Исследование валикокольцевых механизмов

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 2
II. Исследованиеваликокольцевых механизмов… 3
2.1. Классификация механизмов раскладки. 3
2.2. Анализ схем валикокольцевых механизмов. 15
2.3. Синтез валикокольцевого механизма по схеме вал-кольца(BRD) 40
III. Технологическая часть. 44
3.1. Описание конструкции и назначения детали. Техконтрольтехнологичности конструкции. 44
3.2. Определение типа производства. Расчет количествадеталей в партии. 44
3.3. Технико-экономическое обоснование выбранного маршрутаобработки. 46
3.4. Специальная часть. Выглаживание. 47
3.5. Расчет припусков. 51
3.6. Расчет элементов режима резания и основного времени. 56
3.7. Расчет технической нормы времени. 60
3.8. Расчет технологической операции на точность. 61
3.9. Необходимое количество оборудования по операциям,коэффициенты его загрузки, использование по основномувремени и по мощности. 62
3.10. Окончательный расчет себестоимости детали. 63
IV. Экономическая часть. 64
4.1. Введение. 64
4.2. Исходные данные. 64
4.3. Калькуляция технологической себестоимости изделия. 65
V. ОХРАНА ТРУДА.............................................................................................75
ВВЕДЕНИЕ
Механизм раскладки предназначен для равномерной рядовой укладки кабеля(провода) или его элементов вдоль приемного барабана или катушки.Возвратно-поступательное движение раскладчика может осуществляться посредствомразличных приводных механизмов. Большое распространение в качестве приводаполучили валикокольцевые механизмы, благодаря своей простоте, надежности,точности выполнения раскладки.
В литературныхисточниках, посвященных анализу различных схем валикокольцевых механизмов [  ] каждый из авторов отдает предпочтение своей конструкции, не проводя сравнение сдругими или проводя без учета различных факторов.
Необходимо объективноесравнение схем валикокольцевых механизмов, используя в комплексе различныефакторы, влияющие на их нагрузочную способность.
Перед конструктором, занимающимсяпроектированием валикокольцевых механизмов, ставится цель – создать механизм,который бы обеспечивал заданное осевое усилие Ps, выполняя заданный закон перемещения/>, и имел бы при этом минимальныегабариты.
/>II. Исследование валикокольцевых механизмов/> 2.1.Классификация механизмов раскладки
В настоящее время для открытых намоток известны механизмы раскладки,отличающиеся своей кинематической связью со шпинделем намоточного станка или сприемным устройством кабельной машины. Эти механизмы можно разделить на тривида:
1) с жесткойкинематической связью;
2) без кинематическойсвязи (независимые);
3) с гибкойкинематической связью.
Из них на практикеприменяют лишь первый и третий виды, второй вид механизмов применяют оченьредко. На листе 1 графического материала приведена классификация наиболеераспространенных механизмов раскладки для открытой намотки по указаннымпризнакам.
1) Раскладчики станковдля открытой намотки, имеющие жесткую кинематическую связь со шпинделем станка:
а) кулачковый механизм(Лист 1 рис. 1)
Такой раскладчиквыполняет функции раскладки и реверса. От кулачка 1 в движение приводитсякулиса 2, которая перемещает раскладчик 5. Длина намотки регулируетсяперемещением сухаря 3, микрометрическим винтом 4, а ее шаг – изменениемпередаточного отношения между шпинделем станка и кулачком 1 с помощью сменныхзубчатых колес.
б) винтовой механизм(Лист 1 рис. 2)
Механизм раскладчика 2имеет комбинированное движение, состоящее из вращения ходового винта иперемещения его с помощью кулисы 3, получающей движение от другого ходовоговинта 18 посредством упора в 19.
Таким образом,осуществлена комбинация ступенчатой регулировки шага с помощью сменных зубчатыхколес в кинематической цепи, связывающей шпиндель с раскладчиком, и плавнойрегулировкой шага внутри этих ступеней кулисным механизмом.
От шпинделя с помощьюзубчатых колес 9 и 8, связанных сменными зубчатыми колесами, движениесообщается колесам 10 и 13 соответственно сцепленным с зубчатыми колесами 7 и5, свободно сидящими на ходовом винте 1 и заклиниваемыми на нем муфтой 6механизма реверса. Зубчатые колеса 13 и 5 зацепляются через паразитное колесо ипоэтому зубчатые колеса 5 и 7 вращаются в разные стороны. Через зубчатые колеса4, 15, 16, 17, 11, 12 вращение сообщается гайке 14 ходового винта 18, несущегона себе нижний шарнир упоров 19 кулисы.
Верхний шарнир кулисы 3охватывает винт 1, и при движении кулисы, которая качается относительно корпуса22, ходовой винт 1 получает дополнительное перемещение. Это дополнительноеперемещение регулируется путем изменения соотношения плеч кулисы с помощью винта21 маховичком 20.
в) реечный механизм (Лист1 рис. 3)
От приводного вала 3,получающего вращательное движение непосредственно от шпинделя станка, движениесообщается зубчатому колесу 4, которое находится в зацеплении с зубчатымколесом 2 и через паразитное зубчатое колесо 5 с зубчатым колесом 7.
На одном валу с зубчатымколесом 2 и 7 соответственно, свободно сидят сцепленные с рейкой 8 зубчатыеколеса 1 и 6. Каждое из зубчатых колес 2 и 7 несет на себе по 25 подпружиненныхштырьков, в находящихся с ними на одной оси зубчатых колес 1 и 6 имеютсясоответствующие этим штырькам и соосные с ними отверстия (по 24).
Поскольку зубчатые колеса 2 и 7постоянно вращаются, то стоит одному из зубчатых колес 1 или 6 бытьсоединенному  с помощью одного штырька с зубчатым колесом 2 или 7, как этозубчатое колесо получает вращательное движение и заставляет перемещаться рейку8 с закрепленным на ней раскладчиком 16. Если взамен одного из зубчатых колес(свободного от штырька) 1 или 6 штырек соединит другое зубчатое колесо, тодвижение рейки и раскладчика будет реверсироваться в другую сторону. На рейке 8закреплены раскладчик 16 и вилка 15. Упоры 14, положение которых определяетсязаданной длиной укладываемого ряда витков, закрепляются на тяге 17. Когда вилкадоходит дт одного из этих упоров, она перемещает тягу 17 механизма реверса.Тяга своим центральным пазом перемещает рычаг 10, снабженный пружиной 11.Верхний конец рычага 10 связан с тягой 13, которая в крайних положенияхнеподвижно фиксируется собачками. При перемещении тягача 10 по оси 9 в крайнееположение потенциальная энергия взведенной пружины 11 переносит тягу 13 в новоеположение. Тяга 13 взаимодействует с двумя рычагами 12 и при изменении ееположения один из рычагов поднимается, другой опускается. Поднимаясь, рычагосвобождает соответствующее зубчатое колесо 1 или 6 от штырька, соединяющегоего с зубчатым колесом, расположенным под ней, а опускаясь, соединяет этимштырьком другое зубчатое колесо с соответствующим ему колесом. Этим идостигается реверсирование перемещения раскладчика.
Недостатком раскладчиков,имеющих жесткую кинематическую связь со шпинделем станка, является ступенчатаярегулировка шага намотки изделия, которая не обеспечивает высокой точностивоспроизведения необходимого шага раскладки изделия. Ступенчатая регулировкашага требует большого количества сменных зубчатых колес или кулачков дляполучения различных шагов раскладки в широком диапазоне для разных кабельныхизделий. В винтовом механиз ме раскладки хотя и предусмотрена плавнаярегулировка шага кулисным механизмом, все же требуется перестановка зубчатыхсменных колес. Главная регулировка шага кулисным механизмом требуетдополнительных затрат времени для настройки на шаг. Кинематические цепимеханизмов раскладки и реверса, имеющих жесткую кинематическую связь сошпинделем станка, довольно длинны, что отрицательно сказывается на точностинамотки и надежности механизма раскладки.
2) Раскладчики безкинематической связи (независимые) со шпинделем станка:
а) штанговый (Лист 1,рис. 4).
Штанговый абсолютнонезависимый раскладчик отличается тем, что кинематически совершенно не связан смеханизмом станка и может быть пристроен к любому станку для рядовой намотки.Раскладка здесь осуществляется путем притормаживания стержня, связанного снаматываемым проводом и перемещаемого им по мере укладки каждого нового виткаобмотки.
Натяжное устройство соспиральной пружиной несет на себе бобину с запасом провода и создает егонатяжение. Свободный участок провода проходит внутри легкой трубки раскладчика,огибая ролики, и через наконечник попадает на оправу. Провод заводится внутрьтрубки сквозь продольную прорезь в ней. Нижний конец штангового раскладчикашарнирно закреплен в основании, благодаря чему трубка может свободно качаться вдвух взаимно перпендикулярных плоскостях параллельно  оси вращения шпинделя иперпендикулярно к этой оси. Наконечник также шарнирно соединен с верхним концомтрубки и может поворачиваться вокруг оси ролика в плоскости, перпендикулярнойоси вращения шпинделя. В обойме, закрепленной на трубке снаружи, имеетсясвободно вращающийся ролик, ось вращения которого перпендикулярна оси шпинделястанка. Этот ролик катится пот торцу поворотной планки. Планка поворачиваетсяна необходимый угол (относительно своей оси, закрепленной на столе станка) в плоскости,параллельной шпинделю станка, и фиксируется в заданном положении. Такимобразом, в процессе намотки натянутый провод наматывается на оправу и каждыйего виток, соскальзывая с предыдущего, перемещает штанговый раскладчик, которыйсвоим роликом катится вверх по наклонной плоскости торца планки и тем самымпритормаживает провод при укладке. Если трение между роликом и планкойизменяется за счет изменения угла поворота планки, то провод наматывается ссоответствующим этому трению шагом. Здесь шаг укладки зависит от угла поворотапланки. Для реверсирования движения раскладчика  на торце планки имеются двапереставных упора, расстояние между которыми определяет длину намотки. Упорынесут на себе концевые выключатели. Когда в конце намотки штанга коснетсявыключателя, последний срабатывает и включает электромагнит, поворачивающийпланку так, чтобы угол подъема ее в отношении оси вращения каркаса становитсястрого противоположным первоначальному, и раскладчик начинает двигаться впротивоположном направлении.
б) пневмогидравлическийраскладчик (Лист 1, рис. 5)
Одним из независимыхраскладчиков является пневмогидравлический раскладчик. Привод шпинделя 1 ираскладчика 2 осуществляется от магистрали сжатого воздуха через редуктор,настраиваемый на давление, меньшее, чем в магистрали,  и предохраняющий такимобразом станок от перепадов давления. Вращение шпинделя осуществляетсяротационным пневматическим двигателем, а движение раскладчика – пневмоцилиндромдвойного действия.
Сжатый воздух отредуктора Р одновременно поступает в оба эти двигателя через дроссель Д, такимобразом изменяя число оборотов шпинделя, одновременно изменяют и скоростьперемещения раскладчика. Помимо этого движение раскладчика регулируется вторымдросселем 4, служащим для бесступенчатой регулировки шага намотки в широкихпределах.
Движение раскладчикасообщается попеременно штоками 8, 10 пневматического цилиндра. Эти штоки входятв жидкость гидравлических демпферов 9 и 7 и заставляют соответствующий поршень13, 14 перемещать свой шток 8 или 10 в направлении движения штанги 11раскладчика со скоростью, меньшей, чем скорость движения штоков 6, 5, востолько раз, во сколько диаметр этих штоков меньше диаметров поршней 13, 14.
Реверсированиенаправления движения штанги 11 раскладчика производится с помощью передвижныхупоров 12, снабженных концевыми выключателями 1К и 2К, переключающимиэлектромагнит Э, а вместе с ним и золотник распределительного пневматическогокрана 3.
Функцию синхронизациимеханизмов вращения и движения раскладчика выполняет дроссель Д, питающиймеханизм вращения шпинделя и движения раскладчика. По существу рассмотреннаявыше схема отнесена к независимым схемам раскладчиков до некоторой степениусловно, так как зависимость здесь существует, только выполняется онанепривычными для намоточных станков элементами пневмопровода.
Независимые раскладчикина практике применяются очень редко. Явление самоукладки – сложное явление,требующее соблюдения специфических условий, например, изолированность механизмараскладки от случайных толчков и ударов, вибраций, что очень сложно насовременном производстве. Пневмогидравлический раскладчик тоже не получилширокого распространения из-за своей относительной сложности, большихгабаритов.
в) раскладчики с гибкойкинематической связью со шпинделем станка:
·        фрикционный (Лист1, рис. 6)
На валу ротораэлектродвигателя 1, который одновременно служит и шпинделем станка, закреплендиск 2. Второй диск 5 большего диаметра перемещается в осевом направлении подвоздействием пружины 6. Между торцами этих двух дисков расположен свободновращающийся ролик 4, положение которого относительно оси диска 5 можно изменитьс помощью маховичка 3, вращающего винт, связанный с кареткой 12, на которойзакреплен ролик 4. Изменяя место контакта ролика с диском 5, изменяют числооборотов диска, а следовательно и скорость вращения вала 7, на котором онзакреплен. Этим и достигается регулирование величины шага намотки. Продолжениемвала 7 служит ходовой винт, связанный с гайкой 11, расположенной на раскладчике13, так что при вращении винта раскладчик осуществляет рабочее перемещение.Реверсирование перемещения раскладчика осуществляется следующим образом: второйходовой винт 10 связан с первой парой зубчатых колес, из которых колесо 8закреплено на валу 7, а колесо 9 – на ходовом винте 10. Таким образом, во времяработы станка оба ходовых винта 7 и 10 вращаются во взаимно противоположныхнаправлениях. Две полугайки, принадлежащие раскладчику 13, попеременносоединяются то с валом 7, то с валом 10; их переключение происходит при соприкосновениис одним из двух упоров, располагаемых на расстоянии длины ряда обмотки.Взависимости от того, с каким из винтов связан в данный момент раскладчик,происходит его перемещение вправо или влево.
·        Фрикционныйваликокольцевой с наружным прижимным роликом (в дальнейшем этот механизм будемобозначать «схема вал-ролик» или «схема US» — так как этот механизм был впервые использован вамериканских кабельных машинах)  (Лист 1, рис. 7)
Валикокольцевой механизмс наружным прижимным роликом состоит из валика 1, к которому при помощи пружины4 прижимается фрикционный ролик 2, установленный в каретке 3, на которойзакреплен раскладчик 6. В процессе вращения валика 1 можно менять уголустановки ролика В путем поворота оси каретки 5 и тем самым изменять скоростьперемещения каретки V1 при неизменной скорости вращениявалика V (рис. 1).

