Тувинский государственный...

Формат А4

Изм. № докум. Подпись Дата Лист

Лист

ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.0.05.00 И

нв.

№ п

од

л.

Под

пись и

дата

В

зам

. инв. №

под

л.

Вза

м.

инв. №

дубл

. П

од

пись и

дата

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 8

1. Техническое обоснование и задание на проектирование изделия 10

1.1. Требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию 10

1.2. Исследование и выбор оптимальных режимных параметров

бурения 10

1.3. Техническое задание на разработку бурильного агрегата 15

2. Разработка конструкции изделия 19

2.1. Обзор существующих конструкций 19

2.2. Выбор и обоснование конструкции изделия 25

2.3. Расчѐты 27

2.3.1. Расчѐт устойчивости 27

2.3.1.1. Определение центра масс машины 27

2.3.1.2. Определение реакций на колѐсах при транс-

портном положении машины и подбор шин 29

2.3.1.3. Определение реакций на аутригерах при рабочем

положении машины 30

2.3.2. Расчѐт маневренности 31

2.3.3. Мощностной баланс 34

2.3.3.1. Мощность, необходимая на передвижение

машины по прямой 34

2.3.3.2. Мощность, необходимая на поворот машины 35

2.3.3.3. Мощность, необходимая для работы вращателя 36

2.3.4. Расчѐт на проходимость 37

2.3.5. Кинематический расчѐт 40

2.3.6. Гидравлический расчѐт 42

2.3.6.1. Расчѐт гидроцилиндра подъѐма мачты 46

2.3.6.2. Подбор гидрооборудования 48

Формат А4


Лист

ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.0.05.00 И

нв.

№ п

од

л.

Под

пись и

дата

В

зам

. инв. №

под

л.

Вза

м.

инв. №

дубл

. П

од

пись и

дата

2.3.7 Расчѐт сборочной единицы 51

2.3.7.1. Расчѐт общего передаточного числа редуктора

вращателя 51

2.3.7.2. Проектный расчѐт зубчатой передачи 52

2.3.7.3. Расчѐт валов 55

2.3.7.4. Проверка шпоночных соединений 58

1. Использование компьютерных технологий в проектировании

изделий 59

2. Использование изделия в производственных условиях 67

3. Технология ремонта (изготовления) составной части изделия 73

5.1 Описание конструкции и назначение детали 73

5.2 Виды износа 74

5.3 Выбор метода ремонта 76

5.4. Ремонт 76

4. Мероприятия по охране труда и технике безопастности 82

6.1 Техника безопасности и производственная санитария 82

6.1.1 Актуальность охраны труда 82

6.1.2 Техника безопасности при работе буровых станков 83

6.1.3 Опасные и вредные производственные факторы 85

6.1.4 Расчѐт времени, за которое концентрация вредного

вещества достигнет предельно допустимого значения 87

6.2 Пожарная безопасность 89

6.2.1 Причины возникновения пожара 89

6.2.2 Организационные мероприятия по обеспечению пожарной

безопасности 89

6.2.3 Средства пожаротушения 90

5. Ожидаемые технико-экономические показатели 93

Формат А4


Лист

ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.0.05.00 И

нв.

№ п

од

л.

Под

пись и

дата

В

зам

. инв. №

под

л.

Вза

м.

инв. №

дубл

. П

од

пись и

дата

7.1.Исходные данные для расчета 93

7.2. Расчет эксплутационных расходов 94

7.3. Расчѐт и обоснование цены бурения скважин 99

7.4. Определение “точки безубыточности” 101

7.5. Расчѐт и анализ основных технико-экономических показателей 102

Заключение 105

Список литературы 106


Лист

8 ДП.ВВ.23.05.01.ТТС.18.00 ПЗ

Введение

В настоящее время на территории Республики Тыва проводятся

комплексные работы по бурению геологоразведочных скважин небольшой

глубины. Широкое распространение получили станки шнекового бурения.

Шнековое бурение позволяет совместить операции непосредственно по

бурению с удалением породы из забоя без применения промывки или

продувки. Шнековый способ бурения имеет специфические особенности,

заключающиеся в том, что удаление разрушенной породы производится не

промывочной жидкостью, а шнеками, являющимися вертикальным винтовым

транспортѐром. Подача разрушенной породы на лопасть шнека производится

долотом при наличии подпора нижних слоѐв породы при еѐ разрыхлении.

Таким образом, при шнековом бурении долото выполняет две функции

– разрушает породу и подаѐт разрушенную породу на спираль шнека. Работа

долота складывается из трѐх операций:

1. внедрение рабочей части долота в породу под действием осевой

нагрузки;

2. срез породы при вращении долота;

3. подача разрушенной породы на спираль шнека.

Если при использовании способов бурения с очисткой забоя скважины

глинистым раствором или воздухом содержание разрушенной породы в

стволе скважины едва достигает 2 – 4 %, то при шнековом бурении оно

составляет 10 – 20 %. Это обеспечивает высокие механические скорости

бурения в мягких и рыхлых породах. В связи с отсутствием необходимости

применять при шнековом бурении промывку этот способ так же с успехом

используется для проходки мелких скважин в безводных районах, в

многолетнемѐрзлых породах и в зимнее время при отрицательных

температурах.


Лист

9 ДП.ВВ.23.05.01.ТТС.18.00 ПЗ

Шнековое бурение ведѐтся как сплошным забоем, так и кольцевым. В

последнем случае удаѐтся получить образцы пород, характеризующие

геологическое строение данного участка.

К недостаткам шнекового бурения следует отнести относительно

небольшую глубину бурения (30 – 50 м), невозможность бурения скважин в

породах 7 категории по буримости и выше в породах с наличием твѐрдых

прослоев и валунов, трудности бурения в грунтах ниже уровня подземных

вод, требующих применение других способов для проходки и закрепления

этих грунтов, трудности бурения шнеками в вязких и липких глинистых

грунтах, относительно большую энергоѐмкость шнекового бурения.

Таким образом, буровые станки шнекового бурения находят широкое

применение в различных отраслях народного хозяйства, а наибольшее

распространение они получили при бурении геологоразведочных и взрывных

скважин на открытых горных работах.

Учитывая устойчивую на длительный период времени перспективу

применения буровых агрегатов в геологоразведке, а так же при бурении:

сейсморазведочных, структурно-картировочных и водозаборных скважин,

инженерно-геологических изысканий и обустройства скважин при

строительстве различных сооружений работы в данном направлении весьма

актуальны.


Лист

9 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

участкoв порoды, прилегающим к передним режущим граням резца.

Техническoе обоснование бурильнoго агрегата заключается именно в

расчѐте и выбoре наибoлее oптимальных режимных параметoов бурения

(толщины стружки h, скорoсти бурения и частоты вращения шнека ) с

пoследующим анализом произвoдительности агрегата и затрат мощнoсти на

бурение.[1]

В качестве рабoчего oргана при шнековoм бурении вместo бурильных

труб используются шнеки, котoрые при вращении транспoртируют порoду с

забоя на пoверхность.

Шнекoм называется такой транспoртѐр, в котoром рабoчим oрганом

является винт, вращающийся в непoдвижной трубе (скважине). Шнек,

применяемый в бурении представляет собoй пoлый вал с укрепленной на нѐм

винтoвой пoверхностью из тoлстого листовoго железа. Снизу шнек несѐт

резец, котoрый разрушает порoду забоя. Ввинчиваясь в пoроду, как в гайку,

шнек передвигает еѐ к поверхности по свoим винтoвым линиям.[1]

1.1. Обзoр существующих конструкций

В хoде выполнения диплoмного прoекта был проведен патентно-

информационный поиск, в результате которогo былo найдено большoе

количество патентов, как на буровые станки со шнековым рабочим органом, так

и на отдельные механизмы и узлы.

В oбщем, передвижные бурoвые установки шнекового бурения,

обеспечивающие бурение скважин различного назначения ширoко

распрoстранены. Так, например, итальянской фирмoй “Apageo Segelm”

выпускаются небольшие станки “Apafor 22” и “Apafor 30” для бурения

скважин различногo характера. Известны так же буровые станки фирмы

“АТЛАС КОПКО”, МКСМ-800 (Курганского машзавoда), ПУМ-500, 600 и

1000 (Уралвагoнзавода), BOBCAn”.[2]


Лист

10 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

У нас ширoкое распрoстранение пoлучили буровые станки российских

завoдов “Стройдoрмаш” и “Уралмаш”. Рассмoтрим далее их технические

характеристики.

Самохoдная гидроприводная буровая установка УРБ-2А-2Б

Рис. 1.1 Буровая установка УРБ-2А-2Б

Самоходная гидрoприводная буровая установка УРБ-2А-2Б (рис.1.1.)

предназначена для бурения скважин при сейсмических исследoваниях и на

воду.

Обеспечивает вращательное бурение шнеками диаметром до 135 мм и

шарошечными долoтами на глубину до 200 м при конечном диаметре 97 мм

и начальном 190 мм.[2]

Техническая характеристика

Максимальная частoта вращения подвижнoго вращателя, 300.

Грузоподъемность механизма подачи с ходом 5200 м - 6,2 кН.

Привод маслостанции мощностью 44 кВт от двигателя транспортной базы.

Модификация установки УРБ-2А-2Д имеет дизельный привод.

Буровой насoс с подачей 594 л/мин при давлении до 4,0 МПа.


Лист

11 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

Компрессoр с подачей 6,0 м3/мин при давлении 0,5 МПа.

Установка мoнтируется на автoмашинах ЗИЛ, УРАЛ, КАМАЗ.

Масса буровoомашине 10000 кг.

Самoходные технoгический кoмплекс КГК

Рис. 1.2. Самoходные технологические комплексы КГК

Самохoдный технолoгический комплекс КГК (рис. 1.2.) предназначен

для бурения скoмалий, оконтуривании перспективных участков полезных

ископаемых в порoдах преимущественно мягких и рыхлых с забуриваем в

поро ды фундамента средней твердости на 0,5 - 1,0 м.[4]


Глубинa бурения, м

- на стальных трубах диаметром 57 мм коронками диаметром 66 и 76 мм 200

- на стальных трубах диаметрoм 73 мм коронками диаметром 76; 84; 93 100

Диаметр керна, мм

- для труб диаметром 57 мм 25

- для труб диаметром 73 мм 40

Масса основных элементoв кoмплекса, кг

- буровая установка 10000

- прицеп-емкoсть 3000


Лист

12 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

- комплект бурильных труб:

а) диаметрoм 57 мм на 200 м 1400

б) диаметрoм 73 мм на 100 м 1150

Бурoвая установка УБР-2М

Рис. 1.3. Буровая установка УБР-2М

Бурoвая устанoвка УБР-2М (рис. 1.3.) предназначена для бурения

геологоразведочных скважин при поисках и разведке россыпных

месторождений полезных ископаемых и стрoительных материалов. Еѐ можно

использовать также при бурении скважин на воду. Установка обеспечивает

бурение скважин в сухих обвoднѐнных рыхлых отложениях с содержанием

большого кoличества валунов и гальки.[3]


Глубина скважины, м 15-25

Диаметр скважины, мм:

начальный 253

Диаметр обсадных труб, мм 219; 168; 127

Привoдной двигатель:


Лист

13 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

Тип дизель 24-85/11

мощность, кВт 8,83

Лебѐдка:

Тип планетарный

грузоподъѐмность, т 1,76

скорость навивки каната на барабан, м/с 0,51

Высота подъѐма ударного снаряда, м 0,6

Число ударов снаряда в минуту 55

Масса ударного снаряда, кг 300

Высота мачты до оси блока, м 8

Грузoподъѐмность мачты, т 6

Масса установки (без транспортной базы), т 2

Буровая установка УРБ-2М

Рис. 1.4. Буровая установка УРБ-2М

Буровая установка УРБ-2М (рис. 1.4.) предназначена для бурения:

сейсморазведoчных, структурно-картировочных скважин, геологоразве-

дочных скважин на все виды полезных ископаемых взрывных скважин,

водозаборных скважин. Буровая установка может применяться для


строительстве различных сооружений.[3]

Технические параметры


Лист

14 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

Способ бурения - вращательное, с промывкой или

продувкой

- колонковое

- шнековое

- шарошечное ударно-вращательное

погружным пневмоударником

Глубина бурения с промывкой 100 м

Глубина бурения с продувкой (в

том числе пневмоударником)

30 м

Глубина бурения шнеком 30 м

Диаметр бурения начальный 190 мм

Диаметр бурения конечный 93 мм

Диаметр бурения шнеками 0; 225; 325

Буровая установка УРБ-2А-2

Рис. 1.5. Буровая установка УРБ-2А-2

Буровая установка УРБ-2А-2 (рис. 1.5.) предназначена для бурения

геофизических и структурно-поисковых скважин на нефть и газ, разведки

месторождений твердых полезных ископаемых, строительных материалов и

подземных вод, инженерно-геологические изыскания, бурения водозаборных

и взрывных скважин.[9]


Лист

15 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

Техническая характеристика:

Способ бурения - вращательное, с промывкой или

продувкой

- колонковое

- шнековое

- шарошечное ударно-вращательное

погружным пневмоударником

Глубина бурения с промывкой 300 м

Глубина бурения с продувкой (в

том числе пневмоударником)

30 м

Глубина бурения шнеком 30 м

Диаметр бурения начальный 190 мм

Диаметр бурения конечный 93 мм

Диаметр бурения шнеками 0; 225; 325 об/мин

1.4. Выбор и обоснование конструкции изделия

В процессе выполнения дипломного проекта необходимо было

спроектировать станок разведочного бурения для бурения скважин шнеками

на глубину до 30 м и диаметром до 180 мм на базе тракторного шасси.

По аналогии с уже существующей установкой разведочного бурения

УРБ-2А-2, разработанная установка (рис.1.6.) со всеми механизмами,

входящими в еѐ состав, смонтирована на собственной раме 2,

прикреплѐнной к тракторному шасси “К-702” 1 и приводится в действие от

его двигателя.[9]

Установка имеет: сварную односекционную мачту, подъѐм –

опускание которой осуществляется при помощи одного гидроцилиндра 7;

перемещающийся по мачте вращатель 9 с гидроприводом, который

используется в процессе бурения, наращивания бурильных шнеков без

отрыва породоразрушающего инструмента от забоя. Перемещение


Лист

16 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

вращателя обеспечивается гидроцилиндром и талевой системой, которая

обеспечивает в свою очередь увеличение хода перемещения в 2 раза.

