Коэффициент режима определяется путем дифференцированного изучения условий и режима эксплуатации и их влияния на долговечность.

Определение   представляет собой решение задачи статической долговечности.

                                                

                          =0,4-0,7

Срок службы устройства – это общая продолжительность пребывания машины в эксплуатации до исчерпания ресурса долговечности.

Для изделий непериодического действия срок службы определяется как частное от деления долговечности, выраженной числом операций, на их среднее число в году.

Для устройств, долговечность которых определяется в единицах времени, срок службы определяется как частное от деления долговечности на коэффициент использования и режима.

                                                   

                                                   

 

Для устройства, работающего по календарному режиму, степень использования, а следовательно соотношение между сроком службы и долговечностью зависит в основном от коэффициента сменности.

Для расчетов можно использовать упрощенную формулу:

 

 

25. Унификация, нормализация, стандартизация.

 

Выделяется внутренняя унификация в пределах одного изделия и внешняя - заимствование деталей этого же или других заводов.

Наиболее экономичный эффект дает заимствование деталей серийно изготовленных изделий.

Если изделие изготовлено единично или малыми сериями, то заимствование не целесообразно, оно может иметь только одну положительную сторону - проверенность деталей опытом эксплуатации.

Унификация материалов, крепежей, подшипников и т.д. обеспечивает снабжение завода-изготовителя и ремонтного предприятия полуфабрикатами и составляющими изделия материалами и т.д. Степень унификации оценивается коэффициентом унификации:

где

Z_ун - число унифицированных деталей.

Z- общее число деталей.

 

Коэффициент унификации по массе:

 

 

Коэффициент унификации по стоимости:

,

где

 - суммарная стоимость унифицированного изделия.

 

 

26. Нормализация

Нормализация определяется ограничением конструкций и типа размеров наиболее широко применяемых машиностроительных деталей, узлов, агрегатов. В каждой специальной проектной организации нормализуют типовые для отрасли детали и узлы. Нормализация ускоряет проектирование и облегчает изготовление.

Достигается значительный эффект при значительном сокращении применяемых типоразмеров.

Преимущества нормализации проявляются при централизованном изготовлении образцов на специальных заводах, что разгружает электротехнические заводы от трудоемкой дополнительной работы и упрощает снабжение ремонтных предприятий запасными деталями.

 Степень нормализации оценивается коэффициентом:

                                            

                               ,

где N - общее количество деталей,

 N н - количество нормализованных деталей.

 

Стандартизация возвоможна, если это экономически оправдано, она позволяет сократить затраты.

 

27.Образование производных машин на базе унификации

 

Унификация представляет собой экономичный и эффективный способ создания на базе исходной модели ряда электромеханических устройств одинакового назначения, но с различными показателями мощности, производительности и т.д. Или устройств различного назначения, выполняющих разные операции. В настоящее время сложилось несколько направлний решения этих задач. Не все они являются универсальными, т.е. отдельные методы применимы для решения отдельных задач. Не всегда эти методы применимы в чистом виде, т.е. возможно их сочетание или использование сочетания нескольких методов одновременно.

 

1.) Метод секционирования

Метод заключается в разделении устройсва на одинаковые секции и образовании электромеханических устройств набором унифицированных секций.

Секционированию хорошо поддаются типовые ряды транспортных устройств. Секционирование в общем случае сводится к построению основного каркаса устройства из секций и составление устройства различной длины.

 

2.) Метод изменения линейных размеров

Метод применяется с целью получения различных машин и агрегатов, когда можно сохранить их форму поперечного сечения с изменением линейных размеров. Этот метод применим к ротативным машинам, производительность которых пропорциональна длине или диаметру ротора.

 

3.) Метод базового агрегата

В его основе лежит применение одного базового агрегата, превращенного в машины различного назначения с помощью присоединения к нему специального оборудования. Метод наиболее применим для строительных машин (кранов, погрузчиков), сельскохозяйственных машин. Однако, присоединение специального оборудования требует применение специальных агрегатов и механизмов.

 

4.) Метод конвертирования

При этом методе базовую машину или основные элементы используют для разработки агрегатов различного назначения; иногда близких, иногда весьма далеких по назначению.

 

5.) Метод компаундирования

Метод параллельного и последовательного соединения машин или агрегатов, который используется с целью повышения общей производительности или мощности установки. Метод позволяет получить новые качества, например, увеличить надежность.

 

6.) Метод модифицирования

- Это переделка устройств с целью приспособления их к новым условиям работы, изменение устройств для работы в разных климатических условиях.

Все материалы выбирают из условий работы в окружающем климате. Более сложной является модификация машин с целью приспособления их к определенным операциям.