Передаточное отношениетакого механизма без учета относительного скольжения контактирующих тел будетравно /> (стр. 23 добавить)
/>
Рис.1.
Этот механизм довольнопрост по конструкции, имеет минимальный износ (трения качения), относительновысокий КПД и позволяет легко регулировать даже на ходу скоростьвозвратно-поступательного движения каретки. Реверс механизма осуществляетсяпростыми по конструкции переключающими устройствами, изменяющими угол /> на угол строгопротивоположный первоначальному без реверса валика.
Основной недостаток этогомеханизма – незначительное осевое усилие, передаваемое кареткой, котороепропорционально усилию прижима Р контактирующих тел и коэффициенту трения />, и большие нагрузки наопоры валика, вызванные усилием прижима ролика.
·        Фрикционныйваликокольцевой механизм с тремя кольцами – шарикоподшипниками (в дальнейшемэтот механизм будем обозначать «схема вал-кольца» или «схема BRD» — так как этот механизм был впервыеиспользован в западногерманских кабельных машинах) (Лист 1, рис. 8).
Валикокольцевой механизм с тремякольцами-шарикоподшипниками состоит из валика 1, охватываемого тремякольцами-шарикоподшипниками 2, которые кинематически связаны между собойзубчатыми колесами3, установленными в каретке 6. На каретке закрепленраскладчик 7. При помощи двух винтов 5 и планки 4 создается прижимное усилие Рв результате чего средний шарикоподшипник давит на валик сверху, а два другихснизу. Наличие трех колец-шарикоподшипников в механизме позволяет полностьюразгрузить опоры валика от действия усилий.
Для возможности разворотаколец на валике отверстия во внутренних кольцах шарикоподшипниковизготавливаются не цилиндрическими, а скругленными по радиусу r1, называемый «оливажем».
При повороте среднегоподшипника на угол />, два другихтакже поворачиваются на угол />, но впротивоположные стороны. При угле />=0 ивращающемся валике каретка с кольцами стоит на месте. Максимальный уголразворота /> зависит от соотношенийрадиуса валика r и радиусов R и r1.
R – радиусотверстия внутреннего кольца шарикоподшипника, r1 — радиус скругления внутреннего кольца шарикоподшипника(радиус оливажа).
Фрикционная передача скольцами отличается простотой устройства и изготовления. Кольца изготовляют изподшипников путем доработки.
Усилие подачи Рs зависит от силы, с которой кольцаприжимаются к валу. При исполнении привода, как это показано на листе 1, рис.8, среднее кольцо прижимается с силой Р, крайнее – с силой Р/2. Поэтому />, где /> — коэффициент трения.
·        Фрикционныйваликокольцевой механизм с роликами, расположенными внутри полого вала (лист 1,рис. 9)
Этот механизм работает потому же принципу, что и предыдущие два валикокольцевых механизма. Отличие егозаключается лишь в том, что каретка с роликами помещена внутри полого валика.Положительным качеством такого механизма является отсутствие выступающихчастей. Но ему присущ и серьезный недостаток – трудность регулировки силы прижимароликов к трубе. На практике такой механизм почти не используется.
Возможности примененияваликокольцевых механизмов очень многообразны. Практически эти механизмы можноприменить во всех устройствах, где требуется превращение вращательного движенияв возвратно-поступательное.
Такие механизмыприменяются в многочисленных механизмах раскладки, в приводе вертикальнойподачи сверлильного станка, счетно-решающих приборах, эвольвентомерах, кареткахсамописцев и пр.
Валикокольцевые механизмыимеют следующие преимущества перед соосными винтовыми, зубчатыми и кулачковымимеханизмами:
-      возможностьосуществления на ходу бесступенчатого регулирования скорости перемещениякаретки, т.е. передаточного отношения;
-      возможностьвыполнения разнообразных функциональных зависимостей, так как движение кареткиможет происходить по любому закону с помощью дополнительных устройств;
-      возможностьреверсирования движения каретки без реверса валика;
-      возможностьрегулирования усилия, передаваемого кареткой или валиком;
-      бесшумность вработе.
Область применения валикокольцевыхмеханизмов настолько обширна, что они находят применение в приборных механизмахи в тяжелом машиностроении. Так, например, эти механизмы устанавливаются вхвостовой части лентопрокатных станков и выполняют функции лентоводителей длякрестовидной намотки стальной ленты.
Валикокольцевые механизмыпросты по конструкции, имеют незначительный износ (трения качения),относительно высокий КПД.
·        Раскладчик симпульсным перемещением (лист 1, рис. 10)
На шпинделе станказакреплен диск 1, имеющий по периметру требуемое число выступов 2, которыезамыкают цепь питания электромагнита 5, вследствие чего сердечник 6перемещается и поворачивает обгонную муфту 7 в сторону ее рабочего хода. Муфтаповорачивает на заданный угол червяк 8 и находящееся с ним в зацеплениичервячное колесо 9, на одной оси с которым рифленый ролик 10. Ролик вращается впазу вилки 11, шарнирно связанной со штангой 13, перемещающей раскладчик 14.Если в верхний электромагнит 15 подается электрическое напряжение, то верхнийзуб вилки 11 прижимается к поверхности ролика 10 и за счет силы трениязаставляет вилку, а вместе с ней и укладчик равномерно перемещаться в сторонунаправления вращения ролика. Как только упор 12 нажмет на один из концевыхвыключателей К1 и К2, управляющих электромагнитами 15,вилка 11 прижимается нижним или верхним зубом и при неизменном направлениидвижения ролика укладчик начинает перемещаться в прямом или обратномнаправлении. Регулировка шага здесь осуществляется весьма просто с помощьюрегулировочного микрометрического винта 3 через пружину 4, противодействующуюсердечнику 6 электромагнита и изменяющую его ход, а следовательно, и уголповорота обгонной муфты 7. В зависимости от количества выступов 2 на диске 1перемещения на заданный шаг обмотки могут быть соответственно расчленены повеличине и на один оборот каркаса могут совершаться столько раз, сколько этихвыступов на диске. Это уменьшает величину импульса и практически приводит кравномерной по углу подъема витка укладке.
Такой метод выполнениямеханизма раскладки позволяет широко, бесступенчато и быстро регулировать шагукладки, значительно упрощает механизм раскладки и реверса.
Раскладчики, имеющиегибкую кинематическую связь со шпинделем станка, имеют важные преимущества передраскладчиками других видов. Они позволяют бесступенчатое регулирование величинышага намотки, который может перестраиваться даже в процессе намотки. Этимеханизмы бесшумные в работе, просты по конструкции, надежны, точновоспроизводят заданный шаг раскладки./>2.2.Анализ схем валикокольцевых механизмов
Известны три схемы конструктивного выполнения валикокольцевых механизмов:
-   вал-ролики (US)
-   вал-кольца (BRD)
-   пустотельный вал-ролики
Необходимо провести объективное сравнение данных  схем, используя вкомплексе все факторы, влияющие на нагрузочную способность и определить областьих практического применения в раскладчиках кабельных изделий.
Так как схема пустотельный вал-ролики из-за своих конструктивныхнедостатков малопригодна в кабельной технике, данную конструкцию рассматриватьне будем.
Анализ схем вал-ролики и вал-кольца проведем по следующим критериям:
1.     Габариты механизма. Во многихслучаях практического использования валикокольцевых механизмов (раскладчикиразличных типов, механизмы кареток измерительных приборов и т.д.) габаритымеханизма стремятся уменьшить с целью снижения веса подвижных частей, а значити уменьшения инерционных нагрузок, оказывающих влияние на погрешностьвыполняемого механизмом закона, особенно во время смены направления движенияваликокольцевого механизма (реверс механизма).
2.     Осевое усилие, передаваемоемеханизмом, которое прямопропорционально его нагрузочной способности.
Введем следующие обозначения:
r – радиус вала;
R – для схемы USэто радиус наружного кольца шарикоподшипника (ролика), а для схемы BRD –радиус отверстия внутреннего кольца шарикоподшипника;
r1 – радиус скругления внутреннего кольцашарикоподшипника (радиус оливажа);
/> — угол поворота ролика или кольца.
Для облегчения сравнения введем относительные величины:
/>                     и              />
Сравнение ведем в следующих диапазонах:
/>
/>
/>
/>Сравнениегабаритов валикокольцевых механизмов
Оценим габариты одной изосновных частей механизма – однорядного шарикоподшипника. Рассчитаем размервдоль вала валикокольцевого механизма (величину С), занимаемой половинойшарикоподшипника при повороте его на угол />. Из рис. 2 следует, что
С = С1 + С2                                                        (1)
/>                 (2)
/>                                        (3)
где />

