерна

045  Слюсарна

050   Мийна

055   Маркувальна

060  Контрольна

065  Термічна

070   Центрошліфувальна

075  Круглошліфувальна

080  Круглошліфувальна

085  Шліцешліфувальна

090  Шліцешліфувальна

095  Мийна

100  Контрольна

105  Консервація

Одиничне виробництво  характеризується широким асортиментом продукції і малим обсягом  випуску однакових виробів, що часто не повторюються. Особливості цього типу виробництва полягають в тому, що робочі місця не мають глибокої спеціалізації, застосовуються універсальне устаткування і технологічне оснащення, велика частина робітників має високу кваліфікацію, значний об'єм ручних складальних операцій, тут висока трудомісткість виробів і тривалий виробничий цикл їх виготовлення, значний обсяг незавершеного виробництва.

З даного ТП робимо висновок, що він підходить для одиничного типу виробництва, а не для крупносерійного, та він не дуже досконалий, виходячи з того, що зараз можна використовувати більш досконале обладнання на токарних операціях, яке буде більш ефективним, та буде сприяти зниженню собівартості одиниці продукції.

 

2.3 Вибір і обґрунтування методу  отримання заготівлі. Розрахунок розмірів заготівлі

Одним із основних принципів вибору методу отримання заготівлі є забезпечення максимального наближення її форми, розмірів і якості поверхні до аналогічних характеристик отримуваної деталі . В цьому випадку істотно скорочується витрата металу, об'єм механічної обробки і виробничий цикл виготовлення деталі. Проте при цьому в заготівельному виробництві збільшуються витрати на технологічне устаткування і оснащення, їх ремонт і обслуговування.

Вибір методу отримання заготівлі  повинен здійснюватися на основі технічного і економічного принципів. Відповідно до технічного принципу вибраний технологічний процес повинен повністю забезпечувати виконання усіх вимог  на виготовлення виробу. Відповідно до економічного принципу виготовлення заготівлі  слід вести з мінімальними виробничими  витратами. З декількох можливих методів отримання виробу за інших  рівних умов вибирають найбільш економічний, а при рівній економічності - найбільш продуктивний.

Основними  видами  заготівель  для деталей, що виготовляються з  металів і їх сплавів, являються:

а) сортовий матеріал, що виготовляється прокатом, волочінням і тому подібне  з чорних металів  і  кольорових  сплавів (прутки круглого, квадратного  і шестигранного перерізу,  труби,  плоский прокат - листи, смуги, стрічки).

б) відливання (литі заготівлі);

в) поковки і штампування.

З приведеного переліку вибираємо  метод отримання заготівлі – штампування та сортовий матеріал

Розраховуємо показники  для сортового матеріалу.

Для розрахунку обираємо прокат з діаметром перерізу 45 мм, виготовленого  зі сталі 40ХН ГОСТ 4543-71 за ГОСТом 2590-2006.

Так, як найбільший діаметр  деталі 42 мм, а з припусками по 5мм з кожної сторони він дорівнює 52 мм, то згідно з ГОСТом 2590-2006 беремо прокат діаметром 52. З цього ГОСТу бачимо, що маса профілю на 1м дорівнює 16,67 кг

Найбільшим лінійним розміром є 441 мм, з припусками 451 мм, і згідно з ГОСТом 2590-2006 беремо лінійний розмір збільшений у більшу сторону і кратний п'яти, тобто 455 мм.

Розрахуємо масу заготівлі

 

(2.2)

 

де Мпрок. – вага прокату на 1м довжини, кг;

l – довжина деталі в м.

 

 кг.

 

Тепер ми можемо розрахувати  коефіцієнт використання металу, у  разі того, коли використовується прокат.

 

(2.3)

 

де Мд – маса деталі, кг;

Мз – маса заготівлі, кг

В даному випадку використовується 58% металу заготівлі, що рентабельно  тільки для одиничного та малосерійному виробництві.