 

7.) Метод агрегатирования

Метод заключается в компоновке устройств путем сочетания в унифицированном агрегате, представляющем собой автономные узлы, установленные в различных количествах и комбинациях на общей станине. Наиболее полное применение метод находит в конструировании технологических агрегатов. Обрабатываемая деталь неподвижна, а с разных сторон к ней подводят блоки, что позволяет проводить все операции практически одновременно.

Основные преимущества: сокращение сроков и стоимости проектирования и изготовления машин, упрощается обслуживание и ремонт, а также увеличивается возможность переналадки машин для обработки различных деталей.

 

8.) Метод комплексной нормализации

Метод близок к методу агрегатирования, но используется для устройств простейшего типа.

Основные преимущества: особенность агрегатов этого типа – широкое применение вспомогательного покупного оборудования. Из нормализованных деталей, унифицированных узлов и покупного оборудования можно компоновать большое число различного оборудования, либо оборудования с одинаковым рабочим процессом, но с различными размерами и производительностью.

 

9.) Унифицированные ряды

В некоторых случаях возможно образование ряда производительных машин различной мощности и производительности путем изменения главных рабочих агрегатов и их применению в различных сочетаниях. Такие ряды называются семейством или серией машин. Метод обеспечивает технологичность устройства.

Достоинства метода:

- Упрощение, ускорение, удешевление процессов проектирования и изготовления.

- Возможность применения высокопроизводительных методов обработки унифицированных деталей.

- Сокращение сроков доводки и освоение опытных образцов.

- Облегчение эксплуатации.

- Сокращение сроков подготовки обслуживающего персонала и срока ремонта машин, а также упрощение снабжения дополнительными деталями.

 

28. Главные показатели качественного конструирования электромеханических устройств

 

Конструируя машину, стремятся достигнуть следующих показателей качества.

1) Высокая производительность.

2) Экономичность.

3) Прочность.

4) Надёжность.

5) Малая масса и металлоёмкость.

6) Малые габариты.

7) Энергоёмкость.

8) Малые объём и стоимость ремонтных работ.

9) Малые расходы на оплату труда при производстве и обслуживании.

10) Высокий ресурс долговечности.

11) Высокая степень автоматизации производства.

12) Простота и безопасность обслуживания.

13) Удобство управления, сборки и разборки.

 

Удельный вес каждого из этих факторов зависит от назначения машины. Например, для генераторов и преобразователей в электроприводе решающую роль играет производительность машины, то есть её КПД. Для машин-орудий (например, сельскохозяйственных станков) — производительность, четкость и безопасность работы, степень автоматизации устройства. Для станков — производительность, точность обработки изделий, диапазон выполняемых операций. В приборостроении важнее чувствительность аппарата, точность и стабильность его показаний. В транспортной технике решающую роль играют габариты (их стремятся уменьшить), иногда и КПД.

 

Проектируя машину, конструктор должен добиваться увеличения её рентабельности и повышения экономического эффекта за весь период работы. Величина экономического эффекта зависит от комплекса технических, организационно-производственных и эксплуатационных факторов.

29. Экономические основы проработки конструкции электромеханического устройства

 

Многие конструкторы считают, что экономически правильно конструировать – это учитывать стоимость изготовления устройства (применять более дешёвые материалы, простые способы обработки, но не допуская сильного снижения качества продукции). Главное значение имеет то, что экономический эффект определяется величиной полезной отдачи устройства. Стоимость устройства является одной, и не всегда главной, а иногда и незначительной составляющей этой суммы.

 

30. Коэффициент использования электромеханических устройств

 

Коэффициент использования электромеханических устройств — это отношение времени фактической работы (h) устройства за период к длительности этого периода (H):

 

 

Если устройство работает до полного использования электромеханических ресурсов, то фактическое время работы заменяется на долговечность — D :

 

Долговечность для машин, работающих по календарному режиму, зависит от графика работы и холостого простоя. В таком случае коэффициент использования принимает следующие значения:

· hисп = 0,2          — при работе в одну смену;

· hисп = 0,4           — при работе в две смены;

· hисп = 0,6           — при работе в три смены;

· hисп = 0,95..1,0 — при непрерывном цикле;

· hисп = 0,05..0,1 — для машин сезонного использования.

 

Рентабельность устройства

 

   Под рентабельностью устройства понимают отношение полезной отдачи (От) машины за определённый период к расходам (P) за тот же период:

 

   Расходы определяются как:

 

   P = Эн + Мт + Ин + Тр + Об + Рм + Нк + Ам,

где         Эн      — расходы энергии,

              Мт    — расход материалов, заготовок,

              Ин     — стоимость инструмента,

              Тр      — оплата труда операторов,

              Об     — стоимость технического обслуживания,

              Рм     — стоимость ремонта,

              Нк     — накладные цеховые заводские расходы,

              Ам     — амортизационные отчисления.