/>
Рис. 2.   К расчету габариташарикоподшипника
После подстановки (2) и (3) в выражение (1) получим:
/>,
где />
/>Рассчитаем теперь габариты валикокольцевого механизма по схемевал-кольца:
Рис. 3. Красчету габарита схемы вал-кольца (BRD)
Примем />R (рис. 3), тогда получим
/>                                          (5)
/>                              (6)
/>                             (7)
Перемножая (6), (7) и (8)получим габарит занимаемый схемой вал-кольца:
/>            (8)
Рассчитаем габарит схемывал-ролики:
/>
 
Рис. 4. Красчету габарита схемы вал-ролики (US)
/>                                       (9)
/>                                                       (10)
Перемножив (9) и (10)получим габарит схемы вал-ролики:
/> (11)
Производимсравнение габаритов схем (8) и (11). Принимая r = 1 и отбрасывая в каждой зависимости одинаковыесомножители, получаем:
/>                                                                  (12)
/>                                           (13)
Задаваясьзначениями a, вычисляем габарит механизмов,результаты вычисления сводим в табл. 1 и строим графики на рис. 5.
Таблица 1.
Вычисление габаритов схем валикокольцевых механизмов (ВКМ)
 a
/>
/>
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
-
-
-
-
-
-
216,72
242,88
270,48
299,52
330
361,92
395,28
430,08
25,12
30,40
36,17
42,45
49,24
56,52
60,35
64,31
68,39
72,60
76,93
81,39
85,97
90,68

/>
Из табл. 1 и рис. 5 видим, что габарит схемы вал-кольца значительно выше,чем схемы вал-ролики.
Сравнение поосевому усилию, передаваемому механизмом
Максимальнаясила прижима ролика  или кольца к валу определяется по формуле:
/> кг                                (14)            [ ]
где />, />
Е1,Е2 – модуль упругости контактирующих тел.
Длястали Е = 2,12*106 кг/см2
/> — допустимая величина контактногонапряжения смятия
/> — приведенный радиус кривизны
/>                                         (15)
/> - величины, обратные радиусамглавных кривизн в плоскостях I и II вала в точке касания;
/> - величины, обратные радиусам главных кривизн вплоскостях I и II ролика (кольца) в точке касания;
/> и /> -коэффициенты, являющиеся функциями эмпирических интегралов, определяемые повеличине />
/>            (16)
где /> - угол междусоответствующими плоскостями главных сечений обоих соприкасающихся тел (/>).
/>
где /> - привиденный радиускривизны при условии r = 1.
[/>]П и /> зависят от выбораматериала контактирующих тел и являются величинами cons1, поэтому сравнивать схемы вал-колца и вал-ролики намаксимальное усилие прижима будем по величине />.
Рассчитаемприведенные радиусы кривизны для схем вал-кольца (BRD) по формуле (17):
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
при r = 1
/>                               (17)
Рассчитаемприведенные радиусы кривизны для схем вал-ролики (US) по формуле (18):
/>
/>
/>
/>
/>
/>
при r = 1
/>                             (18)
Значения/> для схем ВКМ сведем втабл. 2.
Таблица 2.
Единичные приведенные радиусы кривизны для схем BRDи US.а
/>
/> b = 0.5 b = 1.0 b = 1.5 b = 2.0 b = 2.5 b = 3.0
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
1.25
1.30
1.35
1.40
-
-
-
-
-
-
0.488
0.478
0.469
0.462
0.455
0.448
0.443
0.438
-
-
-
-
-
-
0.955
0.917
0.885
0.857
0.833
0.813
0.794
0.778
-
-
-
-
-
-
1.400
1.320
1.255
1.200
1.154
1.114
1.080
1.050
-
-
-
-
-
-
1.826
1.692
1.586
1.500
1.429
1.368
1.317
1.273
-
-
-
-
-
-
2.234
2.037
1.885
1.765
1.667
1.585
1.517
1.458
-
-
-
-
-
-
2.625
2.357
2.156
2.000
1.875
1.773
1.688
1.615
0.333
0.375
0.412
0.444
0.474
0.500
0.512
0.524
0.535
0.546
0.556
0.565
0.574
0.583
Выведем/> по формуле (16) дляотносительных величи а и b  длясхем BRD и US.
Длясхемы US:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>                                               (19)
Длясхемы BRD:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>                      (20)
Задаваясьзначениями a, b и />=В по формулам(19) и (20) вычислим значения /> длясхем US и BRD, затем  по значениям /> найдемкоэффициенты /> и /> по таблицам 5, 6 и,наконец, найдем значения /> длясхем ВКМ.
а)Зададимся />= В = 00.
/> при />=В = 00: />= 1 и /> - неопределенность.Контакт линейный.
Длясхем BRD формулу (20) упростим для данногослучая />= В = 00:
/>
/>
/>
/>                                   (21)
Знак«+» при ab > a+b
и «-»при ab
Значение/> рассчитываем для схемы BRD при />=В = 00по формуле (21) и сводим в табл. 3.

Таблица 3.
Значения/> при />= В = 00а
/> при />= В = 00 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
0,9535
0,9130
0,8776
0,8462
0,8182
0,7931
0,7705
0,7500
0,9091
0,8333
0,7692
0,7143
0,6667
0,6250
0,5882
0,5556
0,8667
0,7600
0,6727
0,6000
0,5385
0,4857
0,4400
0,4000
0,8261
0,6923
0,5862
0,5000
0,4286
0,3684
0,3171
0,2727
0,7872
0,6296
0,5082
0,4118
0,3333
0,2683
0,2135
0,1667
0,7500
0,5714
0,4375
0,3333
0,2500
0,1818
0,1250
0,0769
По значениям /> находим /> по таблицам (5, 6) исводим в табл. 4.
Таблица 4.
Значения/> при />= В = 00а
/> при />= В = 00 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,655
1,465
1,370
1,311
1,269
1,239
1,215
1,197
1,452
1,291
1,214
1,169
1,137
1,115
1,095
1,084
1,347
1,206
1,141
1,102
1,079
1,062
1,050
1,039
1,281
1,153
1,094
1,067
1,047
1,033
1,024
1,018
1,233
1,117
1,069
1,042
1,027
1,017
1,010
1,006
1,197
1,089
1,049
1,027
1,014
1,007
1,004
1,002
 
Используя табл. 2 и 4 находим /> и  сводим в табл. 5 и рис.6

Таблица 5.
Значения/> при />= В = 00а
/> при />= В = 00 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,080
0,718
0,566
0,481
0,423
0,382
0,352
0,329
2,792
1,809
1,401
1,173
1,020
0,916
0,828
0,771
4,790
3,056
2,340
1,927
1,673
1,486
1,350
1,237
7,009
4,388
3,294
2,733
2,344
2,063
1,862
1,710
9,355
5,783
4,341
3,524
3,010
2,643
2,371
2,164
11,818
7,175
5,366
4,333
3,665
3,210
2,884
2,624
а)Зададимся />= В = 50.
Поформулам (19) и (20) рассчитаем /> и/> при />= В = 50.Значения сведем в табл. 6.
Таблица 6.
Значения /> и/> при />= В = 50.а
/> при />= В = 50
/> при />= В = 50 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
-
-
-
-
-
-
0,9646
0,9240
0,8884
0,8569
0,8289
0,8037
0,7810
0,7605
-
-
-
-
-
-
0,9383
0,8621
0,7976
0,7424
0,6946
0,6528
0,6159
0,5832
-
-
-
-
-
-
0,9206
0,8130
0,7253
0,6524
0,5910
0,5386
0,4934
0,4542
-
-
-
-
-
-
0,9108
0,7758
0,6696
0,5841
0,5141
0,4560
0,4073
0,3663
-
-
-
-
-
-
0,9082
0,7493
0,6288
0,5350
0,4609
0,4016
0,3540
0,3159
-
-
-
-
-
-
0,9120
0,7323
0,6011
0,5029
0,4284
0,3719
0,3295
0,2683
0,9966
0,9964
0,9963
0,9962
0,9962
0,9962
0,9962
0,9962
0,9962
0,9962
0,9962
0,9963
0,9963
0,9963
Позначениям /> и /> из табл. 6 найдемвыражения /> и сведем в табл. 7
Таблица 7.
Значения /> и /> при />= В = 50.а
/> при />= В = 50.
/> при />= В = 50 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
-
-
-
-
-
-
1,746
1,504
1,395
1,329
1,285
1,251
1,226
1,207
-
-
-
-
-
-
1,567
1,338
1,244
1,190
1,155
1,128
1,110
1,093
-
-
-
-
-
-
1,492
1,263
1,177
1,128
1,097
1,079
1,065
1,053
-
-
-
-
-
-
1,463
1,221
1,139
1,093
1,071
1,054
1,041
1,033
-
-
-
-
-
-
1,450
1,196
1,117
1,078
1,055
1,040
1,031
1,024
-
-
-
-
-
-
1,461
1,181
1,102
1,068
1,047
1,034
1,027
1,022
2,736
2,706
2,692
2,678
2,678
2,678
2,678
2,678
2,678
2,678
2,678
2,692
2,692
2,692
Используя табл. 2 и табл. 7 находим/> и /> и сводим в табл. 8 и рис.7.
Таблица 8.
Значения /> при />= В = 50.
Какая-то фигня, таблица перечеркнута (на стр. 48)
в)Зададимся />= В = 100.
Поформулам (19) и (20) рассчитаем /> и/> при />= В = 100.Значения сведем в табл. 9.

Таблица 9.
Значения /> и /> при />= В = 100.а
/> при />= В = 100.
/> при />= В = 100 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
-
-
-
-
-
-
0,9970
0,9560
0,9200
0,8881
0,8597
0,8343
0,8114
0,7907
-
-
-
-
-
-
-
0,9423
0,8765
0,8202
0,7715
0,7290
0,6917
0,6586
-
-
-
-
-
-
-
0,9533
0,8627
0,7877
0,7249
0,6715
0,6258
0,5862
-
-
-
-
-
-
-
0,9829
0,8714
0,7822
0,7097
0,6499
0,6001
0,5582
-
-
-
-
-
-
-
-
0,8958
0,7955
0,7164
0,6530
0,6018
0,5600
-
-
-
-
-
-
-
-
0,9360
0,8210
0,7369
0,6715
0,6201
0,5793
0,9865
0,9858
0,9853
0,9850
0,9849
0,9848
0,9848
0,9848
0,9849
0,9849
0,9850
0,9851
0,9851
0,9852
По значениям /> и /> из табл. 9 найдемвыражения /> и сведем в табл. 10.

Таблица 10.
Значения /> и/> при />= В = 100.а
/> при />= В = 100.
/> при />= В = 100 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
-
-
-
-
-
-
2,800
1,672
1,490
1,394
1,334
1,292
1,261
1,237
-
-
-
-
-
-
-
1,586
1,368
1,272
1,217
1,179
1,153
1,132
-
-
-
-
-
-
-
1,654
1,339
1,233
1,176
1,140
1,115
1,094
-
-
-
-
-
-
-
2,010
1,357
1,228
1,166
1,127
1,102
1,085
-
-
-
-
-
-
-
-
1,416
1,241
1,171
1,129
1,103
1,086
-
-
-
-
-
-
-
-
1,532
1,274
1,185
1,140
1,112
1,091
2,131
2,086
2,066
2,060
2,056
2,052
2,052
2,052
2,056
2,056
2,060
2,062
2,062
2,064
Пользуясь табл. 2 и табл. 10находим /> и сводим в табл. 11 и рис.8.
Таблица 11.
Значения /> при/>= В = 100.а
/> при />= В = 100 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
5,228
1,068
0,728
0,578
0,491
0,433
0,394
0,363
-
3,355
2,005
1,512
1,251
1,083
0,966
0,878
-
7,884
3,781
2,699
2,166
1,839
1,617
1,444
-
23,248
6,286
4,167
3,237
2,679
2,321
2,070
-
-
10,088
5,954
4,462
3,615
3,088
2,723
-
-
16,714
8,271
5,850
4,657
3,918
3,387
г)Зададимся />= В = 150.
Поформуле (19) рассчитаем /> при/>= В = 150, затемпо значениям /> найдем /> и, наконец, />.
Всеэти данные сведем в табл. 12 и отобразим график /> при/>= В = 150нарис. 6.
Таблица 12.
Значения/>, /> и /> при />= В = 150а
/> при />= В = 150
/> при />=В=150
/> при />=В=150
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
0,9698
0,9681
0,9670
0,9664
0,9660
0,9659
0,9659
0,9660
0,9661
0,9662
0,9664
0,9665
0,9667
0,9669
1,801
1,785
1,770
1,765
1,761
1,760
1,760
1,761
1,762
1,763
1,765
1,766
1,767
1,769
0,648
0,800
0,941
1,084
1,227
1,363
1,429
1,499
1,566
1,634
1,700
1,758
1,818
1,882
ВСТАВИТРИС. (стр. 54-55)
Усилие подачи PS зависит от силы прижима Р. При исполнении привода стремя кольцами, средние кольца прижимается с силой Р, крайние – с силой Р/2(лист 1, рис. 8), поэтому  (формула 1)
/>,
где /> - коэффициент трения.
В схеме US усилие подачи может быть увеличено за счет увеличенияколичества роликов. Поэтому
/>                                                           (22)
где к – количество роликов,
/> - коэффициент трения.
Подставляя в формулу (1) и формулу (22) значение Р из формулы (14) иотбросив одинаковые сомножители из обоих получившихся выражений, получим при r =1:
/>                                                (23)
/>                                                  (24)
Используя табл. 5, табл. 8, табл. 11 и табл. 12 составим таблицы значенийвыражений  /> и /> для различных углов />= В и  строим графики нарис. 11, 12, 13.
Таблица 13.
Значения /> при/>= В = 00а
/> при />= В = 00 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
2,160
1,436
1,132
0,962
0,846
0,764
0,704
0,658
5,584
3,618
2,802
2,346
2,040
1,832
1,656
1,542
9,580
6,112
4,680
3,854
3,346
2,972
2,700
2,474
14,018
8,776
6,588
5,466
4,688
4,126
3,724
3,420
18,710
11,566
8,682
7,048
6,020
5,286
4,742
4,328
23,636
14,350
10,732
8,666
7,330
6,420
5,768
5,248
 

 Таблица 14.
Значения /> при/>= В = 50а
/> при />= В = 50 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
2,536
1,554
1,194
1,002
0,878
0,786
0,724
0,674
7,018
4,028
3,016
2,476
2,138
1,898
1,724
1,580
13,020
7,020
4,894
4,134
3,516
3,118
2,818
2,574
20,882
10,422
7,434
5,576
5,018
4,382
3,914
3,572
30,430
14,198
9,904
7,806
6,526
5,652
5,044
4,566
42,978
18,302
12,442
9,746
8,070
6,950
6,172
5,568
 
Таблица 15.
Значения /> при/>= В = 100а
/> при />= В = 100 b = 0,5 b = 1,0 b = 1,5 b = 2,0 b = 2,5 b = 3,0
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
10,456
2,136
1,456
1,156
0,982
0,866
0,778
0,726
-
6,710
4,010
3,024
2,502
2,166
1,932
1,756
-
15,768
7,562
5,398
4,332
3,678
3,234
2,888
-
46,496
12,572
8,334
6,474
5,358
4,642
4,140
-
-
20,176
11,908
8,924
7,230
6,176
5,446
-
-
33,428
16,542
11,700
9,314
7,836
6,774
 

Таблица 16.
Значения /> при/>= В = 50а
/> при />= В = 50 k = 1 k = 2 k = 3 k = 4 k = 5 k = 6
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
2,271
2,786
3,311
3,786
4,315
4,801
5,035
5,273
5,497
5,726
5,937
6,228
6,428
6,631
4,542
5,572
6,622
7,572
8,630
9,602
10,070
10,546
10,994
11,452
11,874
12,456
12,856
13,262
6,813
8,358
9,933
11,358
12,945
14,403
15,105
15,819
16,491
17,178
17,811
18,684
19,284
19,893
9,084
11,144
13,244
15,144
17,260
19,204
20,140
21,092
21,988
22,904
23,748
24,912
25,712
26,524
11,355
13,930
16,555
18,930
21,575
24,005
25,175
26,365
27,485
28,630
29,685
31,140
32,140
33,155
13,626
16,716
19,866
22,716
25,890
28,806
30,210
31,638
32,982
34,356
35,622
37,368
38,568
39,786
Таблица 17.
Значения /> при/>= В = 100а
/> при />= В = 100 k = 1 k = 2 k = 3 k = 4 k = 5 k = 6
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,073
1,276
1,497
1,723
1,953
2,160
2,265
2,372
2,488
2,591
2,702
2,799
2,889
2,989
2,146
2,552
2,994
3,446
3,906
4,320
4,530
4,744
4,976
5,182
5,404
5,598
5,778
5,978
3,219
3,828
4,491
5,169
5,859
6,480
6,795
7,116
7,464
7,773
8,106
8,397
8,667
8,967
4,292
5,104
5,988
6,892
7,812
8,640
9,060
9,488
9,952
10,364
10,808
11,196
11,556
11,956
5,365
6,380
7,485
8,615
9,765
10,800
11,325
11,860
12,440
12,955
13,510
13,995
14,445
14,945
6,438
7,656
8,982
10,338
11,718
12,960
13,590
14,232
14,928
15,546
16,212
16,794
17,334
17,934
Таблица 18.
Значения /> при/>= В = 150а
/> при />= В = 150 k = 1 k = 2 k = 3 k = 4 k = 5 k = 6
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
0,648
0,800
0,941
1,084
1,227
1,363
1,429
1,499
1,566
1,634
1,700
1,758
1,818
1,882
1,296
1,600
1,882
2,168
2,454
2,726
2,858
2,998
3,132
3,268
3,400
3,516
3,636
3,764
1,944
2,400
2,823
3,252
3,681
4,089
4,287
4,497
4,698
4,902
5,100
5,274
5,454
5,646
2,592
3,200
3,764
4,336
4,908
5,452
5,716
5,996
6,264
6,536
6,800
7,032
7,272
7,528
3,240
4,000
4,705
5,420
6,135
6,815
7,145
7,495
7,830
8,170
8,500
8,790
9,090
9,410
3,888
4,800
5,646
6,504
7,362
8,178
8,574
8,994
9,396
9,804
10,200
10,548
10,908
11,292
Осевая нагрузка, передаваемая схемой US, как видно извышеприведенного, может быть увеличена за счет увеличения количества роликов иза счет увеличения относительной величины a = R/r.
Рассмотрим, выигрышно ли с точки зрения увеличения передаваемой осевойсилы увеличение количества роликов за счет уменьшения a = R/r.
/>Определим максимальное значение a = R/r призаданном количестве роликов.
Рис. 9. Максимальное заполнение габарита ВКМ роликами.
АО = R + r
Из треугольника />ОСА имеем />
/>
Домножим числитель и знаменатель на один и тот же член 1/2r,получим:
/>, т.к.  />, то  />
Домножим числитель и знаменатель правой части на один и тот же множительа.
/>
/>
/>
/>
/>                                                 (25)
По значению /> из формулы (25)найдем по формуле (19) />, затем  />, /> и наконец />, найдем также /> по формуле (13) и вседанные сведем в табл. 19 и рис. 10.

Таблица 19.k
/>
/>
/> при />=В=150
/> при />=В=150
/>
при />=В=150
/>
при />=В=150
/>
2
3
4
5
6
7
8
/>         
6,46
2,41
1,43
1,00
0,785
0,611
-
0,866
0,707
0,588
0,500
0,434
0,383
-
0,9843
0,9718
0,9670
0,9659
0,9664
0,9679
-
2,036
1,826
1,774
1,764
1,769
1,783
-
6,329
3,043
1,917
1,363
-
18,988
12,173
9,586
8,178
-
1216,85
212,72
93,57
56,52
 
Добавить рис. На стр.64-66
Из табл. 19 и рис. 10 видим, что для схемы US увеличениеколичества роликов за счет уменьшения их диаметров (т.е. уменьшения a = R/r)уменьшает осевую силу, развиваемую механизмом, но в то же время значительноуменьшает и габариты механизма. Также замечаем, что для k = 6/>=1,00, значит дляоднорядного расположения роликов при k = 6  a = R/rдолжно быть меньше 1.
Рассмотрим работу валикокольцевых механизмов раскладки при максимальномрассматриваемом нами угле поворота В = 150.Максимальное усилие прижима должно быть рассчитано при минимальной нагрузочнойспособности механизма, т.к. во время работы угол В изменяе6тся при реверсемеханизма от максимального В = 150до минимального В = 00и снова до максимального В = 150, но уже в противоположную сторону.
Минимальная нагрузочная способность ВКМ по схеме вал-ролики (US)при угле В = 150, а по схеме вал-кольца (BRD) при угле В= 00, поэтому усилие прижима роликов или колец к валу должнорассчитываться при этих углах. А значит и сравнение механизмов по передаваемойосевой силе нужно проводить при  этих углах, т.е. при />= В = 150длясхемы US. Сравнение по осувой силе, передаваемой ВКМ ведем повыражениям /> />.