Розрахуємо показники  при використанні штампувальне устаткування

(Розрахунки виконуються  згідно з ГОСТ 7505-89)

Кривошипний горячештампувальний прес, закрите штампування

1. Початкові дані по  деталі

1.1. Матеріал - сталь 40ХН (за ГОСТом 4543-71)

1.2. Маса деталі – 4,45 кг

1.3 Кривошипний горячештампувальний прес, закрите штампування

2. Початкові дані для  розрахунку

2.1. Маса поковки (розрахункова) – 5,785 кг;

 

 

де  – розрахункова маса поковки, кг;

 – маса деталі, кг;

 – розрахунковий коефіцієнт, що встановлюється відповідно до додатка (табл. 20). Розрахунковий коефіцієнт Kр = 1,3

2.2. Клас точності – Т3 (додаток 1)

2.3. Група стали – М2  (табл. 1)

Середня масова доля вуглецю  в сталі 40ХН: 0,36-0,44 % С; сумарна масова доля легуючих елементів – 3,39 % (0,8 % Mn; 0,17 % Si; 0,45 % Cr; 0,3 % Cu, 1,4 Ni; 0.035% S; 0.035% P).

2.4. Міра складності – С1

Розміри фігури (циліндр), що описує поковку, мм:

D = діаметр – 44,94 (42 × 1,07);

H = довжина - 471,87 (441 × 1,07); (де 1,07 - коефіцієнт).

Маса фігури (розрахункова), що описує, - 5,51 кг;

 

Мп.р. : Мф = 5,785 : 5,853 = 0,98

10

2.5. Конфігурація поверхні  роз’ємну штампу - П (табл. 1).

2.6. Початковий індекс - 14 (табл. 12).

3. Припуски і ковальський напуск

3.1. Основні припуски на розміри (табл. 3), мм:

3.2. Додаткові припуски, що  враховують, :

- зміщення по поверхні роз'єму штампу 0,3 мм (табл. 4);

- вигнутість, відхилення від площинної і від прямолінійності 0,6 (табл. 5)

4. Розміри поковки і  їх відхилення, що допускаються, див. таблицю 2.3

4.1. Розміри поковки, мм: таблиця 2.3

4.2. Радіус закруглення зовнішніх кутів 2,0 мм (табл. 7).

4.3. Штампувальний ухил - 7° (табл. 18)

4.4. Відхилення розмірів (табл. 8), що допускаються, мм: див. таблицю 2.3

4.5. Допуск довжини стержня  6,0 мм - по п. 5.6.

4.6. Невказані граничні відхилення розмірів - по п. 5.5

4.7. Невказані допуски радіусів закруглення - по п. 5.23

4.8. Висота задирки, що  допускається, в площині роз’єму матриць 2,4 мм

4.9. Допускається висота  торцевої задирки 7,0 мм - по п. 5.11

4.10. Відхилення, що допускаються :

від площинної і від  прямолінійності 1,0 мм - по п. 5.16;

від вигнутості 0,6 мм (табл. 13)

4.11. Величина зміщення  по поверхні роз'єму штампу 0,8 мм (табл. 9)

4.12. Відхилення, що допускаються, штамп. ухилів - по п. 5.24 - (7 ± 1,7)°.

 

 

 

 

 

Таблиця 2.3. – Розміри заготівлі

Оброблювані розміри деталей

Шорсткість поверхонь

Основні припуски

Розрахункові розміри  поковки

Допуск відхилення розмірів

Розміри пакування

 

Rz40

1.8

  

+1,6

-0,9

  
 

Ra2.5

2.0

  

+1,6

-0,9

  
 

Rz40

2.0

  

+1,8

-1,0

  
 

Rz40

1.8

  

+1,6

-0,9

  
 

Rz20

2.0

  

+1,8

-1,0

  
 

Rz40

2.0

  

+1,8

-1,0

  
 

Rz40

2.7

  

+2,7

-1,3

  
 

Rz40

3.0

  

+3,0

-1,5

  

 

Коефіцієнт використання метала 

 

(2.3)

 

В даному випадку використовується 76,9% метала із заготівлі, що знаходитися в межах необхідного для деталей важких машин.

 

 

 

 

 

 

 

Оцінка вартості заготівлі

Собівартість заготівлі  при штамповці

 

××

 

де – базова вартість однієї тонни заготівель, грн;

 – відповідно маса заготівлі і деталі, кг;

– ціна 1 т відходів; грн.

