Рисунок 4.8 - К расчёту точности обработки на токарном патроне

Результирующая погрешность обработки любой поверхности и заготовки с применением приспособления не должна превышать заданного допуска на данный геометрический параметр т е ? Т

где - результирующая (общая) погрешность обработки заданного геометрического параметра;

Т - допуск на геометрический параметр (на размер форму взаимное расположение поверхностей)

Анализ показывает что выполнение размера 278_-013 не зависит от приспособления а величина биения заготовки не более 018 мм зависит от точности её установки на трёхкулачковом самоцентрирующем рычажном патроне

Проверим обеспечение допуска на биение Т 018 мм

Погрешность операционного размера складывается из двух составляющих связанных с методом обработки и с установкой:

щ = щ₀ + щ_у.

Погрешность установки складывается из погрешностей базирования закрепления неточности приспособления:

В рассматриваемом случае патрон устанавливается по поверхности с 304_-016

Погрешность связанная с методом обработки щ₀ определяется жёсткостью технологической системы температурными деформациями износом инструмента Для рассматриваемого случая щ₀ = 001 мм

Погрешность базирования щ_б равна половине поля допуска размера 304_-016 Из рис 24 имеем: щ_б = 80 мкм = 008 мм

Рисунок 4.9 - К расчёту погрешности базирования

Для данного способа закрепления заготовки принимаем щ_з = 0

Погрешность приспособления щ_пр включает в себя погрешность изготовления щ_изг износа щ_и и погрешность установки приспособления щ_упр

В данном случае щ_упр = 0 так как патрон устанавливается без погрешностей

Погрешность изготовления патрона щ_изг есть биение опорной поверхности патрона относительно его базовых поверхностей Для данного случая в авиадвигателестроении щ_изг = 0015 мм

Износ приспособления оговаривается в технических требованиях на приспособление и применительно к патронам погрешность износа не превышает щ_и = 001 мм

Определим результирующую погрешность

Таким образом патрон трёхкулачковый самоцентрирующий рычажный обеспечивает заданную точность

4.73 Расчёт станочного приспособления на усилие закрепления

При точении поверхности заготовки закреплённой в трёхкулачковом патроне она может перемещаться вдоль кулачков под действием силы резания Р_о и провёртываться в кулачках под действием момента резания М (рис 25)

Рисунок 4.10 - Схема к определению величины зажимного усилия при точении поверхности заготовки на токарном станке

Необходимо приложить такое усилие зажима чтобы не было ни перемещения ни провёртывания заготовки относительно кулачков В зависимости от формы насечки на кулачках сопротивление перемещению и провёртыванию может быть различным так как при этом могут быть разными коэффициенты трения

В нашем случае коэффициенты трения при перемещении заготовки в кулачках вдоль оси и при провёртывании будут равны те f₁ = f₂ = f = 025

Силы трения между кулачком и заготовкой будут составлять при перемещении F₁=f₁Q при провёртывании F₂=f₂Q

Определим величину зажимного усилия при условии недопустимости перемещения заготовки в кулачках Пользуясь принятыми обозначениями и учитывая что у патрона три кулачка составим уравнение сил:

3F₁=P₀

где P₀-сила резания вызывающая осевое перемещение или сдвиг заготовки:

Подставив конкретные значения для составляющих силы резания из токарной операции 30 находим саму силу резания:

После подстановки значения F₁ и введения коэффициента К - коэффициент надёжности закрепления значение которого следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки (для получистовых этапов обработки рекомендуется принимать К=15…20) уравнение примет вид

3f₁Q=КP₀

Откуда

Теперь определим величину зажимного усилия при условии недопустимости провёртывания заготовки в кулачках Так как заготовка зажата в трёх кулачках уравнение моментов сил будет иметь следующий вид:

3F₂r = M

где r - радиус наружной цилиндрической поверхности заготовки на участке закрепления её в кулачках:

r =

М - момент силы резания:

М=Р_zr_обр=

После подстановки значения F₂ и введения коэффициента К уравнение примет вид

3f₂Qr = КМ

Из полученных двух значений усилия закрепления выбирают наибольшее те Q=102072 (H).