Выводы
1.  При увеличении относительнойвеличины a = R/r нагрузочнаяспособность, а значит и осевое усилие, которое может передать механизм, у схемывал-ролики (US) возрастает, а у схемы вал-кольца (BRD)убывает.
2.  Относительная величина /> оказывает значительноевлияние на нагрузочную способность схемы вал-кольца (BRD). Приувеличении /> осевое усилие, котороеможет передать механизм, возрастает и возрастает тем сильнее, чем меньеш a = R/r.
3.  С увеличением угла разворота Внагрузочная способность схемы вал-ролики (US) убывает, асхемы вал-кольца (BRD) возрастает. Минимальная нагрузочная способностьсхемы US при В = 150, схемы BRD при В = 00.
4.  Сравнение схем по нагрузочнойспособности нужно вести при минимальной нагрузочной способности, т.е. при В =150для схемы US и В = 00для схемы BRD.
5.  Увеличение количества роликов длясхемы US увеличивает нагрузочную способность и при большомколичестве роликов k схема US может конкурировать понагрузочной способности со схемой BRD. Но увеличение количествароликов значительно усложняет конструкцию механизма и может привести кпоявлению нежелательных напряжений в опорах вала, поэтому применение большогоколичества роликов нецелесообразно.
6.  Увеличение количества роликов засчет уменьшения их диаметров при максимальном заполнении габарита уменьшаетнагрузочную способность схемы US.
7.  С увеличением /> для схемы BRDмаксимальный угол разворота B’ уменьшается.
8.  Габарит схемы USзначительно меньше, чем схемы BRD при одинаковом a = R/r.
9.  Сравнивая схему US содним роликом и схему BRD с тремя кольцами при минимальной нагрузочнойспособности, т.е. при В = 150  для US и В = 00для BRD, замечаем:
a)       если b = 0,5 для BRD,то при a > 1,09 осевое усилие, передаваемое схемой USвыше, чем схемой BRD, при a
b)       если b = 1,0 для BRD,то при a > 1,31 осевое усилие, которое может передать механизм,схемы  US больше, чем схемы BRD, при a
c)        если b => 1,5 для BRDосевое усилие, которое может передать механизм, схемы  BRD выше, чемсхемы US при всех сравниваемых значениях a = R/r.
Используя данные выводы можно дать некоторые рекомендации по выборумеханизма, имеющие практическое значение:
1.       Если определяющим фактором выборамеханизма является габарит, то следует выбрать схему вал-ролик (US).
2.       Ели габарит механизма не играетрешающую роль, а определяющим фактором выбора механизма является возможнобольшее осевое усилие, которое может передать механизм, то следует выбратьсхему вал-кольца (BRD).
/>2.3.Синтез валикокольцевого механизма по схеме вал-кольца (BRD)
Рассмотрим выбор геометрического параметра /> изусловий:
а) максимальной нагрузочной способности;
б) выполнения заданного закона перемещения. [   ]
а) Выбор геометрического параметра /> изусловия максимальной нагрузочной способности.
На основании формулы (14) определим величину /> как:
/> для r = 1
/>
Обозначим />, тогда
/>
На рис. 14 строим график />, затемграфик />, где />, М1 — масштаб />.
И по этим двум графикам строим зависимость />
Радиус вала r берем в интервале /> см.
Получаем область выбора геометрического параметра /> в зависимости от r и А= R/r.
в) Выбор геометрического параметра /> изусловия выполнения заданного закона перемещения.
Диапазон работы ВКМ определяется величиной аналога скорости механизма,равного /> [  ]
Если задан радиус вала r, то для того, чтобы кольца ВКМ могли повернуться наугол, равный
/>                                              (26)
необходимо определенное соотношение R, r и r1. Для различных значений R, r и r1 существует определенное значение угла поворота кольцаB’, определяемое величинами А = R/r, />, до которого касаниекольца и вала происходит в точке. Дальнейшее увеличение угла В ведет к тому,что контакт между телами происходит в двух точках. При этом существуетнекоторое предельное значение угла Впред, которое будет максимальнымдля данных R, r и r1.
Начиная с B’ дальнейшее увеличение угла В требует резкогоувеличения момента МД, затрачиваемого на преодоление момента от силтрения кольца о вал и действия силы Р.
Угол /> недопустим при работемеханизма раскладки.
Значение угла B’ может быть найдено по формуле (27):
/>                                             (27)
Необходимый угол разворота колец для сомкнутой намотки:
/>                                (28)
где />, />
ib-k – передаточное отношение от вала раскладчика  к катушке;
d – диаметркабеля;
r – радиус валараскладчика.
Передаточное отношение от вала раскладчика к катушке для изолировочноймашины фирмы «Круп» на 32 бумажных ленты:
/>
/>, тогда
/>
Теперь строим на осях /> и /> на рис. 15 зависимость Ф.Угол наклона /> прямой к оси /> найдем следующим образом:
/>                                                   (29)
где /> — масштаб />;
/> — масштаб tgB’.
На рис. 15 строим также графики />,/>
Задаваясь значением d – диаметра кабеля ( в нашем случае d = 5см) мы можем построить график зависимости />.
На основании графиков /> с рис.14 и рис. 15 строим совмещенный график /> нарис. 16.
Получили семейство кривых />. Точкапересечения кривых с одним и тем же значением «a» дает намминимальное значение r для выполнения обоих условий:
а) максимальной нагрузочной способности;
б) выполнения заданного закона перемещения
при конкретном диаметре кабеля d = 5 см. А заштрихованная областьесть зона выбора возможных значений r и b.
Аналогично можно провести выбор /> идля других значений d – диаметра кабеля.
Задаваясь максимальным диаметром кабеля dMAX,который будет изготавливаться на машине, можно получить минимальное имакисмальное значения /> для выполненияобоих условий. Выбирать конкретное значение b изпредполагаемого диапазона следует из максимальных значений, т.к. выполнениезаданного закона будет обеспечено, а нагрузочная способность будет иметькоэффициент запаса сцепления на случай возможных перегрузок и механизм будетгарантирован от пробуксовок.
Таким образом, получено совместное решение двух поставленных задач овыборе относительной величины b, что имеет не только теоретическое, но и практическоезначение.
III.Технологическая часть 3.1.Описание конструкции и назначения детали. Техконтроль технологичностиконструкции.
Деталь – шарикоподшипник№ 111 изготовляется из стали ШХ 15 и используется в механизме раскладки.
Механизм раскладкипредназначен для равномерной рядовой укладки кабеля или его элементов вдольприемного барабана.
В последнее время дляраскладки используют валикокольцевые механизмы. Ведущая кареткаваликокольцевого механизма может иметь вертикальное или горизонтальноерасположение, внутри ее проходит гладкий вал. На этом валу и находитсяразрабатываемая деталь – шарикоподшипник № 111 со специально обработаннымвнутренним кольцом. Подшипник в процессе работы прижимается к гладкому валу сусилием Р и может поворачиваться на некоторый угол b.
Деталь изготовлена издорогой, дефицитной стали ШХ 15, твердость которой HRC 61…65. Сталь ШХ 15 – материал труднообрабатываемый.
Для обработки используютследующие инструменты: резцы с пластинками из керамики на основе нитридакремния с покрытием.
 Деталь имеет сложнуюгеометрическую форму (наличие фасонной поверхности, в дальнейшем «оливаж»).Деталь может быть обработана при использовании одного специальногоприспособления. В целом конструкция детали технологична. Базирование деталипроизводим по наружному кольцу и по торцу. Основное значение для служебного назначениядетали имеет поверхность оливажа.
3.2. Определение типапроизводства. Расчет количества деталей в партии.
Исходные данные:
Годовая программа изделий N = 11 000 шт.
Режим работы предприятия – 2 смены
Действительный годовой фонд времениработы оборудования Fд=4029ч. [    ]
Такт выпуска деталей:
/> мин./шт                                             (30)
Коэффициент серийности:
/>                                                                                    (31)
/>                                                                        (32)
Длительность операцийопределяем на основе прикидочных расчетов [    ]
Токарная:
То=2*0,18*593,9*6,5*10-3 =0,14 мин.
Тш-к=2,14*0,14 = 0,3 мин.
Шлифовальная:
То=1,8*57*6*10-3 = 0,615мин.
Тш-к=2,1*0,615=1,293 мин.
Выглаживающая:
То=0,18*57*5,9*10-3 = 0,061мин.
Тш-к=2,14*0,061 = 0,131 мин.
/>=0,575 мин.
По формуле (31):
/>
Производство – мелкосерийное.
Количество деталей в партии:
/> шт.                                       (33)
где а – периодичностьзапуска-выпуска изделий
Скорректируем количество деталей впартии:
/>= 1 смена
/> шт.
Принимаем n= 662 шт.3.3. Технико-экономический расчетмаршрута обработки.
Маршрут обработки:
Выбор баз: наружная поверхность иторец.
Операция 005. Токарная.За один установ обрабатывается конус под углом 200с одной стороны.За второй установ обрабатывается конус под углом 200с другойстороны. Для того, чтобы обработка проходила за 1 проход применяем широкиерезцы.
Операция 010.Шлифовальная. Сфера обрабатывается фасонным шлифовальным кругом методомврезания на внутришлифовальном станке. Использование фасонного круга позволяетполучить требуемую точность обработки и шероховатость.
Операция 015.Выглаживающая. Выглаживание уменьшает шероховатость поверхности, точностьостается прежней. Используем приспособление для внутреннего выглаживания.
Операция 020. Слесарная.Обрабатываем острые кромки, получившиеся на токарной операции.
Операция 025.Промывочная. Деталь моем в моечном растворе в моечной машине конвейерного типа.
Операция 030.Контрольная. Используется специальное контрольное приспособление.
Рассмотрим у какоговарианта сумма текущих и приведенных затрат на единицу продукции будет меньше.
/>                                                     (34)
1)  Токарная операция:
Ст.ф. =– рабочий V разряда
Сз. = руб./час
/>=
2)  Шлифовальная
3)  Выглаживающая
Технологическаясебестоимость обработки:
Поэтомуразрабатываемый техпроцесс экономически более выгоден.
Экономическийэффект на программу выпуска:
/>3.4. Специальная часть.Выглаживание.
Заданные геометрические ифизические параметры качества поверхности детали могут обеспечиваться с помощьюразных методов упрочняюще – отделочной и упрочняющей обработки:
—   механические (алмазное выглаживание,обкатывание, шариками или роликами, дробеструйная обработка, виброгалтовка идр.),
—   термические (закалка ТВЧ,газопламенная закалка и др.),
—   термохимические (цементация,азотирование и др.),
—   электрохимические (хромирование,борирование и др.).
Упрочняюще-отделочнаяобработка наряду упрочнением металла поверхностного слоя обеспечиваетблагоприятный для эксплуатации рельеф поверхности детали.
Методыупрочняюще-отделочной обработки основаны на поверхностном пластическомдеформировании, в результате которого изменяются микроструктура ифизико-механические свойства металла поверхностного слоя. Это сопровождаетсяповышением его твердости, прочности, а также формированием в поверхностном слоеметалла остаточных напряжений сжатия. Кроме того, изменяются геометрическиехарактеристики рельефа поверхности, обуславливающие увеличение площади опорнойповерхности, обуславливающие увеличение площади опорной поверхности. В итогеповышаются эксплуатационные свойства деталей: износостойкость, усталостнаяпрочность и др.
Наиболее простым иэффективным методом упрочняюще-отделочной обработки является алмазноевыглаживание. Особенностью этого метода является применение алмаза (природногоили синтетического) и реже-твердого сплава в качестве формирующего элемента.Благодаря ряду преимуществ алмаза  перед другими инструментальными материалами(высокие твердость и теплопроводность, низкий коэффициент трения по металлу идр.) алмазное выглаживание применимо для обработки большинства металлов исплавов, в том числе и закаленных до твердости HRC 61…65.
Алмазное выглаживаниеможно рассматривать как процесс возникновения и развития физических явлений,происходящих в контактной зоне, и как технологический метод. Соответственноразличают параметры процесса и технологические параметры.
Основным параметромпроцесса выглаживания, влияющим на качество поверхности детали, стойкостиинструмента и  производительности обработки являются:
-    давление в контакте инструмента сзаготовкой;
-    площадь контакта;
-    кратность нагружения каждого участкаповерхности заготовки в процессе выглаживания;
-    скорость деформирования;
-    трение между инструментом изаготовкой;
-    температура в контакте.
При правильно заданных иобеспеченных параметрах деталь приобретает высокие эксплуатационные свойства.
Параметры процессавзаимосвязаны, а также зависят от физико-механических свойств материалазаготовки и инструмента и технологических параметров метода:
-    формы и размера рабочей частиинструмента;
-    силы выглаживания;
-    подачи;
-    скорости выглаживания;
-    смазочных и охлаждающих средств,применяемых при выглаживании.
Выберем технологическиепараметры:
1)       Форма и размерырабочей части алмаза влияют почти на все параметры процесса выглаживания (заисключением скорости деформирования). Инструменты при алмазном выглаживанииприменяются с различной формой рабочей части алмаза (сферической, торовой,конической). Сферическая форма наиболее универсальна, так как позволяетобрабатывать наружные и внутренние поверхности вращения, а также плоскиеповерхности. Недостаток сферической формы рабочей части выглаживателя –необходимость точной установки выглаживателя на станке и меньшая стойкость посравнению с выглаживателями других типов. Наиболее распространена инормализована сферическая форма с размерами радиуса R = 0,5…4,0 мм. При увеличении радиуса исходные поверхностисглаживаются в меньшей степени из-за уменьшения глубины внедрениявыглаживателя.
В зависимости отфизико-механических свойств обрабатываемого материала и заданных параметровкачества поверхности детали выбираем сферическую форму рабочей части алмазноговыглаживателя с размером радиуса R =0,5…1,5 мм.
2)       Те же параметрыпроцесса зависят от другого технологического параметра – силы выглаживания Р.величина назначаемой силы связана с обеспечением заданного качества поверхностидетали при допустимой стойкости инструмента и обусловлена физико-механическимисвойствами металла, формой и радиусом рабочей части инструмента. Наиболееприемлемый диапазон Р = 5…25 кгс. Слишком малая величина силы не обеспечиваетдостаточного деформирования обрабатываемого материала заготовки из-за малойвеличины контактного давления. Превышение верхнего предела приводит к возникновению в контактной зоне высокого давления, что вызывает падениестойкости инструмента и ухудшение качества обрабатываемой поверхности.Шероховатость поверхности в наибольшей степени зависти от силы выглаживания.Вначале увеличение силы уменьшает высоту исходных неровностей вплоть до ихполного сглаживания и образования нового рельефа с минимальной величинойнеровностей. Дальнейшее увеличение силы приводит к возрастанию высотынеровностей в связи с ростом пластических искажений рельефа и частичнымразрушением обрабатываемой поверхности (микротрещины, отслоение металла и др.)
С этой точки зрения иучитывая физико-механические свойства обрабатываемого материала выбираем силувыглаживания Р = 15 кгс.
3)       Подача привыглаживании – технологический параметр, влияющий на кратность приложениянагрузки, а также на производительность обработки. Для алмазного выглаживанияхарактерны  малые величины подачи: S = 0,02…0,10 мм/об. При подачах свыше верхнего предела на поверхностиостаются необработанные участки, при чрезмерно малых подачах происходитусталостное разрушение металла заготовки.
Для стали ШХ 15 выбираемподачу S = 0,08 мм/об для обеспечениявыглаживания.
4)       Скоростьвыглаживания определяет такие параметры процесса как скорость деформирования,температура выглаживания, трение и давление в контакте. С увеличением скороститемпература выглаживания растет и при значениях > 200 м/мин можетподниматься выше 6000С, что сопровождается повышенным износомалмаза.
5)       Применениесмазочно-охлаждающих средств при алмазном выглаживании сравнительномалоэффективно вследствие выдавливания их из контакта инструмента с заготовкой.Наилучшим образом зарекомендовали себя индустриальные масла и консистентныесмазки (ЦИАТИМ, солидол).
Рекомендации навыглаживание сферы радиусом R30/>0,02 из материала – стальШХ 15.
1)  Сферическая форма рабочей частиалмазного выглаживателя с радиусом R = 1,5 мм.
2)  Сила выглаживания Р = 15 кгс
3)  Подача S = 0,08 мм/об
4)  Скорость выглаживания n = 100 об/мин., V = 172,7 м/мин.
5)  Смазочно-охлаждающие средства –солидол или ЦИАТИМ.3.5. Расчет припусков.
Расчет припусков намеханическую обработку выполняем расчетно-аналитическим методом.
Подшипник отнесем кклассу дисков и колец.
(/>)
Таблица 20.
К расчетуприпусков.Технологические операции Элементы припуска, мкм
Расчетный припуск, 2zmin, мкм
Расчетный размер,
dр, мм
Допуск,
/>, мкм Предельный размер, мм Предельные значения припуска, мкм
Rz Т
/>
/>
dmin
dmax
2zminпр
2zmaxпр
Заготовка
Æ/>
Токарная
0,8
50 50
17
1 33 2*39
55,282
55,36
16
200
54,986
55,16
55,002
55,36 174 358
Заготовка
Æ/>
Шлифовальная чистовая
0,8
2,5 5
17
0,68 33 2*39
54,952
55,03
16
30
54,986
55,00
55,002
55,03 14 28
Суммарное значениепространственных отклонений для заготовки [   ]:
/>=17 мкм
/> — допуск нацилиндричность
/> — радиальный зазор [   ]
Остаточныепространственные отклонения на обработанных поверхностях, имевших исходныеотклонения, являются следствием копирования погрешностей при обработке. Для изопределения можно воспользоваться эмпирической формулой:
/>                                                                          (35)
где kу – коэффициент уточнения формы
/> после токарнойобработки:
/> мкм
/> послешлифования:
/> мкм
Погрешность установки />:
/>                                                           (36)
/> — погрешностьбазирования,
/> — погрешностьзакрепления,
/> — погрешность положениязаготовки в приспособлении.
а) Погрешностьбазирования:
При установке наохватывающую поверхность /> равнанаибольшему зазору между базой и установочной поверхностью:
/>                                                                (37)
где /> — максимальный предельныйразмер установочного элемента приспособления,
/> — наименьшийпредельный размер наружного кольца подшипника
По формуле (37) получим:
/>= 90,015 — 89,985 = 0,030 мм = 30 мкм
б) Погрешностьзакрепления:
В данном случае />возникает за счетбиения внутреннего кольца подшипника.
/>= 12 мкм [    ]
в) Погрешность положенияв приспособлении:
/>                                                   (38)
/> — погрешностьизготовления отдельных деталей приспособления,
/> — погрешности,обусловленные  наличием зазоров при посадке заготовок на установочные элементыприспособления, />= 0,
/> — погрешностьустановки приспособления на станке из-за неточности изготовления посадочныхмест деталей приспособления, />= 0,
/> — погрешностьизноса деталей приспособления. В расчетах не учитываем, /> = 0.
Технологическиевозможности изготовления приспособлений в современных инструментальных ценахобеспечивают выдерживание составляющей /> в пределах 0,01…0,005 мм.
Примем />=0,01 мм => />=0,01 мм
По формуле (36):
/>мм = 33 мкм
Расчетные минимальныеприпуски на обработку определяем как:
/>                                        (39)
Для токарной операции:
/>= 2* 39 мкм
Для шлифовальнойоперации:
/>= 2* 39 мкм
1)    Для токарнойоперации:
Расчетный размерзаготовки:
/>= 55,36 – 2*0,039 = 55,282 мм
/>= 55,3 – 0,2 = 55,1 мм
/>
/>
В нашем случае:
/>=55,36 – 55,002 = 0,358 мм
/>=55,16 – 54,986= 0,174 мм
Проверка правильностирасчетов:
/>-/>=/>
/>-/>= 358 – 174 = 184мкм
/> = 200 – 16 = 184 мкм
184 = 184
Общий номинальныйприпуск:
/>
/>=358 + 2 – 200 =160 мкм
ДАБАВИТЬ РИС. 17 на СТР.98
2)    Для шлифовальнойоперации:
Для конечного перехода вграфу «расчетный размер» записываем наибольший предельный размер детали почертежу (часть допуска отдаем на выглаживание)
dр = 55,03 мм
Расчетный размерзаготовки:
/>=55,03 – 0,078 = 54,952 мм
/>= 55,03 – 0,03 = 55 мм
/>28 мкм
/>14 мкм
Проверка правильностирасчетов:
/>-/>=/>
/>-/>= 28 – 14 = 14 мкм
/> = 30 – 16 = 14 мкм
14 = 14
Общий номинальныйприпуск:
/>
/>=28 + 2 – 30 = 0
ДАБАВИТЬ РИС. 18 на СТР.993.6. Расчет элементов режимарезания и основного времени
I.    Токарная операция
1)    Длина рабочегохода суппорта
/>                                                          (40)
где /> — длина резания,
у – подвод, врезание и перебегинструмента,
/> — дополнительнаядлина хода
у = 5 мм [15, с.300]
/>6,5 + 5 = 11,5мм
2)    Подача суппортана оборот шпинделя:
S= 0,3 мм/об [15, с.23] – прииспользовании широких резцов
3)    Стойкостьинструмента:
/>                                                                       (41)
Тм = 50 мин
/>= 0,565 [15, с.27]
/>50 * 0,565 = 28,25 мин
4)    Расчет скоростирезания
/>   [15, с.29]                                         (42)
Прииспользовании широких резцов
Vтабл =65 м/мин      [15, с.31]
к1= 0,45   [15, с.32]
к2= 2,0    [15, с.33]
к3=0,85   [15, с.34]
V= 65 * 0,45 * 2,0 * 0,85 = 49,725 м/мин.
5)    Расчетрекомендуемого числа оборотов шпинделя станка
/>= 263,93 об/мин.
Уточняемчисло оборотов шпинделя по паспорту станка.
Принимаемn= 250 об/мин.
Уточняемскорость резания:
/>=47,1 м/мин
6)    Расчет основногомашинного времени обработки
/>=0,306 мин
7)    Расчет силрезания
/>                                                             (43)
/>=75 кг       [15, с.35]
к1= 0,8  
к2= 1,1
/>= 75 * 0,8 * 1,1 = 66 кг
8)    Расчет мощностирезания
/>                                                     (44)
/>= 0,2 кВт       [15, с.72]
/>=2,3 (сталь ШХ 15, НВ 200)
/>= 0,509 кВт
Потребнаямощность электродвигателя станка:
/>                                                                       (45)
ч =0,80…0,85       [9, с.95]
/>= 0,6 кВт
Фактическая мощностьстанка N = 4 кВт. Станок обеспечиваеттребуемую мощность.
II.  Шлифовальная операция
1)    Выборхарактеристики круга [17, с.222]
Для полученияшероховатости поверхности 7-го класса и при HRC
2)    Определениеразмеров шлифования круга
/>     [17, с.222]
/>40 мм
3)    Расчет числаоборотов круга
Принимаемскорость круга V = 30 м/с
/>=14 331,21 об/мин
Попаспарту станка принимаем
/>12 600 об/мин
Уточняемскорость круга по принятым оборотам:
/>=26,4 м/сек
4)    Определениечастоты вращения изделия
/>300 об/мин       [17, с.224]
5)    Определениепоперечной подачи
/>0,3 мм/мин
6)    Определениеосновного времени
/>=0,0467 мин.
7)    Определениеэффективной мощности при врезном шлифовании
/>, кВт
/>=0,36
r= 0,35
у = 0,4
q= 0.3
z= 0
/>=0.835 кВт
где />=1,413 м/мин
8)    Потребнаямощность электродвигателя
/>=0,98 кВт
Фактическая мощностьстанка N = 3 кВт.
Станок обеспечиваеттребуемую мощность.
III.Алмазное выглаживание
1)    Расчет длинырабочего хода
/>
/>6 + 1 = 7 мм
2)    Выбор радиусарабочей поверхности алмазного инструмента
Длястали ШХ 15 рекомендуется R= 1,5 мм
3)    Назначение усилиявыглаживания
Р= 15 кг
4)    Назначение подачина оборот шпинделя
ПринимаемS= 0,08 мм/об
5)    Назначениескорости выглаживания
ПринимаемV= 200 м/мин
/>=1158 об/мин
Принимаемn= 1 000 об/мин по паспорту станка
Скорректированнаяскорость:
/>=172,7 м/мин
6)    Расчет основногомашинного времени обработки:
/>=0,088 мин3.7. Расчет технической нормывремени
/>
Для шлифовальной:
/>
Для токарной ивыглаживающей:
/>
где Тп-з– подготовительно-заключительное время
n – количество деталей в партии
То– основное время
/>
Ту.с. – время на установку и снятиедетали,
Тз.о. – время на закрепление и откреплениедетали,
Туп. – время на измерение детали,
Тоб. – время на обслуживание рабочегоместа,
Ттех. – время на техническое обслуживаниерабочего места,
Торг. – время на организационноеобслуживание рабочего места,
п – размер партии, п = 662 шт.
Составляющиештучно-калькуляционного времени определены по [18].
Результаты сведены втабл. 21.
Таблица 21.
Техническиенормы времени по операцииНормирование операции
То
Тв
Топ
Тоб
Тот
Тшт
Тп-з n
Тш-к
Ту.с. + Тз.о.
Туп
Тиз
Ттех
Торг Токарная 0,306 0,726 0,4 0,44 1,872 0,008 0,022 0,094 1,996 12 66 2,01 Шлифовальная 0,0467 0,363 0,18 0,351 0,94 0,0176 0,0176 0,0176 0,975 11 66 0,99 Выглаживающая 0,088 0,363 0,17 0,12 0,741 0,002 0,007 0,031 0,781 12 662 0,799 3.8. Расчет технологическойоперации на точность
Операция получения сферы.
Заданная точностьобработки будет обеспечена в том случае, если погрешности, возникающие приобработке детали не превысят допускаемых отклонений, т.е. если />, где
/> - суммарнаяпогрешность для каждого выдерживаемого размера,
/> - допускаемоеотклонение выполняемого размера.
/>                                                             (46)
где /> - погрешность установкидетали в приспособлении,
/> - погрешностьнастройки станка,
/> - погрешностьобработки,
/> = 0,033 мм(подробнее расчет погрешности установки см. в расчете припусков).
Используем динамическуюнастройку станка.
Погрешность динамическойнастройки:
/>
/> — смещениецентра группирования размеров пробных деталей относительно середины полярассеивания размеров.
/>,
где m– количество пробных деталей.
/>                 По [10,с.126]             />=12 мкм
/>
По [10,с.128]             />= 4 мкм
По [10,с.129]             />= 6 мкм
/>=9 мкм
Погрешность обработкиявляется функцией большого числа факторов. Рассчитать погрешность обработкизатруднительно, поэтому при выполнении проектно-точностных расчетов величинаэтой погрешности принимается как некоторая часть средней экономической точностиобработки />.
/>
к2 = 0,5
/> = 30
/>=15 мкм
/> = 33 + 9 + 15 =57 мкм
57
Следовательно, точностьобработки будет обеспечена.3.9. Необходимое количествооборудования по операциям, коэффициенты его загрузки, использование поосновному времени и по мощности
Такт выпуска изделия:
/>= 0,719 мин/шт
Расчеты сведем в табл.22.
Таблица 22.
Красчету количества оборудованияОперации
Тш-к
То
mр
mпр
Чз
Чо
Nпр
Nст
Чм Токарная 2,014 0,306 2,80 3 0,93 0,15 0,6 4 0,15 Шлифовальная 0,992 0,0467 1,38 2 0,69 0,05 0,98 3 0,33 Выглаживающая 0,799 0,088 1,11 2 0,56 0,11 - 4 -
Чз. ср = 0,73
Чо. ср = 0,10
Чм. ср = 0,243.10. Окончательный расчетсебестоимости детали
 