 

   При q > 1 устройство считается рентабельным, при q < 1 — убыточным.

 

                  31. Экономический эффект

 

 

Q – экономический эффект.

 

 Q=O_т-P=(1-P/O_т) O_т = O_т(1-1/q)

 

∑Q=∑ O_т - ∑P

 

∑Q=∑ O_т – (∑ Э_н +∑ M_т +∑ И_н +∑ T_p +∑ O_б +∑ P _м +∑ H_к +∑ A _м)

 

Все составляющие, кроме подчеркнутых, пропорциональны времени                             фактической работы (h), поэтому:

 

∑Q=h[O_т –( Э_н + M_т + И_н + T_p + O_б + H_к )]-∑ P_м-C.

 

 

Если машина работает до полного исчерпания ресурса, то вместо времени фактической работы (h) в формуле ставится ресурс машины (Д).  Повышение отдачи (O_т) выражается либо в повышении числа единиц продукции, либо в повышении стоимости единиц продукции за счет повышения еë качества , либо в увеличении объема операций, выполняемых этой единицей.

 

 M_т+ И_н = α * O_т,

 

где:

α - доля стоимости материала и инструментов в стоимости продукции.

α=0,1-0,5.

  

Заменяя M_т и И_н получим:

 

∑Q=D[O_т (1-α)-(Э_н+ T_p + O_б + H_к )]-∑ P_м-C,

 

где:

D- долговечность.

 

Накладные расходы принято выражать в долях трудовых затрат.

 

H_к=b T_p

 

∑Q=D[O_т (1- α)-(Э_н+(1+b) T_p + O_б )]-∑ P_м-C.

 

32. Срок окупаемости изделия.

 

Срок окупаемости машины (Н_ок) – это период службы, при котором суммарный экономический эффект равен стоимости машины.

 

C= H_oк * η_исп ( O_т -P)- A_м

 

Затраты на ремонт в первые годы малы и ими пренебрегают, а амортизационные затраты:

 

A_м = C*H_oк /H=C* H_oк  * η _исп /D,

H_oк =C/[ η _исп (O_т - P – C/D )].

 

                         

     Задача.

Дано:

С = 2000 руб. – стоимость;

D = 5 лет - долговечность;

 η _исп = 0,4 – коэффициент использования;

О_т = 15000 руб – полезная отдача машины за определенный период;

Э_н = 500 руб – расходование энергии;

М_т + И_н = 4000 руб - расходование материалов и заготовок + стоимость     инструмента;

Т_р + О_б = 3000 руб – оплата труда операторов + стоимость технического обслуживания;

Н_к = 3000 руб – накладные, цеховые, заводские расходы.

 

 

Найти: Н_ок – срок окупаемости машины.

 

P= Т_р + О_б+ М_т + И_н+ Н_к+ Э_н+ A_м+ Р_м,

 

H_oк=C/[ η _исп (O_т-P-C/D)],

 

где:

Р-сумма расходов за период;

А_м- амортизационные затраты;

P_м- стоимость ремонта.

 

Амортизационные затраты при известной долговечности (D) приравниваются к стоимости , (включены в стоимость), поэтому:

 

 P= Т_р + О_б+ М_т + И_н+ Н_к+ Э_н=3000+4000+3000+500=10500,

 

тогда:

 

H_oк=C/[ η _исп (O_т-P-C/D)]=2000/0.4(15000-10500-400)=1.22

 

 

                   33. Коэффициент эксплуатационных расходов.

 

Коэффициент эксплуатационных расходов (К) - это отношение суммы расходов за весь период работы устройства к его стоимости.

 

K=ΣP/C=[D(Э_н+ М_т + И_н + Т_р + O_б+ Н_к)+ Σ Р_м+C]/C .

      Коэффициент стоимости электромеханического устройства.

 

Коэффициент стоимости электромеханического устройства (с) – это процентное отношение стоимости устройства к сумме расходов:

 

с=(С/ΣP)*100%=(1/К )*100%.

 

При больших долговечностях К может достигать 50-100, а при очень

больших сроках эксплуатации стоимость можно вообще не учитывать.

 

34. Связь процессов производства с защитой окружающей среды.

        

Любое производство промышленных изделий наносит вред природе. Наша задача - сделать вред минимальным. В нашей стране запрещено производство асбеста и радиационных веществ. Плавка черных металлов производится в основном в индукционных печах, что снижает загрязнение и в то же время позволяет получать металл хорошего качества, любой формы и размера. В настоящее время получили применение технологии пропитки обмоток без растворителей, поэтому практически не выделяются вредные вещества.