 

××

 

 

Собівартість заготівлі при штамповці

 

,     (2.5)

 

де - базова вартість однієї тонни заготівель, грн;

 – коефіцієнти, залежні відповідно від класу точності, групи складності, маси, марки матеріалу і обсягу виробництва

 – маса відповідно заготівлі і деталі, кг;

– ціна 1 т відходів; грн.

Для цього виду визначаємо коефіцієнти:

Кт = 1;  

Кс = 0,75;  

Кв = 0,73;  

Км = 1;  

Кп = 1,15;

Ci = 13 385 грн;

Sвід. = 2500 грн.

 

Щоб визначити величину коефіцієнта  Кп, залежного від обсягу виробництва заготівель, необхідно спочатку встановити групу серійності відливань. По таблиці. 3.15 [1] при обсязі випуску заготівель 5000 шт., і масі штампування 5,785 кг, визначаємо групу серійності - 2. Тоді  Кп = 1,15. Підставляючи отримані дані у формулу отри маємо:

Підставляючи чисельні дані у формулу (2.5) отримаємо:

 

×

 

Економічний ефект при  зіставленні способів отримання  заготівель розраховується по формулі:

 

 грн.

 

Таким чином, з розрахунків  виходить, що економічний ефект при  використанні штамповки буде складати 241 тисячу 350 грн. тільки за перший рік, чого вистачить на те щоб покрити витрати на придбання необхідного обладнання для використання даного виду отримання заготівлі. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Розробка технологічного маршруту обробки деталі

Після аналізу існуючого  технологічного процесу, я дійшов висновку що він не економічний. У зв'язку з цим розробляємо новий технологічний  процес обробки деталі.

№ оп.   Назва операції

000  Заготівельна

005  Фрезерно-центрувальна

010  Токарна з ЧПК

015  Токарна з ЧПК

020  Токарна з ЧПК

025   Токарна з ЧПК

030   Різьбофрезерна

035   Шліцефрезерна

040   Шліцефрезерна

045  Слюсарна

050   Мийна

055   Маркувальна

060  Контрольна

065  Термічна

070   Центрошліфувальна

075  Круглошліфувальна

080  Круглошліфувальна

085  Шліцешліфувальна

090  Шліцешліфувальна

095  Мийна

100  Контрольна

105  Консервація

 

Новий розроблений технологічний  маршрут обробки деталі відповідайте крупносерійному типу виробництва, та у ньому впроваджене більш новітнє обладнання.

 

2.5 Вибір технологічних  баз

При розробці технологічних операцій потрібно особливу увагу приділити вибору баз для забезпечення точності обробки деталей і виконання технічних вимог креслення.

Бази повинні забезпечити  відсутність неприпустимих деформацій деталі, а також простоту конструкції  верстатного пристосування із зручною  установкою, кріпленням і зняттям  оброблюваної деталі.

У звідній таблиці приведемо  класифікацію технологічних баз  на усіх етапах виготовлення деталі

Рисунок 1. Технологічні базові поверхні деталі ГШ200Б.04.02.012 ВАЛ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця  2.5.1 – Вибір  технологічних баз

 

№ операції

Найменування операції

Базові поверхні

005

Фрезерно-центрувальна

  

010

Токарна з ЧПК

  

015

Токарна з ЧПК

  

020

Токарна з ЧПК

  

025

Токарна з ЧПК

  

030

Різьбофрезерна

  

035

Шліцефрезерна

  

040

Шліцефрезерна

  

070

Центрошліфувальна

  

075

Круглошліфувальна

  

080

Круглошліфувальна

  

085

Шліцешліфувальна

  

090

Шліцешліфувальна

  

 

 

 

 

 

1 СВЧ – струм високої частоти

2 Sв - Межа короткочасної міцності, [МПа]

3 sT - Межа пропорційності (межа плинності для залишкової деформації), [МПа]

Комбайн очисний ГШ200Б 📙 Курсовая → 🆔 104597

Комбайн очисний ГШ200Б 📙 Курсовая → 🆔 104597

Комбайн очисний ГШ200Б