Операция 005. Токарная
Станок 1Е61М.
Сп-з = 183,516 руб/час (см.технико-экономическое обоснование выбранного маршрута обработки).
Тш-к = 2,014 мин.
/>
Операция 010. Шлифовальная.
Станок 3А227.
Сп-з = 235,883 руб/час
Тш-к = 0,992 мин.
/>
Операция 015. Выглаживающая.
Станок 1Е61М
Сп-з = 183,516 руб/час
Тш-к = 0,799 мин.
/>
Себестоимость детали:
С =
Экономический эффект напрограмму выпуска:
/>
IV.Экономическая часть 4.1.Введение
При работе механизма раскладки по схеме вал-ролики (US)наблюдается так называемое геометрическое скольжение в точках контакта из-занекоторого линейного контакта роликов и вала, которое уменьшается по мереувеличения угла разворота В роликов. Геометрическое скольжение ограничиваетчастоту вращения вала раскладчика, а значит и рабочую скорость движения кабеляиз-за повышенного износа контактирующих частей и нагрева деталей передачи.Геометрическое скольжение вызывает также частичную потерю передаваемоймощности.
Замена механизма раскладки по схеме вал-ролики механизмом по схемевал-кольца позволяет увеличить частоту вращения вала раскладчика, а значит ирабочую скорость движения кабеля, т.к. контакт в точках соприкосновения колец ивала точечный, что практически исключает геометрическое скольжение.
Таким образом, рабочая скорость движения кабеля /> при использованиираскладчика по схеме вал-ролики может быть повышена до /> при использованиираскладчика по схеме вал-кольца.4.2. Исходные данные
Жила кабеля – сечение 95 мм2, 10 кВ;
Стоимость жилы кабеля – 40 000 руб. км
Фактическая скорость движения жилы:
-          при использовании раскладчика посхеме вал-ролики — />;
-          при использовании раскладчика посхеме вал-кольца — />.
Ручное время на 1 км жилы – 78,48 мин.
Стоимость раскладчика по схеме вал-ролики – 42 160 руб.;
Стоимость раскладчика по схеме вал-кольца – 64 294 руб.4.3. Калькуляция технологическойсебестоимости изделия
 
Годовая программа выпуска изделия
Определим годовую программу выпуска изделия по двум вариантам: прииспользовании раскладчика по схеме вал-ролики (US) и прииспользовании раскладчика по схеме вал-кольца (BRD).
/>                                                          (№ формулы)
/> - эффективный фонд времени в год при трехмернойработе />=5 730 час;
/> - выпуск продукции в час;
/>,
где В – норма выработки в смену;
/>,
где /> - эффективный фонд временив смену, />=480 мин.
tШТ – штучное время на 1 км. изделия,
/>
При использовании раскладчика по схеме вал-ролики (US):
/>
/> мин.
/>мин.
Норма выработки в смену:
/> км
/>км
/> км
При использовании раскладчика по схеме вал-кольца (BRD):
/>
/> мин.
/>мин.
Норма выработки в смену:
/> км
/>км
/> км
Амортизация оборудования
Амортизация оборудования на 1 км изделия:
/>                                            (№ формулы)
ЦМ – оптовая цена машины, руб.
КТ.З. – коэффициент, учитывающий транспортные расходы, КТ.З. =1,08
КМ  -  коэффициент, учитывающий затраты на монтаж, КМ  = 1,1
Кф — коэффициент, учитывающий затраты на фундамент, Кф = 1,01
Nb– норма амортизации навосстановление, Nb= 15%
Вгод– годовой выпуск продукции
/>=3,9624 руб/км
/>=5,4687 руб/км
Затраты на силовую энергию
/>,               (№ формулы)
где ЦЭ – стоимость 1 кВт*ч, ЦЭ =0,62 руб.
Nу– мощностьустановленного двигателя, Nу=22 кВт
КМ – коэффициент загрузки по мощности, КМ = 0,9
КВР – коэффициент загрузки по времени, КВР = 0,85
КОД – коэффициент одновременности, КОД = 1
КW– коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети,КW= 1,05
Ч  — КПД электродвигателя, Ч   = 0,75
tМАШ– машинноевремя на 1 км изделия
/>=14,6084*1,6835=24,5932 руб/км
/>=14,6084*1,4005=20,4591 руб/км
 
Заработная плата основным рабочим
/>                                              (№ формулы)
Счас – часовая тарифная ставка изолировщика, Счас = 25 руб.
Кд – коэффициент доплаты, Кд= 1,55
tШТ – штучное время на 1 км. изделия
/> = 115,92 руб./км
/> = 104.95 руб./км
 
Топливо и энергия на техническиенужды
/>,                                              (№ формулы)
где                                                                     
Счас – часовая тарифная ставка изолировщика, Счас = 25 руб.
tШТ – штучное время на 1 км. изделия
/> - величина расходов на топливо и энергия натехнические нужды, /> = 102,88 %
/>= 0,7694руб./км
/>= 0,6966руб./км
 
Ремонт, содержание и эксплуатацияоборудования
/>,                                      (№ формулы)
где                                                                     
Счас – часовая тарифная ставка изолировщика, Счас = 25 руб.
tШТ – штучное время на 1 км. изделия
/> - величина расходов на ремонт, содержание иэксплуатацию оборудования, /> =425,27 %
/>= 3,1804 руб./км
/>= 2,8796 руб./км
 
Общецеховые затраты
/>,                                        (№ формулы)
где                                                                     
Счас – часовая тарифная ставка изолировщика, Счас = 25 руб.
tШТ – штучное время на 1 км. изделия
/> - величина общецеховых затрат, /> = 155,19 %
/>= 1,1606 руб./км
/> = 1,0508 руб./км
Общезаводские затраты
/>,                                          (№ формулы)
где                                                                     
Счас – часовая тарифная ставка изолировщика, Счас = 25 руб.
tШТ – штучное время на 1 км. изделия
/> - величина общезаводских затрат, /> = 193,7 %
/>= 1,4486 руб./км
/>= 1,3116 руб./км
 
Определение технологическойсебестоимости изделия и экономический эффект от внедрения другого механизмараскладки
/>= 3,9624 + 24,5932 + 115,92 + 0,7694 + 3,18404 + 1,1606 + 1,4486 = 151,03824руб./км
/>= 5,4687 + 20,4591 + 104,95 + 0,6966 + 2,8796 + 1,0508+ 1,3116 = 136,8164руб./км
Годовой экономический эффект:
/>= (151,03824 – 136,8164)*2116 – 0,15 (64294 – 42 160) = 30093,41344-3320,1 = 26773,3134 руб.
Прибыль от выпуска дополнительной продукции:
/>=(2116-1915)*40 000 * 12/100 = 964 800 руб.
Общий экономический эффект от замены раскладчика по схеме вал-роликираскладчиком по схеме вал-кольца:
/> = 964 800 + 26773,3134 = 991573,3134 руб.
Срок окупаемости:
/>= 0,73 года
Таким образом, применение раскладчика по схеме вал-кольца для раскладкижилы кабеля «95-10 скрученный комбинированный» экономически болеецелесообразно, чем раскладчика по схеме вал-ролики.
/>V.ОХРАНА ТРУДА
 
5.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов.
 