    При производстве электромеханической продукции используются новые технологические процессы окраски изделий:

1. Окраска грунтами и красками, разбавляемые водой, где отсутствуют токсины. При этом улучшаются условия труда и отсутствуют вредные выбросы в атмосферу;

2. С помощью порошковой краски с запеканием;

3. Ставятся всевозможные фильтры и очистные устройства;

4. Выжигаются вредные выбросы в газовых установках;

5. Отмена пропитки и компаундов;

6. Широкое использование новых технологий.

 

35. Тепловые расчеты элементов ЭЛА. Уравнение теплового баланса. Способы теплопередач.

 

Уравнение теплового баланса для однородного тела.

 

    При любой передаче энергии существуют потери. Эти потери превращаются в тепло. Для однородного тела запишем уравнение теплового баланса:

где

P – потери (Вт);

С – удельная теплоемкость (Дж/кг*С );

M – масса тела (кг);

d  - перепад или превышение температуры (С );

- коэффициент теплопередачи (Вт/С );

S – поверхность охлаждения (м²);

 

 

Материал	Удельная теплоемкость (Дж/кг*С )
Cu	380
Zn	380
Латунь	380
Сталь	500
Железо	460
Al	920
Миканит	925
Асбест	840
Трансформаторное масло	1750
Вода	4200

 

Начальные условия:

где

Т - тепловая постоянная времени;

если обозначить

· Если t/T≥3, то изделие находится в длительном режиме работы, по ГОСТ 183-74 этот режим называется С1;

• Если t/T≤3, то это кратковременный режим работы, по ГОСТ 183-74 этот режим называется С2;

 

Это повторно-кратковременный режим работы, по ГОСТ 183-74 С3.

 

где

 

Способы теплопередачи.

 

1. Теплопроводность

2. Излучение

3. Конвекция

 

1. Теплопроводность – это способность передавать тепло

переносом энергии от одной части изделия к другой без перемещения самого вещества. Этот процесс наблюдается в твердых телах, жидкостях, газах, если в них отсутствует перемещение частиц.

    Количественная связь между мощностью потерь, превышением температуры и свойствами среды определяется уравнением Фурье:

где

- теплопроводность (Вт/м С )

S – площадь охлаждения (м²)

 - разность температур (С )

 - толщина стенки (м)

где

- тепловое сопротивление (м С /Вт)

 

 

Для меньшего перепада температур нужно брать изделие минимальной толщины, с максимальной теплопроводностью и максимально допустимой температурой.

где

R_T – суммарное тепловое сопротивление

 

Материал	Теплопроводность (Вт/м С )
Cu	385 – 389
Al	200 - 209
Сталь электротехническая (вдоль слоев)	20 – 45
Сталь электротехническая (поперек слоев)	1,2 - 2,5
Слюда	0,36
Асбест	0,15 – 0,2
Стеклотекстолит	0,4
Электрокартон	0,17
Стекло	0,11
Трансформаторное масло	0,12 – 0,17
Неподвижный воздух	0,25
Водород неподвижный	0,017

 

2. Излучение.

    Все нагретые тела передают энергию излучения. Передача тепла излучением отличается от других тем, что она может происходить в вакууме (передача солнечной энергии).

    Теплопередача излучением количественно характеризуется уравнением Стефана – Больцмана:

где

 - постоянная Стефана (Вт/м²К⁴)

=5,672*10^-8 (Вт/м²К⁴)

где

 - мощность излучения (Вт);

 - степень черноты тела (для электротехнических изделий 0,2 - 0,9);

 - температура излучающего тела (С );

 - температура окружающей среды (С );

 - поверхность излучающего тела (м²).

 

        

 

где

 - сопротивление теплового излучения (С /Вт);

 - коэффициент теплопередачи излучением (Вт/м²С );

        

Часто теплопередачей теплоизлучением в расчетах пренебрегают. Для повышения теплопередачи корпуса машины делают ребристыми.

 

где

 - диаметр корпуса (м);

 - длина корпуса (м);

 

3. Конвекция.

    Это теплопередача, сопровождающаяся перемещением частиц охлаждающей среды относительно охлаждающего тела.

 

Конвекция бывает:

· естественной

· искусственной

 

 

Литература.

 

1. Клочков О.Г., Науменко Авиационные электрические машины с интенсивным охлаждением. - М.: Машиностроение, 1977.

2. Исаченко В. П. Теплопередача. - М.: Энергоиздат, 1981.

3. Поспелов Л. И. Конструкции авиационных электрических машин. - М.: Энергия, 1986.

4. Орлов П. И. Основы конструирования - М.: Машиностроение, Т.1,2, 1977.

5. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, Т.1,2,3, 1981-1983.

6. Филиппов И. Ф. Основы теплообмена в электрических машинах - Ленинград: Энергоиздат, 1978.

7. Филиппов И. Ф. Теплообмен в электрических машинах. - Ленинград: Энергоатомиздат, 1986.

 

 

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: