abrasiiv lÕikeseade - eprints.tktk.eeeprints.tktk.ee/1192/1/lÕputÖÖ_henry_lepik_mi81.pdf ·...
TRANSCRIPT
Henry Lepik
ABRASIIV LÕIKESEADE
PINDKARASTATUD
ÜMARMATERJALI LÕIKAMISEKS
LÕPUTÖÖ
Mehaanikateaduskond
Masinaehituse eriala
Tallinn 2015
Mina,
…………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………...…,
tõendan, et lõputöö on minu kirjutatud. Töö koostamisel kasutatud teiste autorite, sh juhendaja
teostele on viidatud õiguspäraselt.
Kõik isiklikud ja varalised autoriõigused käesoleva lõputöö osas kuuluvad autorile ainuisikuliselt
ning need on kaitstud autoriõiguse seadusega.
Lõputöö autor
…………………………………………………………………………………………………………
Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev
…………………………………………………………………………………………………………
Üliõpilase kood 110820383
Õpperühm MI71/81
Lõputöö vastab sellele püstitatud kehtivatele nõuetele ja tingimustele.
Juhendajad
…………………………………………………………………………………………………………
Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev
…………………………………………………………………………………………………………
Konsultandid
…………………………………………………………………………………………………………
Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev
…………………………………………………………………………………………………………
Kaitsmisele lubatud „…………“…………………………..20….a.
.............................................. teaduskonna dekaan …………………………………………..
Teaduskonna nimetus Nimi ja allkiri
3
SISUKORD
SISSEJUHATUS .................................................................................................................................. 4
1. TURUL OLEVATE TOODETE VÕRDLUS .............................................................................. 6
2. LÕIKESEADME KONSTRUKTSIOONI KIRJELDUS JA KOMPONENTIDE VALIK ......... 8
2.1. Hetkemeetod lõikamisel ........................................................................................................ 8
2.2. Elektrimootor ja reduktor ...................................................................................................... 9
2.3. Tugirullid ............................................................................................................................. 11
2.4. Tugirullide lineaarsiinid ...................................................................................................... 12
2.5. Jõuülekande juhtsiinid ......................................................................................................... 14
2.6. Lõikeseade ........................................................................................................................... 16
3. KRIITILISTE KOMPONENTIDE TUGEVUSARVUTUSED ................................................. 18
3.1. Spindli konsool tala arvutus ................................................................................................ 18
3.2. Raami kontrollarvutus läbipaindele ..................................................................................... 19
3.3. Raami tala keevise kontrollarvutus ...................................................................................... 21
3.4. Raami fikseerimine aluspinda ............................................................................................. 23
4. MAJANDUSLIK OSA ............................................................................................................... 24
4.1. Vajalike materjalide kulu ..................................................................................................... 24
4.2. Komponentide maksumus ................................................................................................... 25
4.3. Toote omahinna kalkulatsioon............................................................................................. 26
4.4. Seadme tasuvusaeg .............................................................................................................. 26
5. TÖÖTERVISHOIU JA TÖÖOHUTUS NÕUDED .................................................................... 28
KOKKUVÕTE ................................................................................................................................... 29
SUMMARY ....................................................................................................................................... 30
VIIDATUD ALLIKAD ...................................................................................................................... 31
LISAD ................................................................................................................................................ 33
4
SISSEJUHATUS
Käesoleva lõputöö eesmärgiks on konstrueerida abrasiivlõike seade pindkarastatud ümarmaterjali
lõikamiseks. Lõikeseade peab olema võimeline lõikama kuni kuue meetri pikkuseid toorikuid,
materjali läbimõõt lõikeraami kasutamisel jääb 30 – 120 mm vahemikku, tooriku pöörlev liikumine
20±3 p/min ja lõikeseadme vaba liikumine kuue meetri ulatuses vastavalt etteantud mõõdule. Seadme
orienteeruvaks hinnaks on arvestatud 4500 €, mille piiridesse tuleb jääda komponentide valikus ja
ehitustööde mahukuses.
Projekteeritav seade on mõeldud sisseseadeks uude tootmis- ja büroohoonesse, et kiirendada ja
mugavdada materjali lõikamist ja klientide teenindamist. Ettevõtte jätkusuutlikuse ja
konkurentsivõime seisukohalt on tootlikkus ja tööviljakus ning innovatsiooniprotsessi kiirendamine
äärmiselt olulised. Tootmise või müügi edendamiseks mõeldud abiseadme või –tegevuse
kasutuselevõtt tagab toote parema kvaliteedi ja tõhususe [1, pp. 17-18].
Ülesande püstitus tuleb ettevõtte osaühing Varson Pärnu poolt, kelle tegevusvaldkonnad on
põllumajanduslike tagavaraosade müük (laagrid, ketid, ketirattad, rihmad, rihmarattad jne.),
hüdraulika komponentide müük ja hooldus. Samuti kuulub ettevõtte müügiartiklite hulka
pindkarastatud kalibreeritud ümarmaterjal, mida kasutatakse n-ö sõrme materjalina liigendsõlmedes
(Sele 1.).
Sele 1. Liigendsõrm raskeveokites
5
Varson Pärnu on üks kolmest osakonnast Tallinna ja Tartu omade kõrval, kes samuti müüvad antud
materjali, kuid tükeldamine ja pakkimine toimub Pärnu esinduses. Selletõttu on suurenenud ka
müügimahud ja endine käsitsi lõikamise meetod ei suuda enam mahte täita.
Antud töös keskendutakse ainult kalibreeritud pindkarastatud materjali lõikamisele, kuid antud
seadmega saab lõigata ka teisi ümarmaterjale. Pindkarastatud lineaarvõll on ettevõtte sortimendis
2011. a algusest, ning mille müük on kasvanud pea iga aastaga 1,5 korda (Sele 2). Projekteeritav
seade peaks vähendama suurenenud nõudluse kasvuga kaasnevat rasket ja aeganõudvat lõikamist.
Sele 2. Aastane müügimaht, tonnides.
Töö on jagatud järgnevateks osadeks:
1. Sissejuhatus
2. Analoogsete toodete võrdlus ja analüüs
3. Konstruktsiooni kirjeldus ja lõikeseadme komponentide valik
4. Tugevusarvutused kriitilistele komponentidele
5. Majanduslik osa – omahinna kalkulatsioon
6. Tööohutus
7. Kokkuvõte
3,12
5,66
7,85 8,10
2,06
2011 2012 2013 2014 2015 1 KVART
Ko
gus,
t
6
1. TURUL OLEVATE TOODETE VÕRDLUS
Turul pakutavate toodete valikus on võimalik leida palju erinevaid alternatiivseid lõikeseadmeid
projekteeritavale. Kuna toormaterjal on pindkarastatud 60 ± 2 HRC ei ole võimeline lint- ega
ketassaag antud materjali lõikama. Selles peatükis võrreldakse ja kaalutakse erinevate lõikeriistade
otstarbelikkust, kasutusmugavust ja hinda oma seadmega.
1. Käsitsi lõikamine:
Kõige lihtsam ja odavam viis antud materjali tükeldamiseks on kasutada elektrilist nurklihvijat.
Selletõttu on ka hetkel kasutusel MILWAUKEE kahekäeline nurklihvija [2] (Sele 3).
Eelised:
odav
Puudused:
aeganõudev
keeruline lõigata pikka ja suure läbimõõduga
toorikut
kõrgenenud vigastuse oht
Sele 3. Milwaukee nurklihvija AG21-230
Tabel 1
Milwaukee nurklihvija spetsifikatsioon
Võimsus, W 2200
Lõikeketta läbimõõt, mm 230
Koormuseta pöördesagedus, p/min 6600
Lõikesügavus, mm 68
Mass, kg 5,1
Hind, € 189
7
2. Labori täpislõikeseade:
Teisena ja kallima variandina on võimalik soetada labori töödeks mõeldud abrasiivlõikeseade (Sele
4) [3]. Antud seade on eeskätt mõeldud labori töödes kasutatavate materjalide lõikamiseks.
Eelised:
täpne ja puhas lõikepind
vesijahutus, mis pikendab lõikeketta eluiga
Puudused:
võimaldab lõigata maksimaalselt 110 mm läbimõõduga
toorikut (vajalik maksimaalne 120 mm)
seadmele on vaja ehitada mõlemale poole lisaraam
pikema lati toetamiseks
Tabel 2
Extec Labcut 350F karakteristikud
Võimsus, W 3800
Lõikeketta läbimõõt, mm kuni 350
Pöördesagedus, p/min 1000-4000
Maksimaalne tooriku läbimõõt, mm 110 ( 305 ketta puhul)
Mass, kg 225
Hind, € ~25 000
Sele 4. Extec Labcut 350F
8
2. LÕIKESEADME KONSTRUKTSIOONI KIRJELDUS JA
KOMPONENTIDE VALIK
Käesolevas peatükis antakse ülevaade lõikeseadme tööst ja ülesehitusest. Millised komponendid
valitakse ja kuidas need seadmes tööle hakkavad. Lõikeseade koosneb kokku viiest alamkoostust,
mis on järgnevates peatükkides lahti seletatud. Konstruktsiooni kinemaatikast annab ülevaate
kinemaatiline skeem (Sele 5.). Positsioonidel 1-6 asuvad järgnevad komponendid: 1) elektrimootor
2) tigureduktor 3) laagripukk 4) isetsentreeruv kolmepakiline padrun 5) lõikepea 6) liigutavad
tugirullid.
Sele 5. Kinemaatiline skeem
2.1. Hetkemeetod lõikamisel
Hetkel toimub materjali tükeldamine käsitsi ja ilma spetsiaalse lõikealuse või rakistuseta. Vastava
läbimõõduga toorik veetakse laost välja ja märgitakse ümberingi joon, mis pidi tööline nurklihvijaga
pikkuse välja lõikab. Suurematel läbimõõtudel (>40 mm) on vajalik materjali vahepealne pööramine,
kuna suurenenud lõikepind ketta ja materjali vahel tekitab hõõrdumist ja sellest tulenevalt materjali
kuumenemist ja liigkarastumist. Otspinna karastumine ei ole edaspidisel lõikamisel ega töötlemisel
hea, kuna raskendab materjali lõikeomadusi. Samuti ummistub lõikeketas ja tema lõikevõime
väheneb drastiliselt.
Kõik kirjeldatud takistused teevad lõikemise raskeks ja aeganõudvaks. Läbimõõdu suurenemisega
50mm 70mm peale suureneb lõikamiseaeg ~2 korda. Järgnev normeerimise tabel (Tabel 3) annab
9
ülevaate materjali lõikamisele ja lõikamiseks ettevalmistamisele kuluva aja. Lõikamist sooritab üks
tööline.
Tabel 3
Aegade normeerimine
Läbimõõt Ø, mm Kuluv aeg, min
30 4
40 6
50 8
60 11
70 15
80 20
90 29
2.2. Elektrimootor ja reduktor
Elektrimootor ja reduktor valitakse põhinedes etteantud pöörlemissagedusele 𝑛2 = 20 ± 3 𝑝/𝑚𝑖𝑛.
Samuti on oluliseks antud komponentide kaal ja kabariitmõõtmed. Kuna seadme kinnituspakid
peavad olema liigutatavad üles-alla, ei tohiks olla reduktori ja elektrimootori seeria liiga suur. Leian
algselt valitud komponentide sobivuse, milleks on tootjalt Motovario NMRV-050 [4] tüüpi
tigureduktori, millele kinnitub elektrimootor 71C6 B5 flantsiga. Elektrimootori nominaalne
pöörlemissagedus 𝑛1 = 880 𝑝/𝑚𝑖𝑛, tigureduktori ülekandearv on 𝑖 = 50.
1. Kontrollin valitud komponentide sobivust valemiga (1) [5, p. 299].
𝑖 =𝑛1
𝑛2→ 𝑛2 =
𝑛1
𝑖=
880
50≅ 18 𝑝/𝑚𝑖𝑛 (1)
Valitud tigureduktor ja elektrimootor tagavad lubatud pöörlemissageduse.
2. Leian maksimaalsete tingimuste juures laagris tekkiva hõõrdemomendi 𝑀ℎ [𝑁𝑚𝑚] (2)
[6, p. 385]:
Maksimaalne tingimus on 120 mm läbimõõduga 6 meetrine terasvõll kogumassiga 532 kg.
𝑀ℎ = 𝐹𝑟𝑓𝑟 = 653 ∗ 17,5 ∗ 0,002 ≈ 23 𝑁𝑚𝑚 (2)
10
kus 𝑄 − 𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑙𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑙𝑑𝑢𝑣 𝑘𝑜𝑜𝑟𝑚𝑢𝑠 𝑁 (3);
𝑟 − 𝑣õ𝑙𝑙𝑖 𝑟𝑎𝑎𝑑𝑖𝑢𝑠 𝑚𝑚;
𝑓𝑟 − 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑡𝑠𝑒𝑒𝑟𝑖𝑡𝑢𝑑 ℎõõ𝑟𝑑𝑒𝑡𝑒𝑔𝑢𝑟 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑎𝑙𝑢𝑢𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑠 (𝑘𝑜𝑔𝑒𝑚𝑢𝑠𝑙𝑖𝑘).
3. Laagrile avalduv koormus 𝐹 [𝑁] on leitav valemiga (3) [5, p. 36]:
𝐹 =
𝑚 ∗ 𝑔
8=
532 ∗ 9,81
8= 653 𝑁
(3)
kus 𝑚 − 𝑡𝑜𝑜𝑟𝑖𝑘𝑢 𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑘𝑔;
𝑔 − 𝑟𝑎𝑠𝑘𝑢𝑠𝑘𝑖𝑖𝑟𝑒𝑛𝑑𝑢𝑠 𝑚
𝑠2.
Võlli pöörlema ajamiseks on vaja ületada kõikide tugilaagrite hõõrdemoment. Kaheksa tugilaagri
hõõrdemoment on leitav järgnevalt:
𝑀 = 8 ∗ 𝑀ℎ = 8 ∗ 228 = 1824 𝑁𝑚𝑚
Reduktori väljavõtu võllist tulev moment on arvutatav, kuna elektrimootori nominaalne
väändemoment (Tabel 5) on 𝑀1 = 4 𝑁𝑚, siis vastavalt jõumomendile ülekandes [5, p. 37] leiame
väljundvõllist saadava momendi 𝑀2 [𝑁𝑚] valemiga (4).
𝑀2 = 𝑖 ∗ 𝑀1 ∗ 𝜇 = 50 ∗ 4 ∗ 0,64 = 128 𝑁𝑚 (4)
kus 𝜇 − 𝑡𝑖𝑔𝑢𝑟𝑒𝑑𝑢𝑘𝑡𝑜𝑟𝑖 𝑘𝑎𝑠𝑢𝑡𝑒𝑔𝑢𝑟 [4].
Tabel 3
Tigureduktori spetsifikatsioon
Tabel 4
Ülekande suhe 1:50
Väljundvõll, mm Ø25
Maksimaalne väändemoment, Nm 88
Gabariit mõõtmed (L x P x K), mm 137 x 254 x 188
Mass, kg 3,7
Sele 6. Tigureduktor NMRV-050
11
Elektrimootori spetsifikatsioon
Võimsus, kW 0,37
Nominaalne pöörlemissagedus,
p/min 880
Väljundvõll, mm 14 mm
Nominaalne väändemoment, Nm 4
Toitevool, V 400
Gabariit mõõtmed (L x P x K), mm 80 x 207 x 157
Mass, kg 6,8
2.3. Tugirullid
Toorikut toetavad lineaarsiinidel liigutatavad tugirullide paarid. Tugirullid koosnevad kahe tugiplaadi
vahel olevast sfäärilisest laagrist 1726307-2RS1 [7], mis on paigaldatud treitud võllile istuga H6/j6.
Laagri vahetatavus tagatakse eemaldatava võllimutriga KM6 Nylock, mis on iselukustuv. Antud
tugirulle on projekteeritud 4 paari. Rullide puhul on oluline, et nad peaksid vastu projekteeritavatele
režiimidele.
Sele 8. Tugirulli eskiis
1. Arvutan valitud laagri eluea 𝐿10ℎ [ℎ] (5) antud parameetrite juures [8, p. 48]:
𝐿10ℎ = 𝑎1𝑎23
106
60𝑛(
𝐶
𝐹)
𝑚
= 1 ∗ 0,75 ∗106
60 ∗ 18∗ (
33200
652)
3
= 91687255 ℎ (5)
kus 𝑎1 − 𝑡õ𝑟𝑔𝑒𝑡𝑒 𝑡õ𝑒𝑛ä𝑜𝑠𝑢𝑠𝑡 𝑎𝑟𝑣𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑎𝑣 𝑡𝑒𝑔𝑢𝑟. 𝐿𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖 𝑡õ𝑟𝑔𝑒𝑡𝑒𝑡𝑎 𝑡öö𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠𝑒𝑙 𝑎1 = 1;
𝑎23 − 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑙𝑖 𝑘𝑣𝑎𝑙𝑖𝑡𝑒𝑒𝑡𝑖 𝑗𝑎 𝑒𝑘𝑠𝑝𝑙𝑢𝑎𝑡𝑎𝑡𝑠𝑖𝑜𝑜𝑛𝑖𝑡𝑖𝑛𝑔𝑖𝑚𝑢𝑠𝑖 𝑎𝑟𝑣𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑎𝑣 𝑡𝑒𝑔𝑢𝑟. 𝑇𝑎𝑣𝑎𝑙𝑖𝑠𝑡𝑒
𝑡öö𝑡𝑖𝑛𝑔𝑖𝑚𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑘𝑜𝑟𝑟𝑎𝑙 𝑣õ𝑒𝑡𝑎𝑘𝑠𝑒 𝑘𝑢𝑢𝑙𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑡𝑒 𝑗𝑎𝑜𝑘𝑠 𝑎23 = 0,7 … 0,8;
Sele 7. Elektrimootor 71C6
12
𝑛 − 𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖 𝑝öö𝑟𝑙𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒𝑑𝑢𝑠 𝑝/ min (𝑣𝑡. 𝑝𝑡. 2.3) ;
𝐶 − 𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖 𝑑ü𝑛𝑎𝑎𝑚𝑖𝑙𝑖𝑛𝑒 𝑘𝑜𝑜𝑟𝑚𝑢𝑠 𝑁;
𝐹 − 𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑙𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑙𝑑𝑢𝑣 𝑘𝑜𝑜𝑟𝑚𝑢𝑠 𝑁;
𝑚 − 𝑎𝑠𝑡𝑚𝑒𝑛ä𝑖𝑡𝑎𝑗𝑎. 𝑚 = 3 𝑘𝑢𝑢𝑙𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑡𝑒 𝑝𝑢ℎ𝑢𝑙.
Arvutuse tulemus näitab, et algselt valitud laager sobib.
2.4. Tugirullide lineaarsiinid
Kõik liugeelemendid (võllid, siinid, liugurid) valin SKF-i kataloogist Linear Motion Standard Range
[9].
Tugilaagrid asetsevad paaril lineaarsiinidel, mis on liigutatavad kogu lõikeraami pikkuses.
Lineaarsiinideks on valitud 20mm läbimõõduga võllid LJM20x6000EESC6 [9, p. 49]. Siinidele
asetsevad lõhikuga lineaarlaagripukad LUCF 20-2LS [9, p. 40], millele on poltliitega kinnitatud
tugirullid. Laagripukkades kasutan LBCF 20 A-2LS [9, p. 38] tüüpi ise seaduvaid kuullaagreid
Lineaarvõllid kinnitatakse poltliitega tugedele LRCB 20 [9, p. 44], mis tagavad lõhikuga
lineaarlaagrite kasutamise.
Sele 9. Lineaarvõll koos lineaarlaagripukaga
Kuna antud siinidele langeb kogu lõigatava materjali raskus, siis kontrollin võllide läbipainet kõige
kriitilisemas punktis (Sele 9). Lineaarvõllid on valmistatud C45E+QT EN 10083 terasest, mille
lubatud piirpinge staatilise koormuse korral 𝜎𝑙𝑖𝑚 = 700 𝑁/𝑚𝑚2 [5, p. 44].
1. Leian võlli läbipainde paindepinge 𝜎𝑏 [𝑀𝑃𝑎] (6) ja 𝑓 [𝑚𝑚] (7) ühtlase koormuse puhul
mõlemast otsast kinnitatud talal [5, p. 47].
13
Sele 10. Lineaarvõllid
𝜎𝑏 =𝑀𝑏
𝑊=
55350
785= 70
𝑁
𝑚𝑚2 (6)
𝑓 =
𝐹 ∗ 𝑙3
192 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼=
656 ∗ 6753
192 ∗ 21000 ∗ 7854= 0,63 𝑚𝑚
(7)
kus 𝑀𝑏 − 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑑𝑒𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑁
𝑚𝑚;
𝑊 − 𝑟𝑖𝑠𝑡𝑙õ𝑖𝑘𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑔𝑣𝑎𝑠𝑡𝑢𝑝𝑎𝑛𝑢𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑚3;
𝐹 − 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑑𝑒𝑗õ𝑢𝑑 𝑁;
𝐸 − 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑠𝑢𝑠𝑚𝑜𝑜𝑑𝑢𝑙𝑁
𝑚𝑚2, 𝑎𝑛𝑡𝑢𝑑 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑎𝑟𝑠𝑖𝑖𝑛𝑖𝑙 𝐸 = 21000;
𝐼 − 𝑡𝑒𝑙𝑔𝑖𝑛𝑒𝑟𝑡𝑠𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑚4.
𝑙 − 𝑣ä𝑙𝑗𝑎𝑢𝑙𝑎𝑡𝑢𝑣𝑎 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑘𝑘𝑢𝑠 𝑚𝑚.
2. Leian tala paindemomendi 𝑀𝑏 [ 𝑁
𝑚𝑚] valemiga (8):
𝑀𝑏 =
𝐹 ∗ 𝑙
8=
656 ∗ 675
8= 55350
𝑁
𝑚𝑚
(8)
Talale koondatud maksimaalne koormus 𝐹 [𝑁] on leitav valemiga (3):
𝐹 = 𝑚 ∗ 𝑔 = 535 ∗ 9,81 = 5248 𝑁
kus 𝑚 − 𝑡𝑎𝑙𝑎𝑙𝑒 𝑟𝑎𝑘𝑒𝑛𝑑𝑎𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑘𝑔;
𝑔 − 𝑟𝑎𝑠𝑘𝑢𝑠𝑘𝑖𝑖𝑟𝑒𝑛𝑑𝑢𝑠 9,81𝑚
𝑠2.
Kuna talale avaldatav koormus jaguneb nelja tugirulli paari vahel ära ja lineaarsiine on samuti kaks,
siis ühele siinile langev maksimaalne koormus on 5248 𝑁
8= 656 𝑁.
14
3. Leian tala ristlõike telgvastupanumomendi 𝑊 [𝑚𝑚3] (9) [5, p. 49]:
𝑊 =
𝜋 ∗ 𝑑3
32=
𝜋 ∗ 203
32= 785 𝑚𝑚3
(9)
kus 𝑑 − 𝑣õ𝑙𝑙𝑖 𝑙ä𝑏𝑖𝑚õõ𝑡 𝑚𝑚.
4. Leian tala telginertsmomendi 𝐼 [𝑚𝑚4] valemi (10) abil:
𝐼 =
𝜋 ∗ 𝑑4
64=
𝜋 ∗ 204
64= 7854 𝑚𝑚4
(10)
Lineaarvõllid kannatavad antava koormuse all töötada (lubatud piirpinge 𝜎𝑙𝑖𝑚 ≫ 𝜎𝑏) ja läbipaine 𝑓
on maksimaalsete tingimuste korral peaaegu minimaalne, mis tagab tugirullide kindla toe.
2.5. Jõuülekande juhtsiinid
Kuna projekteeritaval seadmel on statsionaarsed tugirullid, siis peab kinnituspeaks olev 3 pakiline
padrun SCHUNK ROTA-G 200 62Z [10] olema üles-alla liigutatav vastavalt lõigatavale diameetrile.
Diameeter varieerub 30-120 mm vahel. Sellest tulenevalt on järgnev koost (Sele 10) asetatud kahele
lineaarvõllile LJM25EESCM10x25, mida mööda liiguvad neli lineaarjuhikut LUHR 25 PB [9, p. 22].
Sele 11. Siinid ja juhikpuksid koos ülekandega
15
Kinnitus koostu liigutatakse üles-alla trapetsjuhiku abil. Trapetsjuhik koosneb trapetskruvist RTS
20x4 RH DIN 103, millesse on töödeldud lukustusrõnga soon ja kinnitusots ning kahest trapetsmutrist
SKM 20x4 DIN 103, mis on keevisliitega kinnitatud plaadi külge ja see omakorda kinnitatakse
poltliitega reduktori külge (Sele 11).
Sele 12. Trapetsjuht plaat
Trapetsvõlli ajab käsitsi ringi käsiratas BN 14075 läbimõõduga 𝐷1 = 00 𝑚𝑚 (Sele 12). Käsiratas
kinnitatakse istuga 𝐷 = ∅10 𝐻7/𝑚6 trapetsvõlli külge.
Sele 13. Käsiratas
Lõigatava materjali diameetri varieerumisest tulenevalt muutuv tsentrikoht on seadistatav käsiratta
pööramisest ja sellest tulenevalt jõuülekande liigutamisest üles-alla. Täiskäigu tegemiseks peab
käsiratast pöörama 𝑛 [𝑝öö𝑟𝑒𝑡], mille leiame järgnevalt:
𝑛 =𝐿
𝑝=
(120 − 30)/2
4= 11,25 𝑝öö𝑟𝑒𝑡
kus 𝐿 − 𝑡𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑡𝑒 𝑣𝑎ℎ𝑒 30 − 120 𝑚𝑚 𝑣𝑎ℎ𝑒𝑙;
𝑝 − 𝑡𝑟𝑎𝑝𝑒𝑡𝑠𝑣õ𝑙𝑙𝑖 𝑅𝑇𝑆 20𝑥4 𝑠𝑎𝑚𝑚.
16
Jõuülekande liigutamiseks on vaja rakendada trapetsvõllile moment 𝑀𝑡õ𝑠𝑡𝑒 [𝑁𝑚] (11) [11, pp. 211-
212]. Moment arvutatakse ainult tõstele, kuna langetamisel on vajaminev moment väiksem.
𝑀𝑡õ𝑠𝑡𝑒 =𝐹𝑑𝑚
2(
𝑙 + 𝜋𝜇𝑑𝑚1
𝑐𝑜𝑠 𝛼
𝜋𝑑𝑚 + 𝜇𝑙1
𝑐𝑜𝑠 𝛼
) =451 ∗ 18
2(
4 + 𝜋 ∗ 0,2 ∗ 18 ∗1
𝑐𝑜𝑠 15
𝜋 ∗ 18 + 0,2 ∗ 4 ∗1
𝑐𝑜𝑠 15
) =
= 1144 𝑁𝑚𝑚 ≈ 1,2 𝑁𝑚
(11)
kus 𝑑𝑚 − 𝑡𝑟𝑎𝑝𝑒𝑡𝑠𝑘𝑒𝑒𝑟𝑚𝑒 𝑇𝑟 20𝑥4 𝑘𝑒𝑠𝑘𝑙ä𝑏𝑖𝑚õõ𝑡 [5, p. 247];
𝛼 − 𝑝𝑜𝑜𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑖𝑖𝑙𝑖𝑛𝑢𝑟𝑘𝑎 30°/2 ;
𝑙 − 𝑡𝑟𝑎𝑝𝑒𝑡𝑠𝑣õ𝑙𝑙𝑖 𝑅𝑇𝑆 20𝑥4 𝑠𝑎𝑚𝑚;
𝜇 − ℎõõ𝑟𝑑𝑒𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑡𝑠𝑒𝑛𝑡 (𝑡𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑎𝑠)⁄ 0,2 [5, p. 41].
Trapetsülekandele rakendatav jõud 𝐹 [𝑁] on leitav valemi (3) abil:
𝐹 = 𝑚𝑔 = 46 ∗ 9,81 = 451 𝑁
2.6. Lõikeseade
Lõikeseadmeks valitakse varem soetatud Hitachi CC14SFS [12] 350mm lõikekettaga statsionaarset
ketaslõikurit, millelt eemaldatakse lõikeseade ja kinnitatakse projekteeritava lõikeraami külge
keevisliitega. Antud lõikepea lubab suuremat lõikekiirust (80m/s – 350mm ketta puhul), millest
tulenevalt väheneb materjali lõikamiseks kuluv aeg. Lõikeseade on kompaktne ning kergesti
kasutatav.
Tabel 5
Hitachi CC14SFS spetsifikatsioon
Võimsus, W 2000
Nominaalne pöördesagedus p/min 3800
Mass, kg 16,5
Sele 14. Hitachi CC14SF ketaslõikur
17
Lõikeseade Hitachi CC14SFS on liigutatav kogu lõikeraami pikkuses (Sele 4). Raamile on poltliitega
paigaldatud kolm 2000 mm pikkusega lineaarsiini LLTHR30E0 (Sele 14) [9] ja lineaarjuhikuteks on
kaks madala profilli ja laia alusega LLTHC30LAT0P5 [9].
Sele 15. Lineaarjuhik ja juhikusiin
Lõikepea kinnitamiseks kasutatakse Zimmer Groupi poolt toodetud käsikiirkinnitit HK3001A (Sele
15) [13], mis on mõeldud lineaarjuhikute fikseerimiseks. Kinnitusseade kinnitub lõikepea alusplaadi
külge ja piirdub kahe lineaarjuhikuga LLTHC30LAT0P5. Kinnitusjõud 𝐹 = 2000 𝑁 ja
kinnitamiseks vajalik moment käepidemele 𝑀 = 15 𝑁𝑚.
Sele 16. Kinnitusklambri HK3001A asendid
18
3. KRIITILISTE KOMPONENTIDE TUGEVUSARVUTUSED
3.1. Spindli konsool tala arvutus
Spindlile, mille külge kinnitub kolme pakiline isetsentreeruv padrun, osutatakse paindepinget.
Paindepinge puhul tekivad nii tõmbe- kui ka survepinged. Maksimaalne pinge arvutatavas võllis, ei
tohi ületada lubatud maksimaalset paindepinget 𝜎𝑙𝑖𝑚 = 500 𝑁/𝑚𝑚2 [5, p. 44]. Spindli
valmistamiseks kasutatakse materjali kvaliteetset mittelegeerterast S355JR EN10025.
1. Leian spindli paindepinge 𝜎𝑏 [𝑁
𝑚𝑚2] (6) ühest otsast
kinnitatud ühtlase koormusega tala arvutusel [5, p.
47]:
𝜎𝑏 =𝑀𝑏
𝑊=
4429
1534= 2,9
𝑁
𝑚𝑚2
kus 𝑀𝑏 − 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑑𝑒𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑁
𝑚𝑚;
𝑊 − 𝑟𝑖𝑠𝑡𝑙õ𝑖𝑘𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑔𝑣𝑎𝑠𝑡𝑢𝑝𝑎𝑛𝑢𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑚3.
2. Leian spindli paindemomendi 𝑀𝑏 [ 𝑁
𝑚𝑚] valemiga
(12):
𝑀𝑏 =
𝐹 ∗ 𝑙
2=
294,3 ∗ 30,1
2= 4429
𝑁
𝑚𝑚
(12)
kus 𝐹 − 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑑𝑒𝑗õ𝑢𝑑 𝑁;
𝑙 − 𝑣ä𝑙𝑗𝑎𝑢𝑙𝑎𝑡𝑢𝑣𝑎 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑘𝑘𝑢𝑠 𝑚𝑚.
Spindlile koondatud koormus 𝐹 [𝑁] on leitav valemiga (3):
𝐹 = 𝑚 ∗ 𝑔 = 30 ∗ 9,81 = 294,3 𝑁
3. Leian spindli ristlõike telgvastupanumomendi 𝑊 [𝑚𝑚3] (9) [5, p. 49]:
𝑊 =𝜋 ∗ 𝑑3
32=
𝜋 ∗ 253
32= 1534 𝑚𝑚3
Sele 17. Spindli eskiis
19
kus 𝑑 − 𝑠𝑝𝑖𝑛𝑑𝑙𝑖 𝑙ä𝑏𝑖𝑚õõ𝑡 𝑚𝑚.
Spindlile osutatav paindepinge 𝜎𝑏 on marginaalselt väike võrreldes materjalile lubatud staatilise
paindepingega 𝜎𝑙𝑖𝑚.
3.2. Raami kontrollarvutus läbipaindele
Raam on keeviskoost, milles on kasutatud kolme erinevat tüüpi terasprofiile [5, pp. 166,169]: 1)
ruudukujuline kuumvaltsoru, 2) võrdkülgne nurkprofiil, kuumvaltsitud, 3) ristkülikukujuline
kuumvaltstoru.
Kõik profiilid on valmistatud terasest S235JR EN 10025-2.
Sele 18. Raamis kasutatavad profiili
Raamil teen tugevusarvutuse läbipaindele, et kontrollida raami vastupidavust maksimaalse koorma
all. Raami kesk talad (Sele 17, profiil nr. 2), mida on konstruktsiooni peale kokku 5 tk jagavad antud
koormuse ühtlaselt üksteise vahel. Lihtsustatult arvutan läbipainde kinnitatud mõlemast otsast
koondatud koormusega talale, mis on ekstreemsem olukord kui reaalselt, kuid tagab konstruktsiooni
kindla vastupidavuse. Raamile avaldatav koormus on summa maksimaalsest lõigatavast toorikust
massiga 𝑚 = 530 𝑘𝑔 ja koostu tugilineaar (joonis LT01.03.00) massist 𝑚 = 95 𝑘𝑔.
20
Sele 19. Raamile avalduvad jõud
1. Leian ühele toele avaldatava jõu 𝐹 [𝑁] valemiga (3):
𝐹 =𝑚 ∗ 𝑔
5=
(530 + 95) ∗ 9,81
5≈ 1227 𝑁
2. Leian tala läbipainde 𝑓 [𝑚𝑚] (7) ja paindepinge 𝜎𝑏 [𝑀𝑃𝑎] (6) ühtlase koormuse puhul
mõlemast otsast kinnitatud talal:
𝜎𝑏 =𝑀𝑏
𝑊=
49080
5430= 9
𝑁
𝑚𝑚2
𝑓 =𝐹 ∗ 𝑙3
192 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼=
1227 ∗ 3203
192 ∗ 21000 ∗ 1360000= 0,07 𝑚𝑚
3. Leian tala paindemomendi 𝑀𝑏 [ 𝑁
𝑚𝑚] (8):
𝑀𝑏 =𝐹 ∗ 320
8=
1227 ∗ 320
8= 49080
𝑁
𝑚𝑚
4. Leian tala ristlõike telgvastupanumomendid 𝑊𝑥 [𝑚𝑚3] x-x teljel (Sele 17, joonis 2) [5, p. 169]:
𝑊𝑥 = 5,43 𝑐𝑚3 = 5430 𝑚𝑚3
5. Leian tala telginertsmomendi 𝐼𝑥 [𝑚𝑚4] abil:
𝐼𝑥 = 13,6 𝑐𝑚4 = 1360000 𝑚𝑚4
21
3.3. Raami tala keevise kontrollarvutus
Kuna lõikeseadme raam valmistatakse keeviskonstruktsioonist, tuleb leida
minimaalne keevisõmbluse kõrgus ℎ [𝑚𝑚] (Sele 20) kui lubatud
nihkepinge on limiteeritud 𝜏 = 70 𝑁/𝑚𝑚2, mis tagaks konstruktsiooni
püsimise maksimaalse koormuse all. Konstruktsiooni keevitamiseks
kasutatakse MIG/MAG tüüpi keevitusseadet ESAB Caddy C200i [14] ja
kaitsegaasi AGA MIX 20 [15].
Sele 21. Keevitatava tala sketš
1. Leian esmase nihkepinge 𝜏1 [𝑁
𝑚𝑚2] valemiga (13) [11, p. 291]:
kus 𝐹 − 𝑡𝑎𝑙𝑎𝑙𝑒 𝑟𝑎𝑘𝑒𝑛𝑑𝑎𝑡𝑎𝑣 𝑗õ𝑢𝑑 𝑁;
𝐴 − 𝑘𝑒𝑒𝑣𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑟𝑖𝑠𝑡𝑙õ𝑖𝑘𝑒𝑝𝑖𝑛𝑑𝑎𝑙𝑎 𝑚𝑚2.
Keevise ristlõike pindala on leitav järgneva valemiga (14), valemis jääb tundmatuks keevisõmbluse
kõrgus 𝑡 [𝑚𝑚]:
𝐴 = 2 ∗ 𝑏 ∗ 𝑡 = 2 ∗ 30 ∗ 𝑡 = 60𝑡 𝑚𝑚2
(14)
kus 𝑏 − 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑙𝑎𝑖𝑢𝑠 (𝑣𝑡. 𝑆𝑒𝑙𝑒 18 𝑗𝑜𝑜𝑛𝑖𝑠 2) 𝑚𝑚.
2. Leian talale mõjuva paindejõu 𝜎𝑝 [𝑁
𝑚𝑚2] (15), mis leitakse ülemises keevises kuna sellele
keevisõmblusele langeb suurem moment kui alumisele:
𝜏1 =
𝐹
𝐴=
1200
60𝑡=
20
𝑡
𝑁
𝑚𝑚2
(13)
Sele 20. Keevisõmbluse
ristlõige
22
𝜎𝑝 =𝑀𝑏𝑦
𝐼=
1200 ∗ 160 ∗ 25
37500𝑡=
128
𝑡
𝑁
𝑚𝑚2 (15)
kus 𝑀𝑏 − 𝑡𝑎𝑙𝑎𝑙𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑙𝑑𝑢𝑣 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑁𝑚𝑚;
𝐼 − 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑡𝑠𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑚4;
𝑦 − 𝑘𝑒𝑒𝑣𝑖𝑠𝑒 𝑘𝑎𝑢𝑔𝑢𝑠 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑘𝑒𝑠𝑘𝑡𝑒𝑙𝑗𝑒𝑠𝑡 (𝑣𝑡. 𝑆𝑒𝑙𝑒 20 𝑗𝑜𝑜𝑛𝑖𝑠 2. ) 𝑚𝑚.
Ülemise keevisõmbluse inertsmoment x-x telje suhtes, mis läbib raskuskeset on (𝑏𝑡3 12)⁄ .
Inertsmoment 𝐼𝑥𝑥 [𝑚𝑚4], mis nihkub kahe keevisõmbluse raskuskeskmesse on leitav järgneva
paralleelse telje teoreemist tuletatud valemiga (16) [11, p. 291]:
𝐼𝑥𝑥 = 𝑏𝑡3
12+ 𝑏𝑡 (
𝑑
2)
2
(16)
Kuna suurus 𝑡 on võrreldes profiili mõõtudega (50x30) väike eiratakse see valemist:
𝐼𝑥𝑥 = 𝑏𝑡 (𝑑2
4)
kuna keevisõmblusi on kokku kaks, siis valem (17) avaldub järgnevalt
𝐼 = 2𝐼𝑥𝑥 = 𝑡 (𝑏𝑑2
2) = 𝑡 (
30 ∗ 502
2) = 37500𝑡 𝑚𝑚4 (17)
3. Maksimaalne lubatud nihkepinge 𝜏 [𝑁 𝑚𝑚2]⁄ (18) keevisõmbluses:
𝜏 = √(
𝜎𝑏
2)
2
+ (𝜏1)2 = √(128
2𝑡)
2
+ (20
𝑡)
2
= √16384
4𝑡2+
400
𝑡2= √
17984
4𝑡2
=67
𝑡 𝑁 𝑚𝑚2⁄
(18)
4. Leian minimaalse keevisõmbluse kõrguse ℎ [𝑚𝑚] (19):
ℎ =𝑡
0,707=
0,96
0,707= 1,35 𝑚𝑚 → 2 𝑚𝑚
𝜏𝑙𝑢𝑏 = 𝜏 →67
𝑡= 70 → 𝑡 = 0,96 (𝑚𝑚)
(19)
Minimaalne lubatud keevisõmbluse kõrgus on 2 mm. Kuna tala keevitatakse mõlemast otsast
on antud õmbluse kaateti kõrgus piisavalt suure varuteguriga.
23
3.4. Raami fikseerimine aluspinda
Sele 22. Betooniankru kinnitusava
Lõikeseadme kinnitamiseks alusbetooni on puuritud raami risttugedesse avad (Sele. 22) , millest
läbistatakse betooni ankrud FIXII 16x125/30 [16]. Ankrud on elektritsingitud ja ankru
väljatõmbejõud on maksimaalse paigaldussügavuse korral 19,2 kN. Raami kinnitamine tagab selle
jäikuse ja statsionaarsuse, kui tõstetakse ja eemaldatakse seadmelt raskeid toorikuid. Kinnitamiseks
tuleb betooni puurida minimaalselt 95mm sügavine ava.
24
4. MAJANDUSLIK OSA
Järgnevas peatükis leian projekteeritava seadme omahinna. Seadme omahind koosneb suuresti
komponentide ja materjali maksumusest. Projekteerimise hind jäetakse toote hinnast välja, kuna töö
tehti täielikult lõputöö raames. Seade valmistatakse ettevõttes kohapeal ning kõik keevitus ja
monteerimistööd on oma tööjõu teha. Ettevõte ostab sisse vajaminevate komponentide
plasmalõikuse, treitööd, kinnitustarvikud (poldid, mutrid, seibid jne). Kuna seade on omakasutuseks,
ei ole tarvis leida realiseerimishinda ega edasimüügihinda.
4.1. Vajalike materjalide kulu
Materjali maksumuse arvutan kilogrammi hinnaga (Tabel 6). Materjali tarnin ettevõttest Elme Metall
[17].
Tabel 6
Materjalide kulu koondtabel
Nr. Materjal Materjali
kulu, kg Hind, kg/€ Summa, €
1 Nelikanttoru EN 10219-1 S235JR 30x30x2 57 0,7 39,9
2 Nelikanttoru EN 10219 S235JR 50x30x2 3,7 0,7 2,59
3 Lehtmaterjal S235JR EN 10025-22 s=8 5 0,52 2,6
4 Lehtmaterjal S235JR EN 10025-2 s=5 6 0,52 3,12
6 L EN 10056-1 25x25x3 - S235J0 EN 10025-2 0,7 0,7 0,49
7 Ümarmaterjal S355J2 EN 10025-2 Ø50 6,5 0,76 4,94
8 Karptala DIN 1026-1 50x25 S235J2G3C 70 0,7 49
Kokku 148,9 103
25
4.2. Komponentide maksumus
Komponentide hinnad (Tabel 7) on võetud ettevõtte enda ostuhindadest ja koostööpartnerite poolt
tehtud hinnapakkumistest. Sellega saavutatakse seadme suhteliselt soodne omahind, kuna puudub
edasimüüjatelt tulev juurde hindlus.
Tabel 7
Komponentide hinnad
Nr. Komponent Kogus, tk Hind, € Kokku, €
1 Tigureduktor NMRV050-50+FA flants,
Elektrimootor 71C6 880 p/min 1 220 220
2 Isetsentreeruv kolmepakiline padrun SCHUNK200 1 1500 1500
3 Laagripukk UCFL 202 2 2 4
4 Laagripukk UCF 205 1 2,1 2,1
5 Mutter KM6 Nylock 1 3,8 3,8
6 Mutter KM5 Nylock 1 3 3
7 Taper Lock 1210-25 1 2 2
8 Keevitatav puks MS-1210 1 3,2 3,2
9 Lineaar võll LJM25x500EESC5M10x25 2 50 100
10 Lineaar võll LJM20x6000EESC6 2 175 350
11 Lineaarjuhik LUHR25PB 4 30,36 121,44
12 Lineaarjuhik LUCF20A-2LS 8 49,25 394
13 Pukk LSHS20 4 30,92 123,68
14 Laager LBCF 20 A-2LS 8 29,75 238
15 Lineaarvõlli alus LRCB 20 8 34,55 276,4
16 Profiilsiini juhik LLTHC30LAT0P5 2 52,26 104,52
17 Profiilsiin LLTHR30E0 (2000mm) 3 100 300
18 Stopperrõngas A-20 1 0,06 0,06
19 Trapetsmutter SKM20x4 2 3,9 7,8
20 Trapetsvõll RTS20x4 1 6 6
21 Lineaarsiini pidur HK3001A 1 100 100
26
Tabel 7 järg
Nr. Komponent Kogus, tk Hind, € Kokku, €
22 Käsiratas 100 1 8 8
23 Poldid, mutrid, seibid jne 60
Kokku 56 3928
4.3. Toote omahinna kalkulatsioon
1. Keevitus kulud arvestatakse ca 0,25 €/kg. See sisaldab keevitustarvikute maksumust olenevalt
konstruktsiooni täismassist.
K = 355 ∗ 0,25 = 89€
2. Vajalikud treimis ja plasmalõike tööd ostetakse sisse allhankena. Allhanke hinnad võetakse
seniste koostööpartnerite hinnapakkumiste põhjal:
𝐴 = 250 €
3. Seadme monteerimisel ja keevitamisel töötab üks põhikohaga tööline. Seadme planeeritavaks
valmistamise ajaks muude tööde kõrvalt valitakse 1 kuu. Põhitöölise palgafond 1 kuu jooksul
sisaldab kõiki Eesti Vabariigis käibel olevaid tööjõumakse:
𝑃𝑝𝑎𝑙𝑘 = 1300 €
4. Seadme valmistamise ajal kaasnevad ka ettevõtte üldkulud. Üldkulude alla kuuluvad
kommunaal, rent jne:
Ü𝑘𝑢𝑙𝑢 = 200 €
5. Seadme kogumaksumus kujuneb kõikide komponentide, materjalide ja teenuste
maksumusest:
𝑃𝑚 = 𝐴 + 𝐾 + 𝑃𝑝𝑎𝑙𝑘 + Ü𝑘𝑢𝑙𝑢 + 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑑𝑖𝑑 + 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑙
= 250 + 89 + 3928 + 103 + 1300 + 200 = 5870 €
4.4. Seadme tasuvusaeg
1. Seadme tasuvusaeg 𝑇 [𝑎𝑎𝑠𝑡𝑎] on leitav valemiga (20):
𝑇 =
𝑃𝑚
𝐾𝑎=
5870
12960= 0,45 𝑎𝑎𝑠𝑡𝑎𝑡 → 6 𝑘𝑢𝑢𝑑
(20)
kus 𝑃𝑚 − 𝑠𝑒𝑎𝑑𝑚𝑒 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑢𝑚𝑢𝑠 €;
𝐾𝑎 − 𝑎𝑎𝑠𝑡𝑎𝑛𝑒 𝑘𝑎𝑠𝑢𝑚 𝑢𝑢𝑒 𝑡𝑜𝑜𝑟𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑙𝑖 𝑡𝑎𝑟𝑛𝑖𝑚𝑖𝑠𝑒𝑙 €.
27
Aastane kasum 𝐾𝑎 [€] (21), mis tekib uue toore tellimisel võrreldes praegusega on leitav hetkel
sisseostetava materjali kilohinna ja uue toorme kilohinna vahe 2014. aasta müügikoguse pealt (Sele
2). 2014. aastal müüdi 8,1 tonni pindkarastatud materjali. Hetkel müüdava pindkarastatud materjali
keskmine kilohind on 3,5 €/kg. Uue tarnija käest ostes 6 m pikkusega toorikuid oleks keskmine
kilohind samale materjalile 1,9 €/kg. Kasum on leitav järgnevalt:
𝐾𝑎 = (8100 ∗ 3,5) − (8100 ∗ 1,9) = 12960 € (21)
28
5. TÖÖTERVISHOIU JA TÖÖOHUTUS NÕUDED
Antud peatükis annan ülevaate, kuidas lõikeseadet ohutult kasutada ja milliseid ohutusnõudeid tuleb
järgida seadme kasutamisel.
Seadme kasutamisel kaasnevad üldnõuded:
1. Lõikeseadet võib kasutada ainult abrasiiv lõikeks ettenähtud materjalide lõikamiseks.
Seadmega ei tohi lõigata järgnevaid materjale: plastik, puit
2. Enne seadmega opereerimist tuleb operaatorit instrueerida ja juhendada vastavalt ettekirjutatud
kasutamisjuhendile ja seadusele
3. Vigast või katkist seadet ei tohi opereerida
4. Kahjustatud, mõranenud ega vibreerivaid lõikekettaid ei tohi kasutada
5. Abrasiivtööriistaga töötamisel tuleb kanda isikukaitsevahendeid (prillid, sädemekindlad rõivad,
kuulmiskaitsevahendid)
6. Seadme kasutamisel ei tohi olla pikki ja lahtisi juukseid
7. Seadmele tuleb tagada takistusteta juurdepääs
8. Seade peab olema maandatud
9. Enne lõikamist käivitada tolmu eemaldamise seade.
Töödeldava eseme lõikamine:
1. Enne lõikamise alustamist veenduda, et toorik on kinnitatud seadmesse ja et ei ole lahtisi
kergesti lenduvaid osi
2. Lõikamist võib alustada alles siis, kui ketas on saavutanud maksimaalse kiiruse
3. Lasta lõikeketas aeglaselt töödeldava detailini ja teostada lõikamine kerge vastusurvega
4. Töödeldava eseme väljavõtmine ja uue seadmesse paigutamine on keelatud lõikeketta
pöörlemise ajal
29
KOKKUVÕTE
Puidu- ja masinatööstus on mõlemad Eesti tööstuses olulised harud. Kuna ettevõte kliendibaasis on
aktiivsena mõlema tööstusharu alla kuuluvaid ettevõtteid, siis on oluline, et oleks tagatud kvaliteetne
ja kiire teenindus.