В соответствии с ГОСТ12.0.003-74 вредные и опасные производственные факторы подразделяются по своемудействию на следующие группы: физические, химические, биологические,психофизические.
5.1.1. Физически опаснымии вредными производственными факторами в нашем случае могут служить движущиесямашины и механизмы; подвижные части производственного оборудования;передвигающиеся изделия, заготовки, материалы, разрушающиеся конструкции.
Процесс раскладки проводапроизводится на сравнительно большой по габаритам машине и сопровождаетсядвижением массивных её узлов, а также высокой линейной скоростью провода. В процессеработы могут происходить поломки отдельных частей машины, от которых человекможет получить травмы различной степени тяжести, увечья, а порой смертельныйисход. При раскладке провода, в случае не согласованности вращательного ипоступательного движений, либо выходе из строя тормозного илипредохранительного устройств, может произойти обрыв изделия, при вращениипоследнего, человек также может получить травму.
В ходе производственногопроцесса может происходить изменение давления, температуры, влажности иподвижности воздуха, которые могут за собой повлечь ухудшение состоянияздоровья, появляется сонливость, утомляемость, вялость, нарушается кровообращениеи нормальная работа клеток организма.
5.1.2.  Химическиеопасные и вредные производственные факторы.
В процессе раскладкиможет происходить завихрение потоков воздуха, при этом увеличиваетсяконцентрация частиц пыли в воздухе. Пыль через органы дыхания, кожные покровы ислизистые оболочки проникает в организм человека и может повлечь раздражающеедействие. Также неблагоприятным воздействием могут обладать различные присадки,применяемые в механизме. В результате взаимодействия рабочего с рабочей средойможет быть вызван воспалительный процесс на кожном покрове человека, а так жеаллергические реакции.
5.1.3.  Биологическиеопасные и вредные производственные факторы.
Пыль в своем составе может содержатьпатогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы), которые могут оказатьотрицательное действие на организм, вызывая кашель, тошноту, рвоту, отравленияили в худшем случае хронические заболевания. Также источниками болезнетворныхмикроорганизмов и бактерий  является грязное оборудование, грязное помещение,не стираная спецодежда. При попадании на кожный покров бактерии приводят кдерматологическим заболеваниям, попадание в глаза приводит к поражениюслизистых оболочек, что может привести к потере зрения.
5.1.4. Психофизические опасные и вредные производственные факторы.
При намотке провода нужночетко следить за всеми узлами машины, чтобы избежать аварий, несчастных случаевили больших перерывов в работе. В связи с этим человек испытываетнервно–психические перегрузки, у него возникает умственное перенапряжение,эмоциональные перегрузки, поэтому в процессе работы нужно делать небольшиеперерывы на отдых.
При правильном соблюденииправил техники безопасности человек ограждает себя и окружающих от травматизма,хронических заболеваний, а также способствует росту производительности труда.

5.2 Мероприятия по защите работающих от воздействия вредных иопасных факторов.
5.2.1.Мероприятия по технике безопастности направленные на предупреждение несчастныхслучаев.
В соответствии с ГОСТ 12.2.003—91 «ССБТ. Оборудованиепроизводствен­ное. Общие требования безопасности» производственное оборудованиедолжно обеспечивать требования безопасностипри монтаже (демонтаже), вводе в экс­плуатацию и эксплуатации как в случаеавтономного использования, так и в составетехнологических комплексов, при соблюдении требований (условий, правил), предусмотренных эксплуатационнойдокументацией.
 Все движущиеся части, если они являютсяисточниками опасности, надежно ограждаются. Съем­ные, откидные и раздвижные ограждения рабочих органов, а также открываю­щиеся дверцы, крышки, щитки снабжаются запорами,исключающими их слу­чайное снятие иоткрывание (замки, снятие при помощи инструмента и др.); при необходимости предусматриваются блокировки,обеспечивающие прекра­щение рабочегопроцесса при съеме или открывании ограждения.
5.2.2. Санитарно- гигиенические мероприятия.
Для создания требуемых параметров микроклимата в производственномпомещении применяют вентиляцию (СНиП 2.04.05-91), а также различныеотопительные устройства. В цехе используется общеобменная система вентиляции.Она состоит из естественной и механической приточно- вытяжной  вентиляции. Длязащиты людей от переохлаждения в холодное время года в дверных проемах иворотах устраивают воздушно- тепловые завесы, а в помещениях используют водянуюсистему отопления.       
5.2.3. Организационнопрофилактические мероприятия
Важным направлением обеспечениябезопасности труда является профессиональный отбор. С точки зрения обеспечениябезопасности труда, определяющим элементом профессионального отбора, являетсявыявление профессиональной пригодности, то есть установление соответствия междупсихофизиологическими особенностями организма человека, принимаемого на работу,и требованиями, предъявляемыми ему  выбранной профессии.
Инструктаж и проверку знаний поохране труда проводят ежеквартально.
К выполнению работ допускаются лицапрошедшие предварительный медицинский осмотр. Повторный медицинский осмотрпроводится раз в год.
Все рабочие проходят обучение всоответствии с требованиями ГОСТ12.0.004-90 ССБТ. Организация обученияработающих безопасности труда. Общие положения.
5.3 Защитная блокировка.
Предохранительныезащитные средства предназначены для автома­тического отключения агрегатов имашин при отклонении какого-либо параметра, характеризующего режим работыоборудования, за пределы допустимых значений. Таким образом, при аварийныхрежимах (уве­личении давления, температуры, рабочих скоростей, силы тока, кру­тящихмоментов и т. п.) исключается возможность взрывов, поломок, воспламенений. Всоответствии с ГОСТ 12.4.125—83 предохранитель­ные устройства по характерудействия бывают блокировочными и ограничительными.
Блокировочные устройствапо принципу действия подразделяют на механические, электронные, электрические,электромагнитные, пневма­тические, гидравлические, оптические, магнитные икомбинированные.
Ограничительныеустройства по конструктивному исполнению подразделяют на муфты, штифты,клапаны, шпонки, мембраны, пру­жины, сильфоны и шайбы.
Блокировочные устройствапрепятствуют проникновению человека в опасную зону либо во время пребывания егов этой зоне устраняют опасный фактор.
Особенно большое значениеэтим видам средств защиты придается на рабочих местах агрегатов и машин, неимеющих ограждений а также там, где работа может вестись при снятом илиоткрытом ограждении.
Механическая блокировкапредставляет собой систему, обеспечи­вающую связь между ограждением и тормозным(пусковым) устройст­вом. При снятом ограждении агрегат невозможно растормозить,а следовательно, и пустить его в ход (рис.22).
/>Электрическую блокировку применяютна                        электроустановках с напряжением от 500 В и выше, атакже на различных видах техноло­гического оборудования с электроприводом. Онаобеспечивает включение оборудованиятолько при наличии ограждения.Электромагнитную (радио­частотную)блокировку применяют для предотвращения
Рис. 22 Схемамеханической блокировки:    попаданиячеловека в опасную
1- ограждение; 2 — рычаг тормоза; 3 — запорная          зону.
 планка; 4-направляющая
Если это происходит, вы­сокочастотныйгенератор подает им­пульс   тока   к   электромагнитномуусилителю и поляризованному реле. Контакты электромагнитного реле обе­сточивают схему магнитного пускателя, чтообеспечивает электромаг­нитноеторможение привода за десятые доли секунды. Аналогично работает магнитная блокировка, использующаяпостоянное магнитное поле.
Оптическая блокировка находитприменение в кузнечно-прессовых и механических цехах машиностроительныхзаводов. Световой луч, попадающий на фотоэлемент, обеспечивает постоянное протекание тока в обмотке блокировочного электромагнита. Еслив момент нажа­тия педали в рабочей (опасной) зоне штампа окажется рукарабочего, падение светового тока на фотоэлемент прекращается, обмотки бло­кировочногомагнита обесточиваются, его якорь под действием пру­жины выдвигается и включение пресса педальюстановится невозможным (рис.23)
/>
Рис. 23. Защитная блокировка (фотоэлектрическая):
1 — освещаемый элемент; 2 — источник света с линзами; 3 — двухступенчатое реле (в нем катушкавысокочувствительного по­ляризационногореле первой ступени от­регулирована так, что протекающий при освещении фотоэлемента ток вызывает размыканиевыходных контактов реле и удерживает их втаком положении, пока фотоэлемент освещен; к выходным кон­тактам этого реле подключена цепь катуш­ки электромагнитного реле второй ступе­ни);4 — исполнительный механизм, цепь электромагнитакоторого подключена к выходным контактам реле; 5 — под­вижныеупоры; 6 — сигнальная лампа; 7 — трансформатор; 8 — выпрямитель.
Электронную (радиационную)блокировку применяют для защиты опасных зон на прессах,гильотинных ножницах и других видах техно­логического оборудования, применяемого вмашиностроении (рис. 24).
Излучение, направленное от источника 5,улавливается трубками
 Гейгера 1. Они воздействуют натиратронную лампу 2, от которой приводится в действие контрольное реле 3.Контакты реле либо включают, либоразрывают цепь управления, либо воздействуют на пусковое устройство.Контрольное реле 4 работает при нарушении системы блокировки, когдатрубки Гейгера не работают в течение 20 с.
/>
Рис. 24. Электронная (радиационная) блокировка
Пневматическая схема блокировки широкоприменяется в агрега­тах, где рабочие тела находятся подповышенным давлением: турбинах, компрессорах, воздуходувкахи т. д. Ее основным преимуществом является малая инерционность. На рис. 25.приведена принципиальная схемапневматической блокировки. Аналогична по принципу действия гидравлическая блокировка.
/>
Рис. 25. Схема пневматической блокировки:
1 — реледавления; 2 — запорное устройство; 3 — электромагнит
В нашемслучае целесообразно применить электрическую блокировку. При открываниизащитного ограждения электрическая цепь машины прерывается, тем самымостанавливается технологический процесс.