Управление установкой полностью гидрофицировано, в том числе

подъѐм – опускание мачты, и сконцентрировано на пульте управления 6. С

целью повышения устойчивости станка там установлена два аутригера 11.

Так же на установке предусмотрена установка промывочного насоса 3,

который обеспечит очистку скважины в случае бурения штангами.

В качестве рабочего органа используются шнеки 10, на конце которых

размещается долото.

7

8

3

0

1 2 3 4 5 6 7

8

9

1 0

1 1

1 0 2 3 0

2

8

6

0

Рис. 1.6. – Схема разрабатываемой установки


Лист

17 ДП.ОЧ.23.05.01.ТТС.0.05.01 ПЗ

1- Шасси тракторное; 2- рама; 3- насос промывочный; 4- редуктор; 5-

установка гидронасосная; 6- пульт управления; 7- гидроцилиндр; 8- мачта;

9- вращатель; 10- бурильный став; 11- аутригер.


Лист

19 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

Определение центра масс будем производить как для рабочего

положения машины при поднятой мачте, так и для транспортного.

Массы соответствующих частей бурового агрегата и координаты их

центров масс представлены в табл. 1.

Таблица 1

Координаты центров масс

№

п

/п

Наименование

Масса,

im

кг

Координаты центров

масс

ix , м

iy , м ,

iz м

1 Шасси тракторное МТЗ 12000 0 -0,540 0

2 Насос буровой 1200 -

0,030

0,630 0,900

3 Редуктор 1000 0 1,400 0,230

4 Мачта

- в рабочем положении

- в транспортном положении

1600

0

0

4,470

0,930

3,430

2,100

5 Вращатель

- в рабочем положении

- в транспортном положении

700

0

0

4,850

0,680

4,000

2,600

6 Общая масса установки 16500

1) Координаты центра масс машины в рабочем положении:

i

i

ii

c

m

mx

X

5

1 (2.1)

002,070016001000120012000

1200)03,0(

cX м;

i

i

ii

c

m

my

Y

5

1 (2.2)


Лист

20 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

378,070016001000120012000

70085,4160047,410004,1120063,012000)54,0(

cY м

i

i

ii

c

m

mz

Z

5

1 (2.3)

582,070016001000120012000

7004160043,3100023,012009,0

cZ м.

2) Найдѐм координаты центра масс машины в транспортном положении:

i

i

ii

c

m

mx

X

5

1 (2.4)

002,070016001000120012000

1200)03,0(

cX м;

i

i

ii

c

m

my

Y

5

1 (2.5)

143,070016001000120012000

70068,0160093,010004,1120063,012000)54,0(

cY м;

i

i

ii

c

m

mz

Z

5

1 (2.6)

626,070016001000120012000

7006,2210043,3100023,012009,0

cZ м.

2.1.2. Определение реакций на колёсах при транспортном положении

машины и подбор шин

Для определения нагрузок на ходовые колѐса рассмотрим схему

представленную на (рис.2.2.)


Лист

21 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

А

R A

C

R C

B

2 , 2 5 0 2 , 5 3 5

F = 1 6 1 , 7 8 5 к Н

4 , 7 8 5

Рис.2.2 Схема нагружения мостов машины

Cуммарная нагрузка на колѐса автомобиля, приложенная к центру масс

машины с учѐтом поперечного крена:

2cos gmF (2.7)

785,1612cos81,916500 F кН.

Нагрузку на передние колѐса:

0c

M ; 0)( BCFBCABRA

;

BCAB

BCFR

A

(2.8)

72535,2250,2

535,2785,161

AR кН.

Так как центр масс машины приблизительно расположен по центру, то

нагрузка на каждое переднее колесо:

2

A

П

RR (2.9)

362

72

ПR кН.

Нагрузка на задние колѐса:

0А

M ; 0)( ABFBCABRС

;

BCAB

ABFR

c

(2.10)


Лист

22 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

76535,2250,2

25,2785,161

cR кН.

Так как центр масс машины приблизительно расположен по центру, то

нагрузка на каждое заднее колесо:

4

С

З

RR (2.11)

194

76

ЗR кН.

По каталогу шин выбираем следующие размеры колѐс

Передних - 30,5L32

Задних - 600/55-26,5

2.1.3. Определение реакций на аутригерах при рабочем положении

машины

Для определения нагрузок на аутригеры рассмотрим схему

представленную на (рис.2.3.) Причѐм будем считать, что нагрузка на задние

колѐса полностью снимается аутригерами.

А

R A

C

R C

B

2 , 2 5 0 4 , 5 4

F = 1 6 1 , 7 8 5 к Н

6 , 7 9 0

Рис.2.3. Схема нагружения аутригеров

Cсуммарная нагрузка на аутригеры, приложенная к центру масс машины

с учѐтом поперечного крена:


Лист

23 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

2cos gmF (2.12)

785,1612cos81,916500 F кН

Находим реакции на передних колѐсах:

0c

M ; 0)( BCFBCABRA

; (2.13)

BCAB

BCFR

A

10854,425,2

54,4785,161

AR кН.

Так как центр масс машины расположен по центру, то нагрузка на

каждый переднее колесо:

2

A

П

RR (2.14)

542

108

ПR кН.

Реакции на задних аутригерах:

0А

M ; 0)( ABFBCABRС

; (2.15)

BCAB

ABFR

c

5454,4250,2

25,2785,161

cR кН.

Так как центр масс машины расположен по центру, то нагрузка на

каждый задний аутригер:

2

С

З

RR (2.16)

272

54

ЗR кН.

2.1.4. Расчёт маневренности

Схема агрегата для оценки маневренности представлена на рисунке 2.4.


Лист

24 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

Оценку маневренности машины будем производить по двум условиям:

фактору маневренности и максимальному габаритному радиусу разворота.

1) Фактор маневренности:

75,0][

..

..

доп

полосыповгаб

пргаб

манE

S

BE , (2.17)

где ман

E -показатель маневренности;

..пргаб

B -габаритная ширина машины, м;


S..

-ширина поворотной полосы, м;

2) Максимальный габаритный радиус разворота max.габ

R должен быть

меньше допустимого допгаб

R ][.

=12м.

L 2 = 3 4 1 5

L

1 =

1

3

7

0

7 1 4 7 1 4

m a

x

=

4

0

R

г

а

б

.

m

i

n

R

г

а б

. m

a

x

S

г

а

б

.

п

о

в

.

B

1 =

2 8 7 0

B

2

=

2

2

6

0

6

0

0 7

7 0

A

B C

m a x = 4 0

A 1

A 2

C 2

C 1

O

E

D

F

Рис.2.4. Схема к оценке манѐвренности.

Для расчѐтов введѐм обозначения:

А – геометрический центр переднего моста разрабатываемой машины;

В – точка поворота рамы;

С – геометрический центр заднего моста разрабатываемой машины;


Лист

25 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

А1, А2 – крайние точки переднего моста разрабатываемой машины;

С1, С2 – крайние точки заднего моста разрабатываемой машины;

АВ = L1 = 1370 мм – расстояние от геометрического центра А передней оси

разрабатываемой машины до точки поворота рамы B .

ВC = L2 = 3415 мм – расстояние от геометрического центра C задней оси

разрабатываемой машины до точки поворота рамы B .

AA1 = B1 = 2860 мм – расстояние между крайними габаритами задней оси

машины.

СС1 = B2 = 2870 мм – расстояние между крайними габаритами передней оси

машины.

Задавшись максимальным углом поворота 40

max относительно точки

В, найдѐм максимальный габаритный радиус разворота max.габ

R .

Из ∆АВЕ получим:

EB = 178840cos

1370

cos0

ABE

ABмм, (2.18)

1149137017882222 ABEBAE мм. (2.19)

Из ∆АВD получим:

104940cos1370cos

ABDABAD мм. (2.20)

AF=AD+DF=AD+BC=1049+3415=4464 мм, (2.21)

EC=EB+BC=1788+3415=5203 мм. (2.22)

Рассмотрим подобные треугольники ∆OАF и ∆OEC:

OC

OF

EC

AF

OE

OA , откуда

EC

AFOEOA

.

С другой стороны: AEOEOA .

Приравняем полученные выражения:

AEOEEC

AFOE

; (2.23)

ЕСAEOEAFOE )( ; (2.24)


Лист

26 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

ЕСAEAFOEECOE ; (2.25)

)( AFEC

ЕСAEOE

(2.26)

809044645203

52031149

OE мм.

AEOEOA (2.27)

694111498090 OA мм.

2max.

AAOARгаб

(2.28)

83762

28706941

2

1

max.

BOAR

габ мм.

Найдѐм ширину поворотной полосы полосыповгаб

S..

:

12min.max...OCOARRS

габгабполосыповгаб

Из ∆ОАВ получим: 7075694113702222 OAABOB мм. (2.29)

Из ∆ОBC получим: 6196341570752222 BCOBOC мм. (2.30)

47662

28606196

2

2

11min.

BOCCCOCOCR

габ мм. (2.31)

Тогда

min.max... габгабполосыповгабRRS (2.32)

361047668376..


S мм

Таким образом:


пргаб

ман

S

BE

..

..

(2.33)

75,0][79,03610

2870

допманEE ,

12000][8376.max.

допгабгаб

RR (2.34)

Условия выполнены.


Лист

27 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

В целом маневренность для условий работы обеспечена.

2.2. Мощностной баланс

2.2.1. Мощность, необходимая на передвижение машины по прямой

При движении по прямой агрегат преодолевает следующие силы

сопротивления движению:

1.Сила сопротивления деформированию несущего основания

cos1

gmPk

(2.35)

161782cos81,9165001,01

P Н ,

где k

=0,1 - коэффициент сопротивления качению колеса;

gm – вес машины;

= 2 ─ угол поперечного крена машины.

2. Сила сопротивления от составляющей силы тяжести

перпендикулярной опорной поверхности при движении машины в гору

sin2

gmP

(2.36)

126995sin81,9165002

P Н ,

где φ =5 ─ угол продольного крена машины.

3. Сила сопротивления инерции при разгоне (трогании с места) агрегата

dt

dvmсP

3

(2.37)

68780

778,2165002,1

3P Н ,

где с – коэффициент, учитывающий наличие вращающихся масс в трансмиссии

движителя;

m – масса машины;


Лист

28 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

dv- изменение действительной скорости; dv =10 км/ч =2,778 м/c;

dt – время разгона; dt = 80 c.

4. Сила сопротивления в подшипниках качения

)(03,0214

PPP (2.38)

866)1269916178(03,04

P Н ,

Мощность, необходимая для передвижения агрегата по прямой,

1000

4

1i

ivP

N (2.39)

839,01000

778,2)8666871269916178(

N кВт ,

где v – действительная скорость движения машины; dv =10 км/ч =2,778 м/c;

η – КПД привода движителя; η = 0,9.

Таким образом, мы видим, что указанной мощности двигателя

(Nдв=100кВт) достаточно для обеспечения движения машины по прямой.

2.2.2. Мощность, необходимая на поворот машины

При повороте колесного хода преодолевается все те же сопротивления,

что и при прямолинейном движении, включая сопротивление повороту,

которое равно:

GR

DfP

4

1

5 (2.40)

241181,9165004,8

87,25,025,0

4

1

5P H ,

где μ –коэффициент сопротивления качению колеса; μ=0,25;

f –коэффициент трения; f=0,5;

R – радиус поворота машины; R=8,4 м ;


Лист

29 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

D – ширина колѐсной базы машины; D=2,87 м.

Мощность необходимая для поворота агрегата

1000

4

1i

ivP

N (2.41)

509,01000

38,1)24118666871269916178(

N кВт.

Указанной мощности двигателя (Nдв=100 кВт) достаточно для

обеспечения поворота машины на скорости 5 км/ч.

2.2.3. Мощность, необходимая для работы вращателя

1. Потребное усилие подачи на долото Рос для разрушения породы

..

31025,0

бмзосhDкP (2.42)

1020011,018,011025,03

ос

P кН,

где кз – коэффициент, учитывающий затупление инструмента; к=1;

D – диаметр долота; D=0,180 м. ;

h – величина заглубления шнека; h=0,011 м. ;

..бм – приведенный предел прочности породы;

..бм =20 МПа.

2. Потребный момент вращения долота М1 , необходимый для

разрушения породы

збм

kzhDМ 1..

2

115,62 (2.43)

8,1112011,02018,05,622

1М кН м,

где z – количество зубьев на долоте; z=2;

μ1 – коэффициент трения породы о сталь; µ1=1.

3. Минимальная частота вращения шнека


Лист

30 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

12

2

1

0

2

cossin

D

gn

(2.44)

88,1

16,02,114,32

30cos130sin81,9

20

n с-1

,

где β – угол наклона винтовой линии шнека; β=30;

μ2 – коэффициент трения породы о породу; µ2=1,2.

D1 – диаметр шнека; D1=0,160 м.

4. Максимальная теоретическая производительность шнека

врш

nSkdDV 22

1

2109 (2.45)

58,2627,04,08,007,016,014,3109222

ш

V м3/ч ,

где пвр – предельная частота вращения долота; пвр=2 с-1

;

d – диаметр вала шнека; d=0,07;

к – коэффициент просыпания породы в зазор между шнеком и стенками

скважины; к=0,8.

5. Момент, необходимый для обеспечения подъѐма породы шнеком

2

122

1112125,0

tggkHdDDМ

р (2.46)

68,02,13081,93,18,17,03007,016,016,0114,3125,0122

2

tgМ кН м,

где vпод – предельная частота вращения долота; vпод =0,02 м/с ;

ρ – плотность породы; ρ=1,8 т/м3.

кр– коэффициент разрыхления породы; кр=1,3.

Н – глубина бурения породы; Н=30 м.

6. Мощность двигателя вращателя

вр

вр

вр

пММN

)(221 (2.47)

4,36

85,0

207,08,114,32

врN кВт.


Лист

31 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

7. Техническая скорость шнекового бурения

224..

102

3600

кб

освр

тб

DП

Рnv

(2.48)

6,418,05102

1023600

222..

тбv м.пог/ч

где Пб – показатель буримости породы; Пб =5 ;

2.2.4. Расчёт на проходимость

Схема к расчету на проходимость представлена на (рис. 2.5.)

R 1 R 2 R 3

G а г р

a = 2 2 5 0

7 1 4 7 1 4

b = 2 5 3 5

Рис.2.5. Схема к расчету на проходимость.