4.7.4 Расчет привода

Зная силу зажима Q, необходимо найти диаметр рабочей полости пневмоцилиндра Dмм:

где D₁ = 50мм - диаметр фланца;

p = 05 МПа - давление воздуха.

Рисунок 4.11 - Схема рабочей полости пневмоцилиндра

Подставив конкретные значения получаем:

Принимаем по справочнику [5 стр306] наименьший возможный диаметр: D=250 мм.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.2 Анализ экономичности двигателя

В качестве базового варианта для сравнения со спроектированным двигателем выберем турбовальный двигатель ТВ3-117.

Для того чтобы базовый и проектируемый двигатель можно было оценивать между собой, необходимо привести параметры двигателей в сопоставимые условия:

· эти двигатели предназначены для установок их на один тип вертолёта;

· число двигателей, устанавливаемых на один вертолёт, одинаково;

· время полёта вертолёта, а также программа полета одинаковы.

Для оценки проектируемого двигателя существует система показателей технического уровня и качества проектируемых изделий:

· показатели назначения (тяга, расход топлива, удельная масса, и т.д.);

· показатели надежности и долговечности (ресурс работы двигателя, межремонтный ресурс);

· показатели технологичности двигателя (производительность труда при эксплуатации и ремонте, затраты на ремонт);

· эргономические показатели, характеризующие удобства и безопасность труда;

· показатели стандартизации и унификации;

· экономические показатели, отражающие затраты на разработку, изготовление и эксплуатация изделия, а также экономическую эффективность эксплуатации.

Сравнение основных параметров спроектированного двигателя и его прототипа приведено в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Исходные данные

Основными показателями при оценке сравнительной эффективности являются приведенные затраты. Приведенные затраты представляют собой сумму себестоимости выполняемых работ и нормативной прибыли, рассчитываемой от вложенного капитала.

Приведенные затраты могут рассчитываться как объем работ на один час налета, так и на единицу работы:

3^N=C^N_TEXH+K, 3^N_УД= C^N_{TEXH. ИЗД}+K_УД•Е_Н

C^N_TEXH - себестоимость годового объема работ;

C^N_{TEXH. ИЗД} - себестоимость работ на единицу продукции;

Е_Н - нормативный коэффициент экономической эффективности;

K - капитальные вложения;

K_УД - удельные капитальные вложения.

Определение себестоимости:

Расчет себестоимости ведем по формуле:

С=С_{ДВ. АМ.Ч}+С_{ДВ. ТО. Ч}+С_Т.Ч

С_{ДВ. АМ.Ч} - амортизация одного двигателя;

С_{ДВ. ТО. Ч} - расход по техническому обслуживанию одного двигателя;

С_Т.Ч - затраты на расход топлива

Определение капитальных вложений.

Расчет капитальных вложений ведем по формуле:

Т_Г - среднегодовой налет часов на одном самолете данного типа;

З_Р.ДВ. - нормативный коэффициент приведения разновременных затрат;

Т _Р.ДВ. - период опережения затрат на опытно-конструкторские разработки;

Т _Р.ДВ.= 5 лет

Ц_ДВ - цена двигателя;

К_ОБ - коэффициент оборотного фонда двигателя в эксплуатации;

Е=0,1

Цена двигателя зависит от его назначения, тяги, веса и общей серийности производства двигателей данного типа на одном предприятии, ресурса и поколения двигателя. Стандартным методом цену двигателей определяют на основе их удельной стоимости:

Цена базового двигателя: Ц _Б.ДВ = 2500000 грн

Цену нового двигателя определяем по формуле:

Ц _Н.ДВ = Ц _Б.ДВ (N_Н/N_Б)^з

N_Н - значение тяги нового двигателя;

N_Б - значение тяги базового двигателя;

з - коэффициент торможения цены, з=0,8

Ц_ндв = 2500000 (2182/1635)^0,8 = 3150000

Затраты на опытно-конструкторские работы, связанные с разработкой данного типа самолета, двигателя, определяют на основе статистических данных по отдельной методике. При укрупненных расчетах затраты на ОКР по новому двигателю составляют 5-20% от затрат в серийном производстве двигателя.

