в – высота поперечного сечения скребка, м.

Wx=0,01*0,122/6=2,4*10-5 м4

Рис.3.7 Поперечное сечение Рис.3.8. Схема действия силы

скребка . сопротивления навоза.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

М=Р*L, (3.16.)

где Р – сила сопротивления навоза скребку, Н;

L – плечо, на котором действует сила, м (рис.3.8).

М=103*0,6=61,8Нм

ζ =61,8/2,4*10-5=257,5*104 Н/м2

ζ < [ζ]u 257,5*104 < 3924*104

Условия прочности выдержано.

Коэффициент запаса прочности при изгибе определяется по формуле:

К= ζ/[ζ]u, (3.17.)

где ζ – предел прочности при изгибе для капрона, Н/м2.

К =8829*104/3924*104=2,2

Коэффициент гарантии определяется по формуле:

п=Т*К*Э*М, (3.18)

где Т- технологический коэффициент учитывающий специфику

технологического процесса изготовления детали,

Т=Т1*Т2*Т3 (3.19.)

Т1 – учитывает метод формирования детали,Т1 = 1,10;

Т2 – учитывает способ отверждения, Т2 =1,15;

Т3 – учитывает метод пропитки арматуры связывающим. Т3 = 1,05 [ 19. С.45.]

К – расчетно- конструкторский коэффициент, учитывающий точность

расчета и особенности конструктивных форм,

К=К1*К2*К3, (3.20.)

К1 – учитывает точность расчета, К1 =1,4;

К2 – учитывает влияние концентратов напряжений, К2 =1,0;

К3 – учитывает сложность геометрических форм и габариты детали,

К3=1,1 [19. С. 45]

Э – эксплуатационный коэффициент, учитывающий условия

эксплуатации:

Э=Э1*Э2*Э3, (3.21.)

где Э1 – учитывает ответственность детали и ее функции в работе машины,

Э1 = 1,01;

Э2 – учитывает характер нагружения, Э2 =1,0;

Э3 – учитывает агрессивность среды, Э3 =1,2 [19. С. 46]

М – структурно –материальный коэффициент, учитывающий особенности структурного строения и физико –механических свойств пластмасс:

М=М1*М2*М3, (3.22 )

где М1 – учитывают термохимическую природу материала, М1=1,05;

М2 – учитывает физико – механические свойства, М2 =1,10;

М3 – учитывает строение материала, М3=1,00.

Т=1,1*1,15*1,05 =1,33

К=1,4*1,0*1,1=1,54

Э=1,01*1,0*1,2=1,21

М=1,05*1,1*1,0=1,16

n=1,33*1,54*1,21*1,16=2,86

Допускаемые напряжения[ζ]u необходимо корректировать для каждого конкретного случая по формуле:

[ζ]u =[ζ]u/n, (3.23.)

где [ζ]u –откорректированное для данного случая допустимое напряжение

капрона при изгибе Н/м2

[ζ]u =3924*104/2,86=1372*104Н/м2

Эпюры действующих на скребок силы и момента представлены на

рисунке 3.9. 0<X<L

Q=P

Мх=-Рх+Мкр

х=0 М(о)=Мкр

х=L М(е)=-РL +Мкр

Q=103Н

х=0 М=815 Нм

х=0,6 М=815-103*0,6=753,2Нм

Рис.3.9. Эпюры силы и момента, действующих на скребок.

3.6.2. Расчет вала производится на изгиб с кручением по формуле:

ζ экв=Мпр/Wр≤[ζ], (3.24.)

где ζ экв – эквивалентное напряжение, Н/м2;

Мпр – максимальный приведенный момент в опасном сечении, Нм;

Wр – момент сопротивления в опасном сечении, м3

[ζ] – допускаемое напряжения, Н/м2.

Расчетная схема представлена на рисунке 3.10.

Рис.3.10. Расчетная схема.

Приведенный момент определяется по формуле:

Мпр= М2изг +М2кр, (3.25.)

где Мизг – максимальный изгибающий момент в опасном сечении, Нм;

М изг =Р*L, (3.26.)

где Р – сила, действующая на вал от цепи транспортера, Р=1630Н;

L – плечо, на котором действует сила Р, L=0,025 м.

Мкр – максимальный крутящий момент на валу устройства, Нм.

Мкр = Р*(Д/2), (3.27.)

Д – наружный диаметр звездочки, Д=0,3 м

Момент сопротивления определяется по формуле:

Wр=П*d3/16≈0,2d3, (3.28.)

где d –диаметр вала, мм.

Так как изгибающий момент незначительный, то расчет вала необходимо производить на кручение по формуле:

τ=Мкр/Wр≤[τ], (3.29.)

где [τ] – допустимое напряжение при кручении, [τ] =80мПа для Ст.5

Мкр=1630*(0,3/2)=244,5Нм

Подставляя формулу 3.28 в формулу 3.29 определяется диаметр вала по формуле:

d= 3 Мкр/0,2*[τ], (3.30.)

d = 244,5*103/0,2*80=27мм

Диаметр вала округляется до 30 мм.

Коэффициент запаса прочности определяется по формуле:

n=τт/[τ] =0,5 ζт/[τ], (3.31.)

ζт- предел текучести материала, ζт=275 МПа для Ст. 5.

n=0,5*275/80=1,72

Эпюры действующих на вал силы и моментов представлены на рисунке 3.11.

Рис.3.11. Эпюры действующих на вал силы и моментов

3. 7.Экономическое обоснование разработанной конструкции.

Затраты на изготовление сборочной конструкции определяется по формуле:

См = Сс +Сдм+Спи+Ссб+Сцн, (3.32.)

где Сс – стоимость изготовления плиты, грн;

Сдм - затраты на изготовление деталей на металлорежущие

станки, грн;

Спи – цена покупных изделий по прейскуранту, грн;

Ссб – заработная плата рабочих, занятых на сборке конструкции, грн;

Сцн, - цеховые накладные расходы на изготовление узла, грн.

Стоимость изготовления плиты:

Сс = Qс Ссд, (3.33.)

где Qс – масса материала, израсходованного на изготовление

плиты, кг;

Ссд – средняя стоимость 1 кг готовых деталей, грн.

Масса материала:

Qс = AQnд (3.34)

где А,n-коэффициенты, зависящие от вида материала детали,

способа ёё изготовления и т.д.;

Qд-чистая масса детали,кг

Qc=1,17*1,2 0,98=1,3 кг

Сс = 1,3*0,25=0,325 грн.

Затраты на изготовление деталей на металлорежущих станках рассчитываются по формуле:

См = kn* kоб* k1*n* Сч*tв +С1*Qс, (3.35)

где kn - коэффициент, учитывающий масштаб производства,

kn =2,5 [ 2. с. 169 ]

kоб - коэффициент, учитывающий наивысшую точность обработки,

kоб =1,3 2. [с. 170]

k1 - коэффициент, учитывающий наивысший класс чистоты поверхности,

k1 = 1 [2. с. 170]

n – число однотипных деталей;

Сч – часова ставка рабочих, начисляемая по среднему разряду, Сч = 0,58 грн.

tв – средняя трудоёкость изготовления деталей, tв = 2ч;

С1- цена 1 кг материала заготовки, С1= 0,185 грн [2.с.170]

См =2,5*1,3*1*1*0,58*2+0,185*1,3=3,6 грн.

Заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке узла определяется по формуле:

Ссб = k* kс*Сч ∑ tсб* kі, (3.36)

uде k- коэффициент, учитывающий доплаты к основной