Помимо проверки достаточности мощности двигателя на передвижение

разрабатываемого бурильного агрегата (раздел 2.5.) произведѐм проверку

проходимости по сцеплению колѐс с грунтом и по опорным давлениям на

грунт.

1) Сцепление колѐс с грунтом.

Определим тяговое усилие:

ckfFRfRfRfP

332211 Н,


Лист

32 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

где 12,0321

ср

ffff - коэффициент сопротивления качению колѐс;

321,, RRR - соответствующие реакции ;

скF -скатывающая сила, Н.

)sin(cos срагрск

fGF (2.49)

33457)5sin12,05(cos8,91650000

ск

F Н.

где -угол подъѐма дорожного полотна, 50.

5121733457)380003800072000(12,0 f

P Н, (2.50)

Коэффициент сцепления колѐс с грунтом 5,0321

ср, тогда

возможный максимум тягового усилия при тягаче по схеме 6 X 6 равен

срTтGP (2.51)

808505,08,916500 т

P Н,

Если 0)( fт

PP , то движение возможно.

80850 – 51217=29633 > 0, условие выполнено.

Следовательно проходимость бурильного агрегата по сцеплению колѐс с

грунтом обеспечена.

3) Проверка на проходимость по опорным давлениям:

кПаPPдопiкколес

90][ , (2.52)

где iкколес

P - опорное давление i-го колеса, Па;

доп

P ][ -допустимое давление на колесо, Па;

пкколеса

iкколес

iкколес

LB

GP

* , Па, (2.53)


G -нагрузка на i-ое колес, Н;

колесаB -ширина колеса, м;

пкL -длина пятна контакта, м.


Лист

33 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

7192865,077,0

36000

колесаP Па

допP ][

Условие выполнено.

Проверка по осадке грунта:

05,0][ допiкколес

hh м. (2.54)


h -осадка колеса, м;

доп

h ][ -допустимая осадка колеса, м.

322

2

прсм

колеса

iкколес

DBk

Gh

, м, (2.55)

где см

k -коэффициент объѐмного смятия, 3

8101

м

Нk

см ;

прD -приведенный диаметр, 1,56 м.

328

2

56,165,0101

36000

iкколесh 0,043 м 0,05 (2.56)

Условие выполнено.

В целом проходимость обеспечена.

2.2.5. Кинематический расчёт

При общем кинематическом расчѐте будем руководствоваться условием

обеспечения требуемой частоты вращения для гидронасосной станции

бурильного агрегата. В следствие того, что привод насосов и привод задних

колѐс тракторного шасси предполагается осуществлять от ВОМ по средствам

одного вала, необходимо учесть тот факт, что частота вращения вала при

движении машины состовляет 500 – 600 об/мин, а при приводе гидронасосов

1700 об/мин. Для решения этой проблемы и обеспечения плавности включения

привода насосной станции и заднего моста в конструкции агрегата имеется


Лист

34 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

фрикцион, обеспечивающей возможность переключения частот вращения

карданных валов

Кинематическая схема привода вращателя представлена на( рис. 2.6.)

Рис. 2.6. Кинематическая схема привода вращателя

Вращение от двигателя тракторного шасси через коробку передач,

гидроподжимную фрикционную муфту включения ВОМ по средствам

карданного вала передаѐтся на ведущий вал коробки раздаточной буровой

установки. На выходных концах коробки раздаточной установлены масляные

насосы, а так же шкив с зубчатой муфтой включения для привода по средствам

клиноременной передачи насоса бурового.

Для привода вращателя служит гидромотор от которого вращение через

муфту передаѐтся на вал XVI. На валу XVII свободно перемещается блок-

шестерня которая может входить в зацепление с одной из двух шестерѐн,

посаженных на вал XVIII, что обеспечивает вращение этого вала с двумя

различными частотами.

Перемещается вращатель по мачте при помощи гидроцилиндра и

талевой системы, обеспечивающей удвоение хода.

Номинальная частота вращения ВОМ n1=1050 об/мин.

80042

321050

2

1

z

znnnn

IIVIIIII об/мин. (2.57)

120024

36800

5

4

z

znnnnnn

IVVVIVIIVIIIIX об/мин. (2.58)

Номинальная частота входных валов насосов:


Лист

35 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

-типа 3103.112-03 для привода исполнительных механизмов n2=1700

об/мин;

-типа Пл12,5/16 – n3=935 об/мин.

Исходя из этого рассчитаем требуемые передаточные числа раздаточной

коробки.

7,01700

1200

26

7

7,6

n

n

z

zu

IX

7,01700

1200

26

8

8,6

n

n

z

zu

IX (2.59)

81,1935

1700

3

2

9

10

10,9

n

n

z

zu

Подбираем числа зубьев зубчатых колес исходя из значения

передаточных чисел, размеров раздаточной коробки и принимая во внимание

конструкцию аналоговой техники.

71,031

22

6

7

7,6

z

zu . (2.60)

71,031

22

6

8

8,6

z

zu .

81,122

40

9

10

10,9

z

zu .

Частоты вращения валов:

16907,0

1200

7,6

u

nn

IX

X об/мин;

16907,0

1200

8,6

u

nn

IX

XI об/мин; (2.61)

5,92981,1

1690

10,9

u

nn

XI

XII об/мин;

369270/680

5,929

/12

dd

nn

XII

XIII об/мин;


Лист

36 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

2.2.6. Гидравлический расчёт

Схема гидравлическая установки бурильной представлена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Схема гидравлическая

К исполнительным органам, имеющим гидравлический привод, рабочая жидкость

подается насосами H1, НЗ и Н4 из маслобака.

Насос H1 служит для медленного подъѐма и подачи инструмента на забой,

а также для подъѐма - опускания мачты. От насоса H1 масло через обратные

клапаны КО1 и КО2 поступает в распределитель P2, который нормально должен быть

включѐн в положение (―подъѐм‖) и попадает в нижнюю (поршневую) полость

гидроцилиндра Ц1, обеспечивая таким образом подъѐм инструмента. Из

верхней штоковой полости гидроцилиндра Ц1 масло через распределитель РЗ и

P2 поступает в сливную магистраль. Подъѐм инструмента с помощью

насоса Н1 происходит только при закрытом вентиле BH1 (―регулятор подачи‖).

Чтобы остановить подъѐм и оставить интрумент в любом поднятом

положении, достаточно вентиль Н1 полностью открыть и масло от насоса H1

направить на слив. Спуск инструмента под собственным весом можно

осуществить с помощью распределителя Р2, установив его в нейтральное

положение.

Для создания нагрузки на забой необходимо распределитель P2

переключить в положение (―вниз‖), т. е. масло от насоса H1 направить в


Лист

37 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

верхнюю (штоковую) полость гидроццлиндра Ц1. Нагрузка на забой

регулируется вентилем ВН1.

Кроне функции распределителя жидкости распределитель Р2 выполняет функции

дросселя. Установв рукоятку распределителя в положение, промежуточное

между положениями „подъѐм" и нейтральным можно регулировать как скорость

подъѐма вращателя, так и скорость опускания его под собственным весом.

Для подъѐма или опускания мачты необходимо включить

распределитель P2 в положение „вниз", открыть вентиль ВН1 и включить

распределитель Р4 в положение ―подъѐм‖ или ―спуск‖. Пpu этом вращатель

и шток гидроцилиндра Ц1 будут находиться в крайнем нижнем положении

и масло от насоса Н1 будет поступать в распределитель Р4 и далее в

нижнюю или верхнюю полость гидроцилиндра Ц4.

Для предохранения системы от перегрузки в нагнетательной

линии насоса Н1 установлен предохранительный клапан КП1.

Насос Н4 служит для подъѐма инструмента. Масло от насоса Н4 через

фильтр Ф2 и обратный клапан КОЗ поступает в распределитель P2. От

перегрузок насос Н4 защищѐн предохранительно — разгрузочным клапаном

КП3, который имеет дистанционное управление вентилем ВН3 („регулятор

скорости подъѐма‖).

Управление подъемом и спуском вращателя при работе насоса Н4 аналогично

yправлению при работе насоса Н1. Для остановки вращателя в любом

приподнятом положении достаточно открыть вентиль ВН3 и масло от насоса Н4

через клапан КП3 без давления пойдѐт на слив.

Распределитель Р3 обеспечивает дифференциальную работу гидроцилиндра подачи.

При включении его в положение ―б‖ обеспечивается нормальная работа гидроцилиндра

подачи, а при включении его в положение ―в‖ – дифференциальна, т.е. поршневая и

штоковая полости гидроцилиндра соединяются между собой и с подводом. Давление масла

при этом в обеих полостях одинакова, но за счѐт разности площадей поршневой и штоковой

полостей гидроцилиндра шток выдвигается из гидроцилиндра, а масло вытесненное из

штоковой полости перетекает в поршневую вместе с маслом поступающим от насоса, что


Лист

38 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

обеспечивает быстрый подъѐм вращателя со скоростью в 2,2 раза превышающей скорость

при нормальной работе гидроцилиндра.

Опускание вращателя под действием собственного веса при дифференциальной

работе гидроцилиндра происходит так же с большей скоростью, чем при нормальной его

работе. Подача инструмента на забой, а так же работа опорных домкратов могут быть

обеспечены при нормальной работе гидроцилиндра, т.е. при включении распределителя Р3 в

положение ―б‖.

Насос Н3 предназначен для привода вращателя. Масло от насоса Н3 через фильтр

Ф1 поступает в распределитель Р1 с ручным управлением, при включении которого в

положение ―б‖ или ―в‖ масло подаѐтся к гидромотору М и обеспечивает правое или левое

вращение шпинделя вращателя.

При включении распределителя Р1 в положении ―а‖ (―нейтральное‖) масло через

него направляется в сливную магистраль и поступает в масляный бак.

От перегрузок насос Н3 защищѐн предохранительно-разгрузочным клапаном КП2,

который имеет дитанционное управление вентилем ВН2 (―регулятор частоты вращения‖),

что при необходимости позволяет плавно включать вращение и регулировать частоту

вращения шпинделя вращателя.

Для разгрузки тракторного шасси от усилий, возникающих во время бурения и при

подъѐме инструмента, а так же для удобства в эксплуатации, установка снабжена

гидравлическими опорными домкратами Ц2 и Ц3. Верхние полости опорных домкратов

соединены с нижней полостью гидроцилиндра Ц1 трубопроводами, которое врезаны

вентили ВН4 и ВН5.нижние полости опорных домкратов между собой и с верхней

полостью гидроцилиндра Ц1. созданием давления в нижней (поршневой) полости

гидроцилиндра Ц1 при открытых вентилях. ВН4 и ВН5 обеспечивается выдвижением

опорных домкратов на необходимую величину, после чего вентили должны быть закрыты.

Наличие раздельного управления опорными домкратами позволяет производить

корректировку вертикального положения мачты.

Для снятия установки с опорных домкратов необходимо открыть оба вентиля и

создать давление в верхней (штоковой) полости гидроцилиндра Ц1.


Лист

39 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

На установке предусмотрен аварийный ручной насоа Н2, применяемый при выходе

из строя двигателя тракторного шасси. В этом случае отсоединяют шнеки от шпинделя,

поднимают насосом Н2 вращатель, опускают мачту и установку можно транспортировать

буксиром. Управление насосом Н2 осуществляется так же, как и при работе насоса Н1.

Для создания оптимального режима бурения по давлению на забой и крутящему

моменту, а так же для поддержания постоянного режима в процессе бурения в

нагнетательных линиях установлены манометры МН1 и МН2.

Для очистки масла от механических примесей в нагнетательных линиях насосов Н3

и Н4 установлены фильтры Ф1 и Ф2 с тонкостью фильтрации 25 микрон.

2.2.7. Расчёт гидроцилиндров

При расчѐте гидроцилиндра в первую очередь необходимо найти усилие

на шток. Для определения нагрузок рассмотрим схему представленную на

(рис.2.7.)

Усилие на штоках гидроцилиндров:

;0o

M 022113 lGlGlF

øò; (2.62)

Нагрузка на штоке гидроцилиндра:

3

2211

l

lGlGF

шт

(2.63)

14355,0

55,281,97000,381,91600

штF кН .


Лист

40 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

G 1

G 2

F ш т

l 1

l 2

l 3

Рис. 2.7. Схема нагружения гидроцилиндров подъѐма мачты

С точки зрения надѐжности и безопасности разрабатываемой машины

примем усилие на штоке 150ø

F кН.

Рабочая площадь поршня

гмц

ш

p

FS

1

(2.64)

0087,090,095,01020

150000

6

S м

2,

где р1 ─ принятое рабочее давление в гидросистеме; p1=20 МПа;

ηмц=0,95 ─ механический КПД гидроцилиндра;

ηг=0,90 ─ гидравлический КПД гидропередачи.

Внутренний диаметр цилиндра при подаче рабочей жидкости в

поршневую полость

SD 2 (2.65)

105,014,3

000087,02 D м.

Толщина стенки корпуса стального гидроцилиндра:

2

Dt (2.66)


Лист

41 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

016.01

)3.021(101610550

)3.021(101610550

2

105.01

)21(

)21(

65

65

1

1

P

Pt м,

где [σ]=550.10

5 Па – допустимое напряжение растяжения для стали;

μ=0,3 – коэффициент Пуассона (для стали).

Диаметр штока гидроцилиндра

Dd 6,0 (2.67)

065.0105,06,0 d м.

2.2.8. Подбор гидрооборудования.

1. Подбор гидромотора.

Крутящий момент на валу гидромотора

рр

кр

i

MM

2 (2.68)

2249,025,12

2479

2

M Н м,

где Мкр ─ потребный момент вращения долота;

iр ─ передаточное число зубчатой пары ротора; iр=12,25;

ηр=0,90 ─ КПД редуктора.

Частота вращения вала гидромотора 1,16

рврinn

2 (2.69)

5,2425,1222

n с-1

,

где пвр – частота вращения долота; пвр=2 с-1

.

По крутящему моменту на валу гидромотора и по частоте вращения

этого же вала подбираем гидромотор 3103.112-00:

номинальный крутящий момент 250 н*м;

рабочий объем 125 ;/3

обсм


Лист

42 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

давление: номинальное 20 МПа;

максимальное 25 МПа;

частота вращения: номинальная 1450 1мин ;

максимальная 2000 1мин ;

кпд: общий 0,98;

объемный 0,94.

2. Подбор гидронасоса.

Требуемое давление на выходе из насоса

)/(221 ггм

qMp (2.70)

53,1812598,095,0

22414,32

1

p МПа,

где 2

M ─ требуемый момент на волу гидромотора;

г

q ─ рабочий объем гидромотора;

г

─ гидравлический КПД передачи.

Требуемая подача насоса

02

2

1

гqn

Q

(2.71)

3,105100094,0

125605,24

1

Q л/мин,

где 02

─ объемный КПД гидромотора.

Подбор насоса осуществляется по необходимой подаче 1

Q и по

рабочему давлению 1

p .

Подбираем насос 3103.112-03:

расход Q = 112 л/мин;


максимальное 25 МПа;

КПД: объемный 0,95; общий 0,87;


Лист

43 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

3. Определение размеров сечения трубопроводов.

Внутренний диаметр трубопровода

5.0

1)/(2

жvQd (2.72)

018,0)414,3/108,1(25,04

d м,

где 1

Q ─ расход жидкости через трубопровод , Q1= 112 л/мин = 0,0018 м3/c;

жv ─ скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе, vж = 4 м/сек.

Толщина стенки трубы из условия работы на разрыв

][2

dp (2.73)

0014,0101262

018,01025

6

6

м,

где p ─ максимальное давление рабочей жидкости;

][ - допускаемое напряжение растяжения для материала трубы ( для стали

20 ─ 126 МПа).

Принимаем трубопровод 12 Х 1 ГОСТ 8734-75/Б 20 ГОСТ 8733-74.

Определение потерь давления и гидравлического КПД гидропривода.

В гидроприводах имеют место потери давления в гидроаппаратуре a

p и

вспомогательных устройствах у

p .

Потери давления при движении жидкости в цилиндрических трубах

(формула Дарси)

)2/(2

dvlpж

(2.74)

523467)018,02/(49061013,02

p Па,

где l=10м ─ длина участка трубы;

=906 кг/ 3м ─ плотность рабочей жидкости;

─ коэффициент сопротивления;

13,0)960/68018,0/03,0(11,0Re)/68/(11,025,025.0

dkэ

,


Лист

44 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

где э

k - абсолютная величина эквивалентной равномерно-зернистой

шероховатости (для стальных бесшовных труб и рукавов высокого давления э

k

=0,03 мм);

Re- число Рейнольдса;

/Re dvж (2.75)

960)10*75/(018,04Re6

,

где - кинематический коэффициент вязкости.

4. Потери давления в местных сопротивлениях

2/2

жмvp (2.76)

54362/490675,02

м

p Па,

где - коэффициент местного сопротивления.

5. Гидравлический КПД гидропривода

1

)(1

p

ppм

гп

(2.77)

97,015530000

)5436523467(1

гп .

6. Мощность потребляемая гидромотором

2222 nMN (2.78)

345.2414,322242

N кВт.

Полный КПД гидропривода

гонмгмн

02 (2.79)

67,097,0*8,0*94,0*95,0*97,0 кВт.

7. Мощность подводимая к насосу

гN

N 1

(2.80)


Лист

45 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

7,5067,0

34

1N кВт.

8. Подбор гидроаппаратуры.

Распределитель: Рн203-ФМ14

расход: номинальный 160л/мин;

максимальный 180 л/мин;


максимальное 32 МПа.

Клапан предохранительный: МКПВ-10/3 С2Р2: давление 20МПа;

расход 80 л/мин.

2.3 Расчёт сборочной единицы

2.3.1. Расчёт общего передаточного числа редуктора вращателя

Кинематическая схема редуктора вращателя представлена на (рис. 2.8.)

Г и д р о м о т о р 3 1 0 3 . 1 1 2 - 0 0

В р а щ а т е л ь

X V I I X V I I I

1 1

z = 2 5

1 5

z = 4 0

1 2

z = 1 0 0

1 6

z = 4 6

1 3

z = 2 1

1 4

z = 1 5

X V I

Рис. 2.8. Кинематическая схема редуктора вращателя

Для нормальной работы бурового станка необходимо выполнение

следующих условий:

1. Мощность приводного двигателя вращателя должна быть не меньше

расчѐтной (Nвр=36,4 кВт).


Лист

46 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

2. Частота вращения вращателя должна быть больше расчѐтной

минимальной частоты вращения. Примем предельную частоту вращения

вращателя равной 2 об/c.

Итак, приняв в качестве приводного двигателя гидромотор мощностью

40кВт и номинальной частотой вращения вала 1470 об/мин, общее

передаточное число редуктора

25,12602

1470

60

вр

дв

общ

n

пu (2.81)

Подбираем числа зубьев зубчатых колес исходя из значения

передаточных чисел, размеров раздаточной коробки и принимая во

внимание конструкцию аналоговой техники.

1

11

12

12,114

25

100u

z

zu .

2

14

16

16,1406,3

15

46u

z

zu . (2.82)

2.3.2. Проектный расчёт зубчатой передачи

Рассчитывать будем наиболее быстороходную цилиндрическую пару.

Для первой шестерни 8 принимаем материал сталь 45. Термическая

обработка – нормализация, твердость 205 HB.

Для второй шестерни 9 принимаем материал сталь 45. Термическая

обработка – нормализация, твердость 175 HB.

Предел контактной выносливости

7021

lim HB

н

(2.83)

4807020521

lim

н МПа;


Лист

47 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

4207017522

lim

н МПа.

Допускаемые контактные напряжения

н

№H

н

S

z1lim

1

1

9,0

(2.84)

3931,1

14809,0

1

н

МПа;

н

№H

н

S

z2lim

2

2

9,0

3441,1

14209,0

2

н

МПа;

где z№1=1; z№2=1;

SH =1,1 – коэффициент запаса прочности.

Расчетное межосевое расстояние

32

12

2

12

1

1

Hba

a

р

w

u

Tuka

(2.85)

91,2123934315,0

10401449 3

2

р

wa мм,

где ка =49 – коэффициент, зависящий от типа зацепления;

а =0,315 – коэффициент ширины шестерни;

Т2 – момент на валу II;

12121212

2и

n

Nи

NиТT

дв

дв

дв

дв

(2.86)

104042604147014,32

6010403

2

T Нм,

где N = 40 кВт ─ мощность двигателя.

Модуль зацепления:


Лист

48 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

)1(

2

121

uz

am

w

t (2.87)

8,3)14(24

91,2122

tm мм;

Значение mt округляем до ближайшей величины в соответствии с ГОСТ.

Окончательно принимаем mt = 4 мм.

Число зубьев зубчатого колеса 1

)1(

2

1

um

az

w (2.88)

3,22

144

91,2122

1

z .

Окончательно принимаем z1=23.

Число зубьев зубчатого колеса 2

1212uzz (2.89)

924232

z

Диаметры делительных диаметров колѐс:

twmzd

11 (2.90)

924231

w

d мм;

3684922

w

d мм

Диаметры вершин зубьев колѐс:

tamzd )2(

11 (2.91)

1004)223(1

ta

d мм ;

3764)292(2

a

d мм.

Диаметры впадин зубьев колѐс:

mzdf

)5,2(11

(2.92)


Лист

49 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

824)5,223(1

f

d мм;

3584)5,295(2

t

fd мм.

Уточняем межосевое расстояние:

aw = (dw1+dw2)/2 (2.93)

aw = (92+368)/2 = 230 мм

Ширина венцов:

wbaab

2 (2.94)

54230235,02

b мм;

60472)5..3(21

bb мм.

Окружная сила в зацеплении скорость колѐс:

1

3

1102

w

t

d

TF

(2.95)

684241992

1026023

t

F Н.

Окружная скорость колѐс:

3

11

1060

ndv

w

(2.96)

8,51060

14707614,3

3

v м/с.

По таблице выбираем 7 степень точности.

Удельная окружная динамическая сила

12

0

u

avgW

w

HHV (2.97)

45,125

2288,53,506,0

HVW Н/мм,

где H

– коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и

модификации профиля зуба ; 06,0H

;


Лист

50 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

0g – коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления

зубьев шестерни и колеса ; 3,50g ;

Удельная расчѐтная окружная сила в зоне еѐ наибольшей концентрации:

2b

kFW

Ht

Htp

(2.98)

7,9972

05,16842

HtpW Н

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении:

Htp

HV

HV

W

Wk 1 (2.99)

12,17,99

45,121

HVk

Удельная расчѐтная окружная сила

2b

kkkFW

AHVHt

Ht

(2.100)

547572

4912,105,16842

HtW Н/мм

Расчѐтное контактное напряжение

121

121

ud

uWzzz

w

Ht

EHH

(2.101)

153

576

155475127577,1

H Н/мм

H

-условие прочности выполняется.

2.3.3. Расчёт валов

Быстроходный вал.

Принимаем [k] = 25 МПа для стали 45.


Лист

51 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

Находим эквивалентный момент на валу:

Плоскость YOZ: 010050321

yyRFМ

100

502

31

r

yy

FRR

(2.102)

1245100

50206842

100

5020

1

tgtgFR

t

y Н мм.

Плоскость XOZ: 010050321

yyRFМ

100

502

31

t

xx

FRR (2.103)

3421100

506842

1

xR Н мм.

Суммарный изгибающий момент в наиболее опасном сечении вала

22

yxизгMMM (2.104)

1810001710506225022

изгM Н мм.

Эквивалентный момент

22

кризгэквMMM (2.105)

31600026000018100022

эквM Н мм.

Эпюры моментов показаны на рис. 2.14.

Расчетный диаметр вала

3

][

16

K

экв

в

Мd

(2.106)

47102514,3

316000163

6

вd мм.

Итак, принимаем:

Под присоединительный конец вала выбираем диаметр вала: 50,0 мм.


Лист

52 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

Под 1-й элемент (манжета) выбираем диаметр вала: 55,0 мм.

Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 60,0 мм.

Под 3-й элемент (ведущий) выбираем диаметр вала: 65,0 мм.


Диаметры остальных валов назначаем исходя из конструктивных

соображений и в соответствии с аналогичными конструкциями.

Принимаем [k] = 25 МПа для стали 45.

Быстроходный вал:

32

][

16

K

в

Td

(2.107)

037,0102514,3

260163

6

вd м

Итак, принимаем:

Под присоединительный конец вала выбираем диаметр вала: 50,0 мм.

Под 1-й элемент (манжета) выбираем диаметр вала: 55,0 мм.


Под 3-й элемент (ведущий) выбираем диаметр вала: 65,0 мм.


Диаметры остальных валов назначаем исходя из конструктивных

соображений и в соответствии с аналогичными конструкциями.

2.3.4. Проверка шпоночных соединений

Рассмотри шестерню на быстроходном валу.

Для данного элемента подбираем одну призматическую шпонку со

скруглѐнными торцами 15x8x36. Размеры сечений шпонки и пазов и длины

шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9 [1]).

Материал шпоноки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22 [1].


Лист

53 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

σсм = Т / (dвала x (l - b) x (h - t1)) (2.108)

σсм = 26000 / (50 x (36 - 15) x (8 -4 )) = 6,19 МПа <= [σсм]

где Т = 26000 Н мм - момент на валу;

dвала = 50 мм - диаметр вала;

h = 8 мм - высота шпонки;

b = 15 мм - ширина шпонки;

l = 36 мм - длина шпонки;

t1 = 4 мм - глубина паза вала.

Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при

стальной ступице [σсм] = 75,0 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].

σср = Т / (dвала x (l - b) x b) (2.109)

σср = 26000 / (50 x (36 - 15) x 15) = 1,65 МПа <= [σср]

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [σср]=0,6 [σсм]

=45 МПа.

2.3.5. Расчёт диаметра пальца.

Расчѐт проводим по изгибающему моменту

3

][1,0K

изг

в

Мd

(2.110)

32200001,0

105,23

6

вd мм.


Лист

54 ДП.КЧ.23.05.01.ТТС.О.05.02 ПЗ

С учѐтом того, что палец должен обеспечивать надѐжность соединения,

а так же с учѐтом аналогичных конструкций, примем его диаметр равный 40

мм.


Лист

55 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

проектных параметров изделия и его составных частей, синтеза схем

функциональных систем объекта проектирования.Основные задачи разработки

АПФП состоят в создании инструментария реализации системного подхода в

проектировании горной техники, при котором оптимизируются структура

объекта, его внутренние и внешние связи.

Важнейшими показателями разрабатываемого изделия являются оценки

его технического уровня и качества изготовления и входящие в формирование

этой оценки показатели функциональных свойств, надежности.

Под техническим уровнем понимается техническое совершенство

конструкции изделия, оптимальное значение функциональных параметров и

другие показатели, характеризующие данные разрабатываемого изделия

(например, техническая производительность машины, затраты мощности на

работу машины, износостойкость и так далее) и определяющие во многом его

конкурентоспособность.

Качество проектируемого изделия характеризуется как совокупность его

свойств, которые обусловливают пригодность изделия удовлетворять

конкретные потребности в соответствии с назначением, и определяется при

сравнении показателей разрабатываемого изделия с показателями аналогичной

продукции, признанной наиболее совершенной в данной области техники

отечественного и зарубежного производства.

Технический уровень и качество изделия закладывается на стадии

проектирования и поэтому необходимо еще на ранних стадиях разработки

иметь представление о будущем техническом уровне и качестве изделия, что

достигается применением современных методов проектной оценки качества и

его оптимизации, в том числе посредством использования автоматизированной

подсистемы функционального проектирования данного вида горной техники.

На (рис. 3.1.) представлена структурная схемы АПФП агрегата

бурильного.


Лист

56 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

Важнейшими показателями разрабатываемого бурильного агрегата

является оценка его технического уровня и качества, а также показателей

функциональных свойств.

Под техническим уровнем понимается техническое совершенство

конструкции изделия, оптимальное значение функциональных параметров и

другие показатели, характеризующие данные разрабатываемого изделия

(производительность, габаритные размеры и т.д.) и определяющие во многом

его конкурентоспособность.

А П Ф П

А г р е г а т а б у р и л ь н о г о

К и н е м а т и ч е с к и й

р а с ч е т и з д е л и я

Р а с ч ё т р е д у к т о р а

п р и в о д а н а с о с о в

Р а с ч ё т р е д у к т о р а

в р а щ а т е л я

П о с т р о е н и е г р а ф и к о в

Г и д р а в л и ч е с к и й

р а с ч ё т

Р а с ч ё т

г и д р о ц и л и н д р о в

П о д б о р

г и д р о а п п а р а т у р ы


М о щ н о с т н о й

р а с ч ё т

О п р е д е л е н и е м о щ н о с т и

н а п е р е д в и ж е н и е п о

п р я м о й

О п р е д е л е н и е м о щ н о с т и

н а п р и в о д в р а щ а т е л я


Р а с ч ё т о с н о в н ы х

п а р а м е т р о в р а б о ч е г о

о р г а н а

О п р е д е л е н и е г л у б и н ы

и д и а м е т р а с к в а ж и н ы

О п р е д е л е н и е ч а с т о т ы

в р а щ е н и я ш н е к о в


С т а т и ч е с к и й

р а с ч е т и з д е л и я

О п р е д е л е н и е ц е н т р а

м а с с

О п р е д е л е н и е ц е н т р а

д а в л е н и я


Рис.3.1. Структурная схемы АПФП бурильного агрегата

Качество проектируемого изделия характеризуется как совокупность

его свойств, которые обуславливают пригодность изделия удовлетворять

конкретные потребности подсистемы функционального проектирования


Лист

57 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

бурильного агрегата. В соответствии с назначением, и определяется при

сравнении показателей разрабатываемого изделия с показателями аналогичной

продукции, признанной наиболее современной в данной области техники

отечественного и зарубежного производства.

Затем осуществляется возврат АПФП в исходное положение - выводится

главное меню, находящееся в режиме ожидания.

С применением ЭВМ в рамках АПФП выполняют все виды расчетов по

данному изделию, разрабатывают конструкторскую документацию, прогнозируют

его надежность, наблюдают рабочий процесс в динамике, строят графики

изменения значений одних физических величин от ряда исследуемых параметров

будущего агрегата, привлекая при этом возможности других программных

приложений, таких как MatLab, MathCAD, MAPLE. Mathematica - системы

математического анализа со средствами визуального программирования. Excel -

программа для создания электронных таблиц и их графических иллюстраций

разной сложности, а также универсальных программных приложений

инженерного анализа (САЕ) Pro/Mechanika, ANSYS, ADAMS, NASTRAN,

EUCLID, Mechanical Desktop, CAT1A и многих других.

Далее представим (рис. 3.2) подробную блок-схему алгоритма

процедуры многовариантного анализа проектирования бурильного агрегата,

которая отражает оценку влияния основных режимных параметров бурения,

таких как:

– усилие на долото;

– частота вращения бурильных шнеков;

– диаметр кважины и глубина бурения;

на выходные показатели установки разведочного бурения.


Лист

58 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

1 . Н а ч а л о

2 . В в о д

и с х о д н ы х

д а н н ы х

3 . Ц и к л п о D

4 . Ц и к л п о n

n : = n + 0 , 1

H : = H + 1

5 . Ц и к л п о H

6 . V ш , М 1 , М 2 , N , v б . т .

7 . В ы в о д н а п е ч а т ь

D = D + 0 , 0 1

8 . К о н е ц

Рис.3.2 Блок-схема алгоритма работы процедуры многовариантного анализа

проектирования агрегата бурильного.

Блок 1 Начало работы приложения.

Блок 2..Ввод исходных данных.

Блок 3..Начало цикла по диаметру долота.

Блок 4..Начало цикла по частоте вращения бурильных шнеков.

Блок 5..Начало цикла по глубине бурения.

Блок 6..Подпрограмма расчета выходных показателей бурения.

Блок 7..Вывод результатов на печать.

Блок 8..Завершение работы.


Лист

59 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

Таким образом, использование средств автоматизации проектирования

при разработке бурильного агрегата позволяет сократить время на разработку

проекта изделия, а также повысить качество проектирования. Предложенная

автоматизированная подсистема функционального проектирования позволит

существенно сократить затраты времени на выполнение основных проектных

процедур функционального проектирования. Поэтому для выполнения

проектных обоснований проходческого стрелового комбайна или оборудования

и разработки конструкторской документации проекта целесообразно широко

использовать средства автоматизации проектирования.

При выполнении раздела ―Использование компьютерных технологий в

проектировании изделия‖ было проведено вариантное исследование

бурильного агрегата с целью выбора оптимальных параметров, что было

реализовано в разработанной машине.

3.2 Использование изделия в производственных условиях

Отличительной особенностью бурения геологоразведочных

скважин на малые глубины является то, что оно не требует проведения

ряда подготовительных и вспомогательных процессов. Так, например, при

глубинном бурении необходимо сперва подготовить площадку для буровой

вышки - вырубить лес, срезать бугры, засыпать овраги, построить подъездные

пути. При бурении же на небольшие глубины благодаря малым габаритным

размерам, высокой проходимости и маневренности бурильных агрегатов

проведение этих операций не требуется [4].

Перед началом работы необходимо: осмотреть установку, проверить

крепления насосов и маслобаков к раме, состояние и натяжку канатов талевой

системы, затяжку болтов вращателя; проверить уровень масла в раздаточной

коробке установки, вращателе и масляном баке, при необходимости долить до

нормы; убедиться нет ли подтекания масла в соединениях механических

узлов и гидросистемы.


Лист

60 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

В процессе работы и в перерывах необходимо проверять надѐжность

включения всех механизмов установки и надѐжность фиксации всех рукояток

управления; проверять на ощупь нагрев подшипников раздаточной коробки,

вращателя, масляных насосов и гидромотора; проверять герметичность

системы под давлением.

В конце работы необходимо очистить от грязи и вымыть установку;

устранить все неисправности, обнаруженные в процессе работы; произвести

ежедневные смазочные работы.

Основными параметрами шнекового бурения являются нагрузка на

породоразрушающий инструмент и число оборотов шнековой колонны.

Поэтому необходимо стараться поддерживать число оборотов наиболее

высоким, насколько позволяет мощность двигателя. При снижении числа

оборотов до 150 об/мин скорость подъема выбуренной породы уменьшается, в

результате она скапливается на забое и снижает скорость бурения. В мягких

и сыпучих породах нагрузка на породоразрушающий инструмент

принимается минимальной, т.е. равной массе шнековой колонны. Число

оборотов колонны увеличивают до 200—300 в 1 мин. При бурении

применяют плоские двухпѐрые долота.

В плотных породах нагрузку на породоразрушающий инструмент

увеличивают до 7 —10 кН, а число оборотов долота снижают до 80—130

об/мин.

Долото и шнеки охлаждаются буримой породой вследствие большой

скорости углубки. В твердых породах скорость углубки мала, поэтому

долота быстро нагреваются и выходят из строя.

Устанавливая нагрузку на породоразрушающий инструмент,

рекомендуется по возможности осуществлять равномерную подачу. При

резкой подаче инструмента вниз, с одной стороны, создаются

неблагоприятные условия работы для двигателя, а с другой, например, в

вязких глинистых породах, между скважиной и спиралями шнеков образуются

пробки из спрессованной глины.


Лист

61 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

При бурении необходимо следить за износом режущих граней долот,

за исправностью шнеков (смятия, искривления), за плавностью сопряжения

спиралей шнеков; не допускать засыхания комков породы на спиралях,

тормозящих движение рыхлого породного материала.

При бурении по сухим глинам, суглинкам и другим породам для

уменьшения трения при перемещении породы между шнеками и стенками

скважины в нее подливают воду. Для этого несколько минут прокручивают

шнеки без подачи, пока не прекратится подъем разбуренной ранее породы.

Остановив вращение, заливают 1—2 ведра воды в скважину между спиралями

шнеков и дают обратное вращение колонне в течение нескольких минут.

Вода доходит до забоя и при этом равномерно увлажняет стенки скважины.

При бурении в вязких породах на шнеках образуются сальники из-за

сильного прилипания к ним разрушенного липкого шлама. Такие сальники

часто приводят к прихвату инструмента, поэтому бурение приходится

прерывать через каждые 1,5—2,0 м. Это резко сокращает

производительность, кроме того, требуется немало труда и времени на

очистку шнеков от породы.

В настоящее время разработано специальное устройство для

механической очистки шнеков, а для борьбы с образованием сальников при

бурении в вязких породах рекомендуется подливать воду в скважину.

Большую производительность шнековое бурение развивает при

бурении по галечникам, где механическая скорость составляет 9 м/ч

вместо 4,6 м/ч по норме.

Вопрос о глубине и расположении геологоразведочных скважин

решается заранее в соответствии с рельефом местности и категорией

разведки. Рассмотрим этот вопрос непосредственно на примере карьера

Овсище. Площадь этого карьера составляет S = 100 га. После бурения на

этой площади нескольких пробных скважин было установлено, что там

возможны крупные залежи ПГС. Для установления достоверности этих

предположений необходимо провести бурение геологоразведочных


Лист

62 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

скважин по трѐм категориям: А, В и С. Средняя глубина скважин, с

учѐтом рельефа местности, должна быть равной 20 метрам. Определим

общее количество скважин, объѐм необходимых работ и затраты времени

на выполнение поставленной задачи, после чего зададимся оптимальным

количеством бурильных агрегатов, необходимых для проведения бурения

всех скважин по трѐм категориям разведки.

Рассмотрим категорию С.

Сетка скважин для данной категории разведки месторождения ПГС

представлена на (рис.3.3.)

Количество скважин: N = 6 x 6 = 36;

Объѐм работ: V = 36 x 20 = 720 м.пог.;

Необходимое количество дней для выполнения всего объѐма работ

при односменной работе с 8 – ми часовым рабочим днѐм.

4,2488,06,4

720

..

ñìåíûâðèñïtkQ

VT дня. (3.1)

S = 1 0 0 г а

1 0 0 0

2 0 0

2

0

0

1

0

0

0

Рис. 3.3. Сетка скважин для категории С.


Лист

63 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

Рассмотрим категорию В.


представлена на( рис. 3.4.)



Необходимое количество дней:

8288,06,4

2420

..


VT дня. (3.2)

S = 1 0 0 г а 1

0

0

0

1 0 0 0

1 0 0

1

0

0

Рис. 3.4. Сетка скважин для категории В.

Рассмотрим категорию А.


представлена на (рис.3.5.)

S = 1 0 0 г а 1

0

0

0

1 0 0 0

5 0

5

0

Рис. 3.5. Сетка скважин для категории А.



Лист

64 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ


Необходимое количество дней:

29988,06,4

8820

..


VT дней. (3.3)

Схема движения машины при проведении бурильных работ

представлена на (рис. 3.6.)

S = 1 0 0 г а

1 0 0 0

2 0 0

2

0

0

1

0

0

0

Рис. 3.6. Схема движения машины.

3.3 Технологи ремонт (изготовления) составной части изделия

3.3.1 Описание конструкции и назначение детали

Деталь ―колесо зубчатое‖ (рис. 3.7.) является деталью, расположенной

на входном валу вращателя бурового. Колесо зубчатое предназначено для

передачи вращения от гидромотора к промежуточному валу редуктора

вращателя.


Лист

65 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

8

0

H

7

(

+

0

,

0

3

)

1

1

8

2

3

6

4

0

3

5

8

-

3

,

6

3

6

8

h

1

6

(

-

3

,

6

)

3

7

6

h

1

6

(

-

3

,

6

)

5 , 8 7

3 0

А

5

5

2 , 5

5

5

5 6

0 , 0 3 0 А

0 , 0 3 0 А 0 , 0 4 2 А

R 0 , 4

R a 1 . 6

T 0 . 0 2 6 A

0 . 0 2 6 A

8

5

+

0

,

2

2 2 J s 9

Рис. 3.7 Эскиз колеса зубчатого

Для зубчатого колеса, имеется шпоночный паз. Колесо изготовлено из

литейной стали 45Х, ее масса составляет 12 кг. Посадочный размер 80Н7.

Торец колеса для обеспечения работоспособности и достаточного срока

службы обрабатывается до шероховатости 5.

3.3.2 Виды износа

Все многообразие процессов изнашивания может быть сведено к

следующим основным: изнашивание механическое, абразивное, окислительное,

осповидное (усталостное) и коррозионное.

Механическое изнашивание, наблюдающееся при трении скольжения,

проявляется в изменении размеров, формы и. шероховатости трущихся

поверхностей деталей. Если процесс скольжения протекает с малыми ско-

ростями (до 0,25 м/сек) и при значительных давлениях, то наблюдается


Лист

66 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

пластическое деформирование малых участков поверхности, приводящее к

вырыванию частиц металла с поверхностей детали. Эти частицы либо остаются

на поверхности трения в виде нароста, либо уносятся из зоны трения. Этот вид

изнашивания называют схватыванием первого рода. При больших скоростях

скольжения и значительных давлениях в местах контакта наблюдается

интенсивный нагрев поверхности; при этом температура на отдельных участках

контакта возрастает до такой степени, что вызывает размягчение и оплавление

поверхности, называемое схватыванием второго рода.

Механическое изнашивание в наиболее полном виде наблюдается при

сухом трении скольжения.

В условиях граничной смазки механическое изнашивание наблюдается

при разрыве масляной пленки, перерыве в подаче смазки, при перегреве

поверхности контакта и при резком изменении режима трения.

Абразивное изнашивание представляет собой процесс постепенного

разрушения поверхностного слоя деталей вследствие трения о них мельчайших

частиц, твердость и механическая прочность которых выше твердости и

механической прочности деталей.

Окислительное изнашивание наиболее распространено в деталях

двигателей. Ему подвержены коренные и шатунные шейки коленчатых валов,

поршневые пальцы, втулки, гильзы цилиндров и др. Этот вид изнашивания

возникает при трении скольжения, причем кроме микропластического

деформирования поверхностного слоя детали наблюдается диффузия кислорода

воздуха в тончайшие верхние слои детали с образованием химических

соединений. В результате трения наблюдается выкашивание твердых и очень

хрупких окислов, приводящих к постепенному изменению размеров и формы

детали.

Осповидное (усталостное) изнашивание представляет собой процесс

разрушения поверхностного слоя детали, вызываемый повторно-переменными

нагрузками. Способность детали воспринимать переменные и знакопеременные

нагрузки носит название циклической прочности. Циклическая прочность


Лист

67 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

оценивается пределом усталости (пределом выносливости), которая

характеризуется наибольшим напряжением при определенном числе

повторений цикла нагрузки без проявления признаков разрушения.

Процесс разрушения материала в результате усталости на первой стадии

проявляется в виде пластической деформации отдельных кристаллов,

приводящей к образованию микротрещин. В зоне микротрещин напряжения

резко возрастают, поэтому микротрещины увеличиваются и сливаются в

общую трещину, приводящую к разрушению поверхностного слоя, т.е.

выкашиванию с образованием осповидных углублений. Причиной появления

микротрещин может быть также неоднородность материала (пустоты,

включения), а также повреждения поверхности (риски, надиры и др.).

Дальнейшему разрушению поверхностного слоя способствует сопутствующий

процесс окисления детали. Осповидное изнашивание можно наблюдать на

рабочих поверхностях подшипников качения, на боковых поверхностях зубьев

колес, на поверхностях скольжения антифрикционных материалов.

Коррозионное изнашивание представляет собой процесс разрушения

поверхностного слоя детали под воздействием водных растворов кислот,

щелочей или солей (электрохимическая коррозия), либо при непосредственном

взаимодействии металла с жидкой или газовой средой (химическая коррозия).

Коррозии подвержены все детали, не защищенные от действия влаги, растворов

или газов. Применяя различные защитные покрытия (противокоррозионные

масла, гальванические покрытия др.), можно снизить коррозионное разрушение

деталей. Коррозионному изнашиванию особенно подвержены детали

двигателей внутреннего сгорания, работающие в условиях высоких температур

(клапаны, поршень, головка цилиндров), а также глушитель, выпускная труба и

др.

3.3.3 Выбор метода ремонта

В результате эксплуатации детали ―колесо зубчатое‖ произошло


Лист

68 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

выкрашивание нескольких зубьев за счѐт действующих больших динамических

нагрузок в связи с передачей большего крутящего момента. На основании

вышеизложенного, а также исходя из условий эксплуатации детали принимаем

решение о ремонте детали.

Возможным вариантом ремонта является замена сломанных зубьев.

Замена поломанных зубьев новыми допустима только в неточных тихо-

ходных передачах. Чаще всего зубья восстанавливают при помощи ввертышей,

башмаков или вставок. В этом случае поломанные зубья фрезеруют до

основания, изготавливают с припуском вышеуказанные элементы,

устанавливают их, а затем обрабатывают, контролируя с помощью шаблонов и

скоб.

3.3.4 Ремонт

Для данного вида износа наиболее подходящим видом ремонта является

метод ввертышей, который осуществляется за 5 операции:

- фрезерование: удаление профиля надломанного зуба;

- сверление: получение отверстий под ввѐртыши;

- завѐртывание и обварка ввѐртышей;

- фрезерование: нарезание нового профиля зуба;

- шлифование нового зуба.

Фрезерная операция

Исходные данные для расчета:

обрабатываемый материал – сталь 45 ГОСТ 1050 - 88;

инструмент – фреза ГОСТ 7063 - 72;

станок вертикально-фрезерный 6Н104;

Определение рабочего хода:

Lрх = Lрез + y + Lдоп; (3.4)

где Lрез – длина резания, мм;


Лист

69 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

Lрез = 56 мм;

У – величина перебега инструмента, мм;

У = 0 мм;

Lдоп – дополнительная длина хода;

Lдоп = 0

Lрх=56 мм

Назначение подачи :

Табличные значения

Продольная подача SZ=0.07 мм/зуб

Поперечная подача SПОП=0,4 мм/ход

Данное значение совпадает со значением в паспорте станка.

Расчет скорости резания V м/с и числа оборотов шпинделя n в мин.

а)Скорость резания:

VZVV

V

PUY

Z

xm

q

V

zBstT

DCV

(3.5)

25,5612,021416,045,060

412

13.01.026.024.026.0

3.0

VK м/мин

КV =КMV КNV КUV (3.6)

где КMV – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого

материала;

КNV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

КUV - коэффициент, зависящий от типа материала и стойкости

инструмента;

б) определим рекомендуемое число оборотов шпинделя:

np = 1000 V / d (3.7)

np =1000 0,59 / 3,14 14=120 об/мин ;

в) уточним число оборотов и скорость резания по паспорту станка:

n1 = 250 об/мин;


Лист

70 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

V = dn1 / 1000 (3.8)

V = 3,14 14 250 / 1000 = 10,99 м/мин

в) рассчитаем основное машинное время обработки tм:

tм = Lрх /( S0 n) (3.9)

tм =56/(20250)=0,012мин ;

Результаты вычислений заносим в таблицу.5.1.

Таблица 5.1- Режимы резания на фрезерной операции

Sz,

мм/зуб

V,

м/мин

n,

об/мин

t,

мм

tм,

мин

0,16 5,25 250 0,45 0,01

2

Сверление

Содержание перехода – сверление отверстий.

Исходные данные для расчета:

обрабатываемый материал – сталь 45 ГОСТ 1050-88;

инструмент – сверло 10 ГОСТ 4010 – 77(Р6М5);

станок вертикально-сверлильный 2Н150;

глубина резания t = 5 мм.

Определение длины рабочего хода суппорта:

рх = Lрез + y + Lдоп , (3.10)

где Lрез – длина обрабатываемой поверхности, мм; Lрез = 14мм;

y– величина перебега инструмента, мм; у = 2 мм;

Lдоп – дополнительная длина хода;

Lдоп = 1,95мм (длина врезания);


Лист

71 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

рх=14+2+1,95=17,95мм;

Глубина резания при сверлении t=0,5 D=0,5∙10=5мм.

Табличное значение подачи суппорта на оборот шпинделя:

S0табл = 0,26 мм/об.

Значение подачи суппорта на оборот шпинделя по паспорту станка

S0=0,26 мм/об.

Скорость резания при сверлении определяется по формуле:

где Сv – коэффициент, Сv=9,8;

m, y, q – показатели степени, m=0,20, y=0,50, q=0,40;

Т – период стойкости, зависящий от материала режущей части

инструмента, обрабатываемого материала, диаметра инструмента,

Т=25мин;

Кv – общий поправочный коэффициент на скорость резания,

учитывающий фактические условия резания. Определяется следующим

образом:

,lvИvMvv

KKKK (3.11)

КМv – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

,750

v

r

n

В

MvKK

(3.12)

где КГ – коэффициент, характеризующий группу стали по

обрабатываемости;

nv – показатель степени.

σВ= 750Мпа;

Кr=1,0;

nv=0,9.

;1750

7500,1

9,0

MvK


Лист

72 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

Kuv – коэффициент, учитывающий влияние инструментального

материала на скорость резания, Kuv =0,9;

Kiv – коэффициент, учитывающий влияние глубины сверления на

скорость резания.

Кv=1,0∙0,9=0,9.

./83,229,026,025

108,9

50,020,0

40,0

минмv

Рекомендуемое число оборотов шпинделя:

Уточненное число оборотов и скорость резания по паспорту станка:

nпр=1000об/мин;

vпр=πD∙nпр/1000=31,4м/мин. (3.13)

Крутящий момент и осевая сила рассчитываются по следующим

формулам:

,10p

yq

МкрKsDСM (3.14)

.10p

yq

pOKsDСP (3.15)

Для крутящего момента:

СМ=0,0245;

q=2,0;

y=0,8;

Кр=КМр=1,0.

Мкр=10∙0,0345∙102,0

∙0,260,8

∙1=11 Н∙м.

Для осевой силы:

СР=68;

q=1,0;

y=0,7;

Кр=КМр=1,0.


Лист

73 ДП.ТЧ.23.05.01.ТТС.О.05.03 ПЗ

РО=10∙68∙101,0

∙0,260,7

∙1=2463Н.

Мощность резания определяется по формуле:

.2,19750

100074,11

9750кВт

nMN

пркр

рез

(3.16)

Мощность станка Nстанка=4кВт.

Основное машинное время обработки tм:

T

м = Lрх /( S0 nпр) =17,95/(0,26 1000)=0,07 мин; (3.17)

Результаты вычислений отражены в таблице 5.2.

Таблица 5.3 – Режимы резания на сверлильной операции

S0,

мм/об

V,

м/мин

n,

об/мин

t,

мм

tм,

мин

0,26 31,4

1000 1

0,07


Лист

76 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

8. Производительность машины за один час

валовой работы

6,6 5,9

9. Продолжительность работы машины в

сутки, ч

8 8

10. Суточная производительность машины, м 36,8 32,8

11.Число рабочих дней году

а) нормативное, дней

б) фактическое, дней

224

205

224

224

12. Продолжительность работы машины в

году:

а) нормативное, ч

б) фактическое, ч

1792

1597

1792

1792

13. Годовая производительность машины,

м/год

7347,2 7347,2

14. Годовой объем работ, м 14694,4 14694,4

15. Потребное количество оборудования, шт 2 2

16.Численность производственного персонала,

чел

а) машинист

б) слесарь

2

1

2

1

Режим работы: прерывный, круглогодовой, одна смена в сутки,

продолжительность смены – 8 часов.

Исходя из заданного режима работы годовая производительность

базовой техники (БТ):

ã

ÁÒ

ãîä

ÁÒ

ãîätQQ , (4.1)

где Qч – часовая производительность соответствующей техники, м/ч;

tг – продолжительность работы техники, ч;


Лист

77 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

смсмрвгRtДДt )365( (4.2)

179218)30111365( г

t ч,

где Дв=111 дней – число выходных и праздничных дней в году;

Др=30 дней – простой во всех видах технического обслуживания и ремонта;

tсм=8 ч – продолжительность смены;

Rсм=1 – коэффициент сменности;

гч

БТ

годtQQ (4.3)

2,734717921,4 БТ

годQ

Годовая производительность новой техники (НТ):

2,7347г

НТ

год

БТ

год

НТ

годtQQQ (4.4)

Годовой объѐм работ:

БТБТ

год

БТ

годNQV (4.5)

4,1469422,7347 БТ

годV м.

Необходимое количество машин:

НТ

год

БТ

годH Т

Q

VN (4.6)

78,12,8243

4,14694

H ТN ,

Принимаем 2HÒ

N шт.

В связи с округлением количества машин в большую сторону, изменится

время выполнения заданного объѐма работ, поэтому пересчитаем это время.

НТНТ

ч

НТ

годНТ

ф

NQ

Vt

(4.7)

159726,4

4,14694

НТ

фt ч.


Лист

78 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

4.1.2 Расчет эксплутационных расходов.

4.1.2.1 Топливо на технологические цели

По данной статье учитывается стоимость дизельного топлива, бензина,

смазочных и обтирочных материалов, необходимых для выполнения основных

технологических операций.

Количество дизельного топлива:

1000

çõãÄÂm

ä

êmêÒNqQ

, (4.8)

где qт – удельный расход топлива двигателем, ÷êÂò

êã

;

N – мощность двигателя, кВт;

кз – коэффициент загрузки двигателяк, кз =0,7;

Tг – годовой фонд времени, ч;

кх – коэффициент, учитывающий холостые проходы, кх =1,1;

т – число одновременно работающих машин, т =2;

1281000

7,021,117929549,0

ÁÒ

äQ т;

6,1271000

7,021,1159710052,0

ÍÒ

äQ т.

Цену дизельного топлива принимаем равной 1000 руб за 1 кг.

Стоимость смазочных и обтирочных материалов принимаем для

укрупнѐнных расчѐтов в размере 20% от стоимости дизтоплива.

Итак, стоимость топлива на технологические цели:

Д

БТ

д

БТ

тЦQC 2,1 (4.9)

6,153100010001282,1 БТ

тC млн. руб.

1,153100010006,1272,1 НТ

тC млн. руб.


Лист

79 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

4.2.2 Основная заработная плата

рубДЗЗjпро,

(4.10)

где Зпр - основная заработная плата рабочих , руб;

jД сумма доплат; принимаем укрупнено в размере 80% от

основной заработной платы.

,oã÷ïð

NÒCÇ

(4.11)

где Сч – часовая тарифная ставка;

,170

61000

îò÷êêC

(4.12)

где 61000 руб - месячная тарифная ставка рабочего первого разряда

170 - среднемесячное число рабочих часов

кт - тарифный коэффициент соответствующего разряда;

ко – отраслевой повышающий коэффициент.

Итак, для машиниста (6 разряд):

5925,11,1170

61000

1

÷C руб; (4.13)

для слесаря (3 разряд):

6245,116,1170

61000

2

÷C руб. (5.14)

где Тг – условное время выполнения годового объѐма работ;

No – число работающих на установке с одинаковым разрядом.

240,3111792624211792592 ÁÒ

ïðÇ млн. руб;

903,2111597624211597592 ÍÒ

ïðÇ млн. руб;

БТ

пр

БТ

оЗЗ 8,1

(4.15)

832,5240,38,1 БТ

оЗ млн. руб;


Лист

80 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

225,5903,28,1 НТ

оЗ млн. руб.

4.1.2.2 Дополнительная заработная плата

БТ

о

БТ

дЗЗ 1,0 (4.16)

5832,0832,51,0 БТ

дЗ млн. руб;

5225,0225,51,0 НТ

дЗ млн. руб.

4.1.2.3 Отчисления в фонд социальной защиты населения

35.0)( до

БТ

сЗЗО (4.17)

224535,0)5832,0832,5( БТ

сО тыс. руб.

35.0)( до

НТ

сЗЗО (4.18)

201235,0)5225,0225,5( НТ

сО тыс. руб.

4.1.2.4 Амортизация основных фондов

Определяем в зависимости от стоимости оборудования по нормам

амортизационных отчислений.

Норма амортизации:

%1001

ý

à

TÍ , (4.19)

где Тэ – нормативное время эксплуатации агрегата.

%3,14%1007

1

ÍÒ

à

ÁÒ

àÍÍ . (5.20)

Величина амортизации

ïàêÍ

êA

100 (4.21)

где к – стоимость оборудования;


Лист

81 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

í

ô

ï

Ò

Òê - поправочный коэффициент, используемый при недогрузке

оборудования.

31,243,14100

852

ÁÒA млн. руб;

58,301792

15973,14

100

1202

ÍÒA млн. руб;

4.1.2.5 Текущий ремонт

В данной статье учитываются затраты на капитальные и текущие

ремонты.

Капитальный ремонт 40% от сумм амортизационные отчисления на

оборудование

БТБТ

ркАЗ 4,0

..

(4.22)

72,931,244,0..

БТ

ркЗ млн. руб;

23,1258,304,0..

НТ

ркЗ млн. руб.

Текущий ремонт – 12% от капитальных вложений по соответствующим

группам оборудования

БТБТ

рткЗ 12,0

..

(4.23)

4,2028512,0..

БТ

ртЗ млн. руб;

8,28212012,0..

НТ

ртЗ млн. руб.

4.1.2.6 Цеховые, участковые и прочие накладные расходы.

Связаны с управлением и обслуживанием подразделений предприятий.

Принимаются 0,5 % от сумм расходов по предыдущим статьям.

)(005,0....

БТ

рт

БТ

рк

БТБТ

стр

БТ

д

БТ

о

БТ

т

БТ

цЗЗАОЗЗСЗ

(4.24)


Лист

82 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

083,1)4,2072,932,24245,25832,0832,56,153(005,0 БТ

цЗ млн. руб.

)(005,0....

НТ

рт

НТ

рк

НТНТ

стр

НТ

д

НТ

о

НТ

т

НТ

цЗЗАОЗЗСЗ

(4.25)

16,1)8,2823,1258,30012,25225,0225,51,153(005,0 НТ


4.1.2.7 Накладные расходы

Учитывают цеховые, общезаводские и прочие производственные

расходы. Размер затрат по данной статье принимаем в размере 20% от суммы

прямых затрат по предыдущим статьям.

)(20,0....

БТ

ц

БТ

рт

БТ

рк

БТБТ

стр

БТ

д

БТ

о

БТ

т

БТ

цЗЗЗАОЗЗСЗ

(4.26)

5,43)083,14,2072,932,24245,25832,0832,56,153(20,0 БТ


)(20,0....

НТ

ц

НТ

рт

НТ

рк

НТНТ

стр

НТ

д

НТ

о

НТ

т

НТ

цЗЗЗАОЗЗСЗ

(4.27)

7,46)16,18,2823,1258,30012,25225,0225,51,153(20,0 НТ


4.1.2.8 Налоги на себестоимость продукции.

Принимают в размере 18% от фонда основной заработной платы.

о

БТЗН 18,0 (4.28)

1050832,518,0 БТ

Н тыс.руб.

о

НТЗН 18,0 (4.29)

941225,518,0 НТ

Н тыс.руб.

Результаты расчѐтов сводим в таблицу 4.2 и подсчитываем

себестоимость единицы работ.

Калькуляция бурения 1 м.п. скважины диметром 135 мм базовой

техникой и диаметром 180 мм новой техникой


Лист

83 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

Таблица 4.2

Наименование

статей расходов

Базовая техника Новая техника

Общая

сумма

затрат,

тыс.руб

.

Себест

о-

мость,

тыс.руб

Стру

к-

тура,

%

Общая

сумма

затрат,

тыс.руб

.

Себест

о-

мость,

тыс.руб

Струк

-тура,

%

1 2 3 4 5 6 7

1.Топливо на

технологи-ческие цели 153600 10,45 58,6 153100 10,42 54,4

2. Основная заработная

плата 5832 0,40 2,2 5225 0,36 1,9

3.Дополнительная

зара-ботная плата 583 0,04 0,2 522,5 0,04 0,2

4.Отчисления на соци-

альное страхование 2245 0,15 0,9 2012 0,14 0,7

5. Амортизация основ-

ных фондов 24310 1,65 9,3 30580 2,08 10,9

6. Текущий ремонт 30120 2,05 11,5 41038 2,79 14,6

7. Подготовка и освое-

ние производства 1083 0,07 0,4 1160 0,08 0,4

8. Накладные расходы 43500 2,96 16,6 46700 3,18 16,6

9. Налоги 1050 0,07 0,4 941 0,06 0,3

Полная себестоимость 262323,

2 17,85 100

281278,

5 19,14 100,0

Учитывая, что диаметры скважин разные введѐм поправочный

коэффициент:


Лист

84 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

1)(

1)(

2

2

БТ

НТ

попр

D

Dк

(4.30)

7,1135

180

2

2

попр

к

С учѐтом этого коэффициента себестоимость одного “приведенного”

погонного метра:

попр

НТ

ПРНТ

ПР

к

СC

прив

(4.31)

2,117,1

14,19

НТ

ПРприв

C тыс. руб.

По таблице 4.2 строим гистограмму себестоимости работ новой техники

(рис. 4.3)

Рис.4.3. Гистограмма себестоимости по новому варианту

4.1.3 Расчёт и обоснование цены бурения скважин

1. Налог на недвижимость по базовому варианту машины:

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

1. Т

опли

во н

а т

ехн

ол

оги

ческ

ие

це

ли

2. О

сно

вна

я за

ра

бо

тна

я пл

ата

3. Д

опо

лни

тел

ьна

я за

ра

бо

тна

я пл

ата

4. О

тчи

сле

ния

на с

оц

иа

льн

ые

стр

ахо

вани

я

5. А

мо

рти

зац

ия

осн

овн

ых

фо

ндо

в

6. Т

екущ

ий

ре

мо

нт

7. П

одго

товк

а и

осво

ение

про

изво

дств

а

8. Н

акл

ад

ные

ра

схо

ды

9. Н

алог

и

54,4

1,9 0,2 0,7

10,9 14,6

0,4

16,6

0,3

%

Статья


Лист

85 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

недв

БТ

недвhкН (4.32)

1700001,0170000 БТ

недвН тыс. руб.,

где к =170000 тыс. руб.- капитальные вложения по базовому варианту машин;

h=1% - норма налога на недвижимость.

2. Чистая прибыль:

БТ

П

БТ

чСП 25,0 (4.33)

655812,26232325,0 БТ

чП тыс. руб.

где 0,25 – нормативная рентабельность;

ÁÒ

ÏÑ - себестоимость продукции.

3. Прибыль налогооблагаемая:

прн

БТ

чБТ

он

h

ПП

.

..

1 (4.34)

7715415,01

65581

..

БТ

онП тыс. руб.

где hн.пр. – норма на налогооблагаемую прибыль.

4. Налог на прибыль

... прн

БТ

он

БТ

прhПН (4.35)

1157315,077154 БТ

прН тыс. руб.

5. Прибыль балансовая

БТ

пр

БТ

недв

БТ

ч

БТ

бННПП (4.36)

94154115731700065581 БТ

бП тыс. руб.

6. Объѐм выпуска продукции в условных оптовых ценах

БТ

б

БТ

п

БТ

оптПСТП (4.37)


Лист

86 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

356477941542,262323 БТ

оптТП тыс. руб.

7. Добавленная стоимость

БТБТ

п

БТМСДС (4.38)

1011931611302,262323 БТ

ДС тыс. руб.

где МБТ

– прямые материальные затраты;

)(25,0....

БТ

рк

БТ

рт

БТ

Т

БТЗЗСМ (4.39)

161130)972020400(25,0153600 БТ

М тыс. руб.

8. Налог на добавленную стоимость

НДС

БТБТhДСНДС (4.40)

202392,0101193 БТ

НДС тыс. руб.,

где hНДС – норма на налогооблагаемую прибыль.

9. Условная отпускная цена продукции работ:

БТБТ

опт

БТ

ОТПНДСТПТП (4.41)

37671620239356477 БТ

ОТПТП тыс. руб.

10. Условная отпускная цена единицы продукции работ:

БТ

год

БТ

ОТПБТ

ОТП

V

ТПЦ (4.42)

6,254,14694

376716

БТ

ОТПЦ тыс. руб.

Определим чистую прибыль и рентабельность в проектируемом

варианте.

1. Условная отпускная цена единицы продукции работ:

6,25БТ

ОТП

НТ

ОТПЦЦ тыс. руб. (4.43)

2. Объѐм выпуска продукции в условиях отпускных цен:


Лист

87 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

НТ

год

НТ

опт

НТ

ОТПVЦТП (5.44)

3767164,146946,25 НТ

ОТПТП тыс. руб.

3. Добавленная стоимость

НДС

НТНТ

отпH Т

h

МТПДС

1 (4.45)

2338532,01

96093376716

H ТДС тыс. руб.

попр

НТ

рк

НТ

рт

НТ

ТНТ

к

ЗЗСМ

)(25,0....

(4.46)

960937,1

)1223028800(25,0153100

НТМ тыс. руб.

4. Налог на добавленную стоимость

НДС

НТНТhДСНДС (4.47)

467712,0233853 НТ

НДС тыс. руб.

5. Объѐм выпуска продукции в условных оптовых ценах:

НТНТ

ОТП

НТ

ОПТНДСТПТП (4.48)

32994546771376716 НТ

ОПТТП тыс. руб.

6. Прибыль балансовая

попр

НТ

пНТ

ОПТ

НТ

б

к

СТПП (4.49)

1644877,1

5,281278329945

НТ

бП тыс. руб.

7. Налог на недвижимость по новому варианту машины:

недв

НТ

недвhкН (4.50)

2400001,0240000 НТ

недвН тыс. руб.,


Лист

88 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

где к =170000 тыс. руб.- капитальные вложения по новому варианту машин.

8. Прибыль налогооблагаемая:

НТ

недв

НТ

б

НТ

онНПП

.. (4.51)

14048724000164487..

НТ

онП тыс. руб.

9. Налог на прибыль

... прн

НТ

он

НТ

прhПН (4.52)

2107315,0140487 НТ

прН тыс. руб.

10. Чистая прибыль:

НТ

пр

НТ

он

НТ

чНПП

.. (4.53)

11941421073140487 НТ

чП тыс. руб.

4.1.4. Определение “точки безубыточности”

Проводим расчѐт по новой машине.

Выручка от реализованной продукции:

ÍÒ

îòïÖxÂ , (4.54)

где x – объѐм производства в пределах производственной программы.

Себестоимость продукции:

xvFÑÏ

, (4.55)

где F – условно постоянные расходы в себестоимости продукции;

попр

НТ

П

НТ

ц

НТ

о

к

СЗAF

15,0 (4.56)

702787,1

5,28127815,04670030580

F тыс. руб;

где v – условно переменные расходы в себестоимости продукции;


Лист

89 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

НТ

годпопр

НТ

П

НТ

ц

НТ

о

НТ

П

Vк

СЗАСv

15,0 (4.57)

48,64,146947,1

46700305805,28127885,0

v тыс. руб.

В точке безубыточности выручка должна быть равна нулю:

0Ï

ÑÂÏ (4.58)

.... áòáòxvFÖx , (4.59)

где xт.б. – объѐм работ в точке безубыточности.

vЦ

Fx

бт

.. (4.60)

367548,66,25

70278

..

бтx м.

4.1.5. Расчёт и анализ основных технико-экономических

показателей

1. Рентабельность инвестиций

%100

кС

ПР

БТ

П

БТ

чБТ

и (4.61)

161001700002,262323

65581

БТ

иР %;

%100

кк

С

ПР

попр

НТ

П

НТ

чНТ

и (4.62)

29100

2400007,1

5,281278

119414

НТ

иР %.

2. Срок окупаемости инвестиций

БТБТ

ч

БТ

ПБТ

ок

АП

кСТ

(4.63)


Лист

90 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

8,42431065581

1700002,262323

БТ

окТ года;

попр

НТ

НТ

ч

попр

НТ

П

НТ

ок

к

АП

кк

С

Т

(4.64)

9,2

7,1

30580119414

2400007,1

5,281278

НТ

окТ года.

Основные технико-экономические показатели производства

Таблица 4.4

/

п

Показатель БТ НТ

1 Годовой объѐм буровых работ:

а) в натуральном выражении, м

б) в стоимостном, тыс. руб.

14694,4

376177

14694,4

376177

2 Стоимость основных фондов, тыс.

руб.

432323 405457

3 Амортизационные отчисления,

тыс. руб.

24310 17988

4 Численность рабочих, чел 3 3

5 Производительность труда,

тыс.руб./чел.

144107 135152

6 Себестоимость продукции,

тыс.руб./м

17,85 11,2

7 Рентабельность:

а) инвестиций, %

б) вида работ (прибыль/полная

себ.)

16

0,25

29

0,35


Лист

91 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

8 Условная отпускная цена 1 м,

тыс.руб.

25,6 25,6

9 Фондоотдача, руб/руб. 0,87 0,92

1 Прибыль остающаяся в

распоряжении предприятия, тыс.руб.

65581 119414

1 Период возврата инвестиций 4,8 2,9

Произведѐм анализ основных технико-экономических показателей:

1. Производительность труда

БТ

год

БТ

год

НТ

год

трпр

V

VV

.. (4.65)

04,14694

4,146944,14694

..

трпр

2. Себестоимость

%100

БТ

П

БТ

П

попр

НТ

П

себ

С

Ск

С

(4.66)

362,262323

2,2623237,1

5,281278

себ

%.

3. Фондоотдача

%100.

БТ

БТНТ

ф

Ф

ФФ (4.67)

14%10081,0

81,092,0

.

ф%.

4. Рентабельность

%100.

БТ

БТНТ

рент

Р

РР (4.68)


Лист

92 ДП.ЭЧ.23.05.01.ТТС.05.04 ПЗ

40%10025,0

25,035,0

.

рент%.

5. Период возврата инвестиций

40%1008,4

8,49,2

.

âîçâ%.

Проведя сравнительный анализ экономических показателей новой

техники с базовой техникой можно сделать следующие выводы:

- рентабельность инвестиций Ри=29%;

- срок окупаемости инвестиций Ток=2,9 года;

-точка безубыточности Q=3675 м/год при номинальной

производительности;

Все вышеперечисленное говорит о том, что применение новой

бурильной установки с точки зрения технико-экономической точки зрения

эффективно.


Лист

94 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

безопасных и здоровых условий труда и контролировать их выполнение;

контролировать соблюдение действующего законодательства по охране труда;

контролировать соответствие вводимых в эксплуатацию новых и

реконструированных объектов требованиям норм и правил охраны труда;

контролировать организацию и своевременное проведение обучения по охране

труда и переаттестации специалистов предприятия, а также руководителей

организации, их заместителей, главных инженеров, руководителей служб и

подразделений, специалистов службы охраны труда .

5.1.2. Техника безопасности при работе буровых станков.

Рабочее место - место постоянного или временного пребывания

работника в процессе трудовой деятельности. Рабочим местом называют

ограниченную зону, рассчитанную на одного или нескольких человек, занятых

выполнением одной работы или операции [2].

Высокопроизводительная работа возможно лишь при правильной

организации рабочего места, заключающейся в правильном расположении

средств производства, инструментов и приспособлений, рациональном

расположении рычагов управления. От правильной организации рабочего места

зависят также безопасность работы и повышение производительности труда.

Рабочее место делится на основную (рабочую) зону и вспомогательную.

При организации рабочего места в первую очередь требуется учитывать

безопасность работ, принятый метод обслуживания и основные преимущества

и недостатки того или иного типа оборудования.

К работе на буровом станке допускаются только лица, прошедшие

специальное обучение, сдавшие техминимум, прошедшие стажировку на

рабочем месте и получившие права на управление станком. Доступ

посторонних лиц к управлению агрегатом категорически запрещается.

Запрещается подъѐм и опускание мачты, а так же все работы при

неисправной гидросистеме.


Лист

95 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

Скорость передвижения агрегата не более 50 км/ч, боковой крен не

более 15 градусов, наибольший угол подъѐма и спуска агрегата не более 25

градусов.

При транспортировании агрегата рукоятки всех органов управления

агрегатом должны находиться в нейтральном или выключенном положении.

Бурильные работы при ветре более 15 м/с и более, во время ливня,

сильного снегопада и тумана с видимостью менее 50 м запрещаются.

Запрещается эксплуатация агрегата при нагрузках и давлениях

превышающих допустимые, а так же при температуре ниже минус 40º С.

На крепѐжных узлах и деталях должны быть предусмотрены

приспособления (контрагайки, шплинты, клинья и др.), предотвращающие во

время работы самопроизвольное раскрепления и рассоединение.

Не допускается эксплуатация оборудования и механизмов:

При разрушении элементов системы;

При любых повреждениях или отказах манометров и других

измерительных приборов;

При появлении наружних утечек;

При появлении повышенного шума, стука, вибрации;

При неисправных устройствах безопасности (блокировочные,

фиксирующие и сигнальные приспособления и приборы).

Перед началом работ агрегат должен быть заземлѐн.

Не допускается работа на агрегата:

С неисправным инструментом;

С незаконтрагаенными аутригерами;

Со светильниками без защитного стекла и ограждения.

Перед началом работ необходимо предупредить персонал подачей

звукового сигнала.


Лист

96 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

5.1.3. Опасные и вредные производственные факторы

Техника безопасности – система организационных и технических

мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих

опасных производственных факторов. [3].

Опасный производственный фактор – это такой фактор, воздействие

которого на работающего приводит к резкому изменению состояния здоровья.

.Производственная санитария - система организационных, санитарно-

гигиенических мероприятий, технических средств и методов,

предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных

производственных факторов до значений, не превышающих допустимые.

Вредный производственный фактор – это такой фактор, систематическое

воздействие которого на работающего приводит к профессиональному

заболеванию.

При ведении буровых работ на калийных и соляных горизонтах

возможны обрушения пород кровли и газовыделение из пласта

вмещающих пород, отработанного пространства.

Методы устранения:

метод регионального прогнозирования зон, опасных по

газодинамическим явлениям с помощью математических моделей;

региональное и локальное управление газодинамическими

процессами в зонах геологических нарушений.

К вредным производственным факторам машинистов бурильных

установок можно отнести следующие:

1) пылевой фактор

Бурение является основным источником пылевыделения при ведениии

горных работ на карьерах. Количество выделяемой пыли по результатам

измерений: на рабочем месте машиниста бурильного агрегата – 57 - 400 мг/м3.


Лист

97 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

Оно зависит в значительной степени от направления и скорости движения

воздуха.

Мероприятия по борьбе с пылью проводятся в нескольких

направлениях: применение средств предупреждения пылеобразования,

снижение его интенсивности и удаление пыли путѐм естественного или

искусственного проветривания. При бурении предупреждение избыточного

выделения пыли достигается использованием метода сухого пылеулавливания с

полнлй или частичной схемой очистки воздуха от пыли, а так же применение

мокрого бурения.

Методы борьбы с пылью:

монтаж на корпусе оборудования пылеотсасывающей установки

всасывающе-нагнетательного действия;

орошение водой через форсунки из специальной гидросистемы

бурильного става;

в качестве дополнительных средств защиты органов дыхания

человека от пыли используются противопылевые респираторы.

2) шум и вибрация

Применение бурильной техники в той или иной степени сопровождается

шумом и вибрацией . Их характеристики зависят от типа машин, цикла работы,

степени изношенности механизмов, твѐрдости горной массы, благоустройства

кабины.

На буровых станках различных типов уровень шума в кабине машиниста

и на рабочей площадке колеблется от 93 до 105 дБ.

Всѐ бурильное оборудование является источниками апериодической,

непостоянной, непостоянной, средне- и низкочастотной вибрации. Наиболее

выражена общая вибрация на станках шарошечного бурения: она превышает

допустимые уровни для рабочих мест.


Лист

98 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

Технические мероприятия по снижению шума и вибрации должны

проводить, как правило, предприятия – изготовители горной техники и в

порядке исключения – еѐ потребители.

Среди технических мероприятий различают активный (под которым

понимаются все методы снижения шума в источнике возникновения ) и

пассивный способ, включающий все строительно-акустические методы

уменьшения шума возле источника, на пути его распространения от источника

к рабочему месту и на самом рабочем месте [4].

Технические меры по снижению вибрации на бурильных станках

сводится к борьбе с самовозбуждающимися колебаниями, снижению вибрации

в источнике возникновения, виброизоляции и виброгашению.

В настоящее время имеется большое число конструкций кресел для

машинистов с различными типами амортизаторов.

Места частого пребывания рабочих должны иметь коврики или настилы

из виброгасящего материала. Оптимальным в гигиеническом отношении

является дистанционное управление машинами и оборудованием с созданием

благоустроенных мест управления.

5.1.4 Расчет времени, за которое концентрация вредного вещества

достигнет предельно допустимого значения (ПДК).

Исходные данные и начальные условия:

2î

m ìã - фактическая концентрация вредного вещества в воздушной

среде;

2V м3

- объем кабины;

mkdt

dm - функция приращения массы вредных веществ в воздухе;

004,0ê мг/с2

- коэффициент пропорциональности;

ПДК=20 3/ ммг - для СО2;

t, с - определяемое время выполнения условия ПДКСфо

.


Лист

99 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

Расчет:

Закон превращения массы имеет вид:

mkdt

dm . (4.1)

Его можно так же представить в виде

dtkm

dm (4.2)

Интегрируем полученное выражение:

tm

m

dtkm

dm

00

(4.3)

Откуда следует

tkmm

m

0

|)ln( (4.4)

Прологарифмируем полученное выражение

tkmm )ln()ln(0

(4.5)

Тогда искомое время

)ln(1)ln()ln(

0

0

m

m

kk

mmt

(4.6)

Учитывая, что ÏÄÊVm

5,122

202ln

004,0

1)ln(

1

0

m

ПДКV

kt мин. (4.7)

5.2. Пожарная безопасность

5.2.1 Причины возникновения пожара.

Пожар наносит большой материальный ущерб и очень часто

сопровождается несчастными случаями с людьми.

Основными причинами, способствующими возникновению и развитию

пожаров, являются: нарушение правил применения и эксплуатации приборов и

оборудования с низкой противопожарной защитой; использование материалов,

не отвечающих требованиям пожарной безопасности; неисправность


Лист

100 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

отопительных приборов; самовозгорание от неправильного хранения

материалов; наличие статического электричества; отсутствие молниеотводов;

неосторожное обращение с огнем; отсутствие на многих объектах и в

подразделениях пожарной охраны эффективных средств борьбы с огнѐм [6].

Пожарная безопасность предусматривает комплекс организационных и

технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей,

предотвращение пожара, ограничение его распространения, а также создание

условий для успешного тушения пожара.

Пожарная безопасность предусматривает: хранение, транспортирование

и содержание на рабочих местах огнеопасных жидкостей и растворов только в

закрытых емкостях, обеспечение успешной эвакуации людей и материальных

ценностей из сферы пожара; создание условий эффективного пожаротушения.

5.2.2. Организационные мероприятия по обеспечению пожарной

безопасности

Общие правила пожарной безопасности предусматривают соблюдение

противопожарных режимов, запрещается курение и разведение открытого огня

вблизи агрегата. При возникновении пожара на рабочем месте рабочий обязан

принять меры по тушению пожара всеми допустимыми средствами: песком,

породной мелочью, огнетушителями. Запрещается тушить водой и пенными

огнетушителями загоревшийся кабель или электрооборудование, находящееся

под напряжением. Во всех случаях воспламенения, ликвидацию огня следует

производить только после отключения электроэнергии, питающей

загоревшееся оборудование, если есть такое.

Машинист бурильного агрегата обязательно должен знать Правила

обращения с легко воспламеняющимися и горючими жидкостями.

Под горючей жидкостью понимается топливо, смазочные материалы и

тормозная жидкость, используемые при эксплуатации машин и механизмов.


Лист

101 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

Вся тара, предназначенная для хранения и перевозки горючих жидкостей,

должна быть металлической и иметь металлические резьбовые пробки и

плотные крышки.

Наполненная и порожняя тара из-под горючих жидкостей должна быть

постоянно закрыта.

Запрещено держать тару из-под горючих жидкостей помимо минимально

необходимых для их хранения и перевозки, а также использовать эту тару для

посторонних целей.

5.2.3 Средства пожаротушения

Первичные средства пожаротушения – это такие средства, которые

используются в начальной стадии возгорания. Они предназначены для

ликвидации начинающихся очагов пожара силами персонала, обнаружившего

возгорание. К первичным средствам пожаротушения относятся: огнетушители;

пожарные щиты, укомплектованные шанцевым инструментом; ящики с песком,

асбест, войлок, емкости с водой.

Основными первичными средствами пожаротушения являются

огнетушители, которые классифицируются следующим образом:

- по виду огнегасящего состава (жидкостные, пенные, порошковые,

аэрозольные, комбинированные);

- по размеру и количеству огнетушащего состава (малолитражные,

промышленные ручные, передвижные и стационарные);

- по способу выброса огнетушащего состава (под давлением самого

заряда или рабочего газа, находящегося над огнетушащим составом; под

давлением газа, находящегося в отдельном баллончике, расположенном внутри

или снаружи корпуса огнетушителя).

Переносные пенные огнетушители предназначены для тушения

загораний твердых материалов органического происхождения (дерево, бумага,

ткани), горючих жидкостей (масла, битума) и плавящихся веществ (стеарин,


Лист

102 ДП.ОТ.23.05.01.ТТС.05.05 ПЗ

сера). Этот вид огнетушителя запрещено применять для тушения ценных

материалов (книгохранилища, картинные галереи, музеи, магазины и т.п.), т.к.

химическая пена оставляет пятна и ожоги. Его также не применяют для

тушения загораний в электроустановках, т.к. струя пены является

токопроводящей средой.

Углекислотные огнетушители бывают ручные, стационарные и

передвижные. Углекислый газ является незаменимым средством в тех случаях,

когда требуется потушить пожар в течение 2-10 секунд. При применении

углекислотных огнетушителей необходимо учитывать токсичность СО2, т.к.

при вдыхании воздуха с содержанием в нем 10 % СО2, наступает паралич

дыхания и смерть, что особенно опасно, если учесть, что газ не имеет запаха.

Поэтому использовать углекислые огнетушители в непроветриваемых

помещениях запрещено.

Порошковые огнетушители применяют для ликвидации пожаров всех

классов. Огнетушители бывают 3 типов: ручные (переносные), возимые и

стационарные. Порошки используются для тушения пожаров и загораний

легковоспламеняющихся жидкостей, газов, древесины, щелочных металлов,

алюминий- и кремнийорганических соединений и других пирофорных веществ.

В особо опасных в пожарном отношении производствах, где требуется

прекратить пожар в самом начале его возникновения используют спринклерные

и дренчерные установки, если в качестве огнегасящего вещества допустима

вода.

Спринклерная система совмещает в себе функции системы подачи

сигнала и тушения загорания.

Дренчерные установки используются для тушения пожаров в

помещениях, где требуется одновременно орошение площади, создание

водяных завес, орошение отдельных элементов технологического

оборудования.


Лист

103 ДП.ВВ.23.05.01.ТТС.0.05.00 ПЗ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте разработан агрегат бурильный шнекового бурения.

Агрегат предназначен для бурения: сейсморазведочных, структурно-

картировочных, геологоразведочных, взрывных и водозаборных скважин

глубиной до 30 м и диаметром до 180 мм. Так же он может применяться для


строительстве различных сооружений.

В ходе дипломного проектирования произведен общий расчет изделия,

расчет основных узлов (редуктор, гидросистема). На основании этих расчетов

выполнены чертежи машины и сборочных единиц.

Произведено подбор и обоснование основных параметров агрегата

бурильного с помощью компьютерных технологий.

Разработана и приведена оптимальная технологическая схема

расположения, работы и график организации работ агрегата бурильного.

Кроме того разработан технологический процесс ремонта детали.

Так же разработаны мероприятия по охране труда, техники безопасности

и производственной санитарии. Произведен расчет вентиляции в кабине

агрегата.

Технико-экономические показатели спроектированного агрегата

бурильного лучше чем у аналогичных машин, что делает его конкурентно

способным на рынке.


Лист

104 ДП.23.05.01.ТТС.0.05.00 ПЗ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В. А. Марутов Расчет и конструирование линейных двигателей

(цилиндров) промышленного оборудования автоматизированного

производства ; учебное пособие; Киев УМК ВО 1991 - 116 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х т. – 5-е

изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 1979. – Т.1. – 728 с.: ил; Т.2. –

559 с.: ил.; Т.3. – 557 с.: ил

3. Справочные таблицы по деталям машин: - М.: Машиностроение, 1966.

– 395 с.

4. Шеремет В.А. и др. Охрана труда в черной металлургии: -

Днепропетровск: 2003. – Т.1. – 322 с.

5. Временное положение о техническом обслуживании и ремонтах (ТО и

Р) механического оборудования предприятий черной металлургии. – ВНИИ

Очермет: 1983. – 322 с.

6. Иванченко Ф.К., Бондарев В.С., Колесник Н.П., Барабанов В.Я. Расчет

грузоподъѐмных и транспортирующих машин: Учебник для вузов. – К.:

Вища школа, 1975. – 520 с.: ил.

7. Руководство по обслуживанию фронтального погрузчика L-34; HUTA

STALEWA WOLA S.A.

8. Прайс-лист фирмы PHOENIX ZEPPELIN от 2007 г.

9. Прайс-лист фирмы MITSUBISHI от 2007 г.

10. Прайс-лист фирмы Баланкар от 2007 г.

11. Справочник по единой системе конструкторской документации / В.П.

Градиль, А.К. Моргун, Р.А. Егошин; под ред. А.Ф.Раба, 4-е изд., перераб. И

доп. – Х.: Прапор, 1988. – 225 с.: ил.

12. ГОСТ. Общие правила выполнения чертежей. М.: Изд-во стандартов,

1982. – 200 с.: ил.

Тувинский государственный...

Documents