Определим затраты на опытно-конструктивные работы по созданию двигателя:

З_Б.Р.ДВ=0 грн.

б = 0,5 - коэффициент, учитывающий степень новизны двигателя;

з_Г=2 - количество двигателей на вертолете;

л=1 - коэффициент, показывающий отношение суммы числа установленных на вертолете и находящихся в обороте двигателей, к числу установленных двигателей;

С_р.дв - затраты на создание двигателя:

С_р.дв=УСР_Д•Р_Н•af

af - коэффициент, учитывающий степень преемственности конструкции;

af=1,814-2,557•f+3,794•f²-2.966•f³, где f =0,5 - степень преемственности;

af=1,814-2,557•0,5+3,794•0,5²-2.966•0,5³=1,113

УСР_Д - стандартная удельная стоимость разработки,

УСР_Д=22,086-2,055•Р_Н+1,1453•Р_Н²-0,0002943 Р_Н³,

УСР_Д=22,086-2,055-125.5+ 1,1453-125.5² - 0,0002943-125.5³ =17221 грн

Определим

С_р.дв=17221•125,5•1,113=2405455 грн.

Определим

, грн.

Коэффициент оборотных фондов рассчитываем по выражению:

К_ОБ=0,17•0,29•Т_Г/Т_РМ

Т_РМ = 500ч - межремонтный ресурс двигателя;

Т_Г = 1000ч - годовая наработка двигателя

К_ОБ = 0,17•0,29•1000/500=0,099

Определим капитальные дополнительные вложения приходящегося на один час работы двигателя:

грн/час

грн/час

Определим себестоимость работы базового и проектируемого двигателя. Для этого сначала определим амортизацию одного двигателя:

Т_ам.дв =1500 часов - амортизационный ресурс двигателя;

г_к.р.дв =0,3 - коэффициент отношения одного капитального ремонта к цене двигателя

n_к.р.дв=2 - количество ремонтируемых двигателей

грн/ч

грн/ч

Определим расходы, связанные с техническим обслуживанием одного двигателя:

грн/час

грн/час

Определим затраты на часовой расход топлива:

С_Т.Ч.=Ц_М•С_УД•Р_ДВ

Ц_м - стоимость 1кг топлива (керосин марки Т1 по состоянию на 18.01.2009 на российском рынке нефтепродуктов составляет около 1000 USD/T):

8 грн/кг - среднепоясная цена авиакеросина;

С_УД - расход топлива одного двигателя;

С=С_УД•N_e=0,313•1635=512 кг/ч (двигатель-прототип)

С=С_УД•N_e=0,28•2185=612 кг/ч (спроектированный двигатель)

С_Б.т.ч.=8•512=4096 грн/ч

С_н.т.ч.=8•612=4896 грн/ч

Тогда окончательно получаем:

С_Б=1042+4096+13,66=5151,66 грн/ч

С_н=1313+4896+14=6223 грн/ч

Определим приведенные затраты:

З_Б=5151,66+0,1•2192=5370,86 грн/ч

З_Б=6223+0,1•2767=6499,7 грн/ч

Определение себестоимости.

Расчет удельной себестоимости ведем по формуле:

грн/ч*кВт

грн/ч*кВт

Определение капитальных вложений.

Расчет удельных капитальных вложений ведем по формуле:

К_Б.УД=2192/1635=1,34 грн/ч*кВт

К_Н.УД=2767/2185=1,27 грн/ч*кВт

Определим удельные приведенные затраты:

З_Б.УД=1,34+0,1•10=2,34 грн/ч*кВт

З_Б.УД=1,27+0,1•10=2,27 грн/ч*кВт

Таблица 5.2

Результаты расчетов

Вывод

В ходе разработки экономической части был проведен сравнительный расчет двигателя-прототипа и проектируемого двигателя. Для проектирования нового двигателя были заданы следующие параметры Т_г^*=1253К, р_к^*=9,95, С_{е уд}=0,28 кг/кВт*час, G_в=8,6 кг/с, которые выше чем у двигателя-прототипа Т_г^*=1200К, р_к^*=9,5, С_{е уд}=0,313 кг/кВт*час, G_в=9 кг/с. Это положительно отразилось на мощности проектируемого двигателя N_e=2182 кВт, при мощности двигателя-прототипа N_e=1635кВт. Есть и отрицательные моменты: увеличились габаритные размеры, увеличилась масса двигателя.