Lõputöö on valminud osaühing Varson Pärnu toel, kelle peamine tegevusala on tööstustarvikute
müük, hüdrauliliste seadmete ja komponentide remont (silindrid, jagajad, pumbad). Projekteeritud
lõikeseade on mõeldud sisseseadeks ettevõtte uude hoonesse.
Käesoleva lõputöö eesmärgiks on projekteerida abrasiivlõikeseade, mis oleks võimeline lõikama kuni
kuue meetri pikkusega ja 30-120 mm läbimõõduga pindkarastatud ümarmaterjali ja samal ajal tagab
lõigatava materjali pöörlemine 20±3 p/min, et saavutada materjali ühtlane lõikamine ja hoida ära
lõikeketta ning materjali ülekuumenemine. Samuti on ette nähtud lõikepea vaba liikumine terve
lõikeseadme pikkuse ulatuses. Seadme vajalikkus tulenes suurenevatest müügimahtudest ja hetkel
puuduvast lõikeseadmest. Kuna käsitsi lõikamine nõuab aja- ja tööjõumahukat ettevalmistust, leidis
ettevõtte, et spetsiaalne lõikeseade antud tööks on oluline.
Töö käigus on väljatoodud projekteeritud seadmes kasutatavad komponendid. Projekteerimise käigus
on arvutatud reduktori ja elektrimootori sobivus seadme opereerimiseks ja muude komponentide
vastavus etteantud parameetritele. Komponentide valiku juures tehti ka tugevus- ja keevitusarvutused
maksimaalsete koormuste korral, et tagada valitud materjalide ja profiilide sobivus.
Neljandas peatükis on väljatoodud majanduslikud näitajad, seadme omahind (5870 €) ja seadme
tasuvusaeg 0,45 aastat (6 kuu). Samuti on välja toodud allhankena tehtavate tööde maksumus, milleks
on plasmalõikamine ja treimine.
Seadme omahind osutus kõrgemaks kui algul planeeritud, kuid seadme tasuvusaeg ja peaaegu 2 korda
odavama toorme tarne, mis kaasneb uue lõikeseadme evitamisega, on piisavad argumendid seadme
elluviimisel.
30
SUMMARY
Timber and machinery industry are both very critical sectors in Estonian market. Since both industries
are presented as active costumers in company’s customer base it is important to ensure swift and
high-quality service.
The current thesis has been compiled on basis of Varson Pärnu OÜ, whose main line of activity is
retail of industrial spare parts and hydraulic components and also maintenance of hydraulic cylinders,
actuators and valves. Designed abrasive cutter is an installation for a new office building.
The aim of this thesis is to design an abrasive cutter which should be capable of cutting a six metre
long and 30-120 mm diameter case hardened round bar. At the same time ensure that the material is
being rotated constantly 20±3 rev/min to achieve good cutting conditions to keep abrasive cutting
disc and cut material from overheating. In addition it is given for the cutting head to freely move in
the total length of the machine. Necessity of the designed machine comes from increasing sales and
deficiency of current cutting machine. Since manual cutting needs more time and workload, the
company found that specialized cutting machine is mandatory for the further improvement.
The thesis describes chosen components used in the engineered machine. Calculations for the reducer
and electric motor compatibility were done to ensure flawless functioning of the machine. Other
components compliance to meet given parameters were controlled. Calculations for the frame and
welding joints were checked under maximum stress to ensure suitability of the used material and
profiles.
The fourth chapter covers economic indicators, the net cost of the machine (5870 €) and payoff period
0,45 years (6 months). Also the cost of order based work like plasma cutting and lathe turning.
Engineered machine cost turned out to be more than initially given, but payoff period and almost two
times cheaper raw material, which follows after building and implementing designed machine, are
enough to carry out the build.
31
VIIDATUD ALLIKAD
[1] Autorid ja Tallina Tehnikaülikool, Uuenduslik tootmine, Tallinn: Tallinna Tehnikaülikooli
Kirjastus, 2011, p. 444.
[2] „Milwaukee Electric Tool Corporation,“ [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.milwaukeetool.eu/powertools/corded/ag-33/. [Kasutatud 16. märts, 2015].
[3] Extec, „Extec Corporation,“ [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.extec.com/cutting/equipment/labcut-350f-advanced-floor-model-abrasive-
cutting-machine/. [Kasutatud 17. märts, 2015].
[4] „Motovario,“ [Võrgumaterjal]. Available: www.motovario.com. [Kasutatud 6. aprill, 2015].
[5] P. Kulu ja E. Hendre, Mehaanikainseneri käsiraamat, Tallinn: TTÜ Kirjastus, 2012, p. 492.
[6] H. Lepikson, Masinaehitaja Käsiraamat, Tallinn: Valgus, 1968, p. 668.
[7] SKF, [Võrgumaterjal]. Available: www.skf.com. [Kasutatud 21. aprill, 2015].
[8] M. Tiidemann, Masinaelementide projekteerimise alused, Tallinn: Tallinna Tehnikakõrgkool,
2010.
[9] S. Group, „Linear motion Standard range,“ 2008. [Võrgumaterjal]. Available: www.skf.com.
[Kasutatud 13. mai, 2015].
[10] „SCHUNK,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.schunk.com/. [Kasutatud 13. mai,
2015].
[11] V. B. Bhandari, Design of Machine Elements, New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing,
2007, p. 853.
[12] „Hitachi power tools,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.hitachipowertools.com/.
[Kasutatud 23. aprill, 2015].
[13] „Zimmer Group,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.zimmer-group.de/. [Kasutatud 6.
mai, 2015].
[14] „ESAB Welding & Cutting,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://products.esab.com/.
[Kasutatud 9. mai, 2015].
32
[15] „www.aga.com,“ AGA, [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.aga.com/international/web/lg/aga/like35agacom.nsf/docbyalias/nav_other_shield
_gas. [Kasutatud 9. mai, 2015].
[16] „ITW Construction Products,“ [Võrgumaterjal]. Available:
http://www.itwconstruction.ee/pdf-files/tuublid_ja_ankrud_2007.pdf. [Kasutatud 11. mai,
2015].
[17] „Elme Metall,“ BLRT Group, [Võrgumaterjal]. Available: www.elmemetall.eu. [Kasutatud
27. aprill, 2015].
33
LISAD