При сравнительном расчете были получены данные: цена двигателя увеличилась с 25•10⁵ грн. до 31,5•10⁵грн., себестоимость работы нового двигателя увеличилась с 1042грн/час до 1313 грн/час, удельная себестоимость снизилась с 3,15 грн/кВт до

2,84 грн/кВт, снизились удельные капитальные вложения с 1,34 грн/кВт до

1,27 грн/кВт и удельные приведенные затраты уменьшились с 2,34 грн/кВт до

2,27 грн/кВт. При ресурсе двигателя 20000 часов - экономическая выгода внедрения нового двигателя составит 1400грн.

6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1 Анализ опасных и вредных факторов испытательного цеха

Испытательный цех находится в отдельном здании на территории производственного комплекса. Основная задача деятельности испытательного цеха: съем диагностических характеристик с двигателя и их анализ при помощи современного оборудования. Численность персонала -25 человек. Используемое оборудование: испытательный стенд, контрольно измерительные приборы, специальные приборы, ЭВМ, принтеры, проектор.

Для данного помещения характерны следующие опасные и вредные факторы:

Запыленность: обусловлена положением здания цеха (рядом пустырь), а также вибрациями от двигателя, которые могут поднимать мелкие частицы пыли с пола, стен и потолка.

Для снижения действия этого вредного фактора необходимо использовать систему вентиляции с пылевыми фильтрами. Высокий уровень шума исходит от работающего двигателя и может достигать 100 дБ.

Необходимо установить звукопоглощающую стенку между испытательным стендом и остальной частью цеха. Людям, работающим непосредственно на стенде во время работы двигателя выдать защитные наушники или беруши, а при необходимости и защитный комбинезон.

Опасность получения механической травмы: испытательный стенд находится на высоте 1,5 метра от уровня пола, различные датчики и приборы соединяются множеством временных проводов, которые лежат непосредственно на полу или висят в воздухе.

Установить защитные ограждения и повесить настенные держатели для проводки так чтобы вся временная проводка располагалась вне зоны работы персонала.

Наличие в воздухе вредных веществ: горение топлива в двигателе сопровождается выбросом вредных газов.

Необходимо установить систему отвода отработанных газов в атмосферу с фильтрами для вредных веществ.

Опасность поражения электрическим током: в цеху используется много электрооборудования и проводки.

Тщательно контролировать изоляцию проводки перед каждым испытанием двигателя, установить системы заземления и зануления.

Наиболее опасным вредным фактором для данного помещения является опасность поражения электрическим током.

6.2 Расчет сопротивления заземляющих устройств в испытательном боксе

Основным источником попадания человека под напряжение является незаземленный корпус пульта управления или электрооборудование в испытательном боксе.

Расчет защитного заземления состоит в определении типа, количества, размеров и взаимного расположения заземлителей, размеров соединительной полосы, а также величины сопротивления растеканию тока заземляющего устройства.

Сопротивление заземлителей определяется по формуле:

,

где R_x - сопротивление заземляющего устройства;

U - напряжение на заземляющее устройство;

I - ток, протекающей через заземляющее устройство;

Выбираем следующие исходные данные для расчета:

тип грунта - чернозем;

вид заземления -- у поверхности;

тип, размеры расположение заземлителя - контурный, 0.05x2.5 (м);

предварительное количество заземлителей n - 25.

Рабочее напряжение заземляемой установки U_p - 380 В.

Определяем расчетное удельное электрическое сопротивление выбранного грунта с учетом климатического коэффициента:

с_расч=с_изм•ш

где с_изм - удельное электрическое сопротивление грунта, Ом*м, т.к. грунт - чернозем, то с_изм =30 Ом*м, а расчетный климатический коэффициент удельного сопротивления грунта ш =1,2.

с_расч=с_изм•ш=30•1,2=36 Ом*м.

Сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя (стальной трубы)R_тр, с учетом расчетного удельного электрического сопротивления грунта с_расч.

Заземлитель расположен у поверхности грунта:

,

где l_тр - длина заземлителя, м; d - диаметр заземлителя, м.

Уточняем число вертикальных заземлителей (стальных труб) с учетом

коэффициента использования з_тр:

R_з - нормативная величина сопротивления защитного заземлителя, Ом;

з_тр - коэффициент использования заземлителей (табличная величина).

Определяем длину соединительной полосы для заземлителей расположенных в ряд по формуле:

l_n=1.05•б•(n-1)

где б - расстояние между заземлителями, м; n - уточненное количество заземлителей

l_n=1.05•1•(8-1)=7,35 м

Дальше определяем сопротивление растеканию тока соединительной стальной полосы расположенной на поверхности грунта:

где 1_n - длина полосы, м; b - ширина полосы, м.

Сопротивление растеканию тока соединительной стальной полосы равно

Ом

Определяем общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства по формуле:

где з_n- коэффициент использования соединительной полосы равный 0,67 при количестве труб - 8

=1.4 Ом

Расчетное общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства находиться в пределах допустимых значений, для электроустановок напряжением до 1000 В, т.к R_зу=1,4 Ом < R₃=4 Ом. Из этого следует, что значение R_зу можно повысить за счет увеличения диаметра трубы заземлителя, длины трубы и др. показателей.

Вывод: результаты расчета сопротивления заземляющего устройства в испытательном боксе показали, что двигатель с учетом принятых мер по повышению заземления электрооборудования будет удовлетворять нормам ИКАО и АП-36 по электробезопасности на испытаниях и требованию санитарных норм по заземлению приборов, кабелей в кабине самолета, в том числе, применение специальных устройств по повышению электробезопасности приборов в кабине экипажа.

6.3 Анализ возможных чрезвычайных ситуаций на территории испытательного бокса

Наиболее вероятной чрезвычайной ситуацией является в испытательном боксе двигателя это пожар, так как двигатель работает при больших давлениях. Возможна не герметичность в присоединительных патрубках и возгорание керосина.

6.4 Мероприятия по эффективной ликвидации вероятных ЧС (при пожарах)

При организации и проектировании производства, учитывая особенности выпускаемой продукции, то, насколько она опасна, необходимо определить расположение испытательных боксов и цехов, работающих с взрывоопасными веществами, на территории предприятия.

Необходимо заранее проработать вероятностные планы действий в случае возникновения ЧС:

Провести эвакуацию рабочих, согласно разработанного плана;

Вызвать пожарных;

Освободить подъезды к зданию, для свободного доступа к зданиям средств пожаротушения;

Локализовать источник возгорания.

6.5 Определение и отображение расположения форм и геометрии зон пожара

Расчет проводим относительно испытательного бокса в случае пожара, возникшего в результате возгорания двигателя.

Предположим, что тепловая энергия выделяется в зоне горения первичного пожара равномерно на протяжении всего времени выгорания запасов ГСМ, так как светлое излучение пожара придает около 50% тепловой энергии. Определим зону возможного пожара:

где Q=50 кг - масса остаточных запасов ГСМ(противопожарная система блокирует подачу топлива при разгерметизации);

H_t=47*106 Дж/кг - теплота сгорания;

J_c=10*103 Вт/м² - плотность потока мощности светового излучения при

отдельных пожарах;

J_c>30*10 Вт/м² - плотность потока мощности светового излучения при

сплошных пожарах;

Т_гор - время горения, Т=Н/V, где

H=10мм - толщина лужи;

V=0,05 - скорость выгорания

Т=50/0,05=1000с

м

м

Рисунок 6.1 Геометрия зон пожара

Вывод: В результате возгорания двигателя при его испытании ущерб составляет 10² - 10³ грн., погибших нет; пострадавшие могут быть; нарушение условий жизни около 10 человек

Размещено на Allbest.ru