n_max = 120 [мин^-1] – наибольшее число оборотов;

n_min = 0,1 [мин^-1] – наименьшее число оборотов.

Выбираем диаметр окружности, проведенной через центр шариков;

d₀ = 70 [мм];

Из условий прочности

Диаметр шарика d₁ = 0,6t = 0,6*10 = 6 [мм];

Число рабочих шариков в каждом винте

Число рабочих шариков в гайке

Z = 3*Z_i = 3*31 = 93 шарика

С учетом неравномерности распределения нагрузки расчетное число шариков

Z_расч = 0,7*Z = 65 шариков

Допустимая статическая нагрузка на один шарик

[р]_ст = 2*d₁² = 2*6² = 72 кг*с = 720 [H]

Допустимая статическая нагрузка на винт при отсутствии натяга

[Q]_ст = Z_расч*[P]_ст* sin

, где

Минимальная сила натяга:

Поскольку целесообразно величину min натяга увеличивать в 1,3–1,5 раза в целях компенсации погрешностей изготовления и регулирования, примем р_н=100 (Н).

Допускаемая нагрузка на винт при наличии натяга [Q]=

Относительное осевое перемещение

двух гаек, необходимое для создания натяга

Осевое смещение гайки

относительно винта в результате контактной деформации при нагрузке Q=6000 Н:

Деформация растяжения винта:

КПД передачи при отсутствии натяга.

КПД передачи при наличии натяга и нагрузки Q = 6000 (Н):

Наименьшая нагрузка Q_торм, начиная с которой передача перестает быть самотормозящейся:

Момент холостого хода:

3. Организационно-экономическая часть

3.1 Сравнительный технико-экономический анализ проектируемого и базового варианта

Методика сравнительного анализа предполагает сопоставление по соответствующим показателям вариантов оборудования.

В качестве базового варианта возьмем оборудование (его показатели), которые уже полностью освоено и на базе которого и производится изменения. Таким станком является токарный станок с ЧПУ модели РТ735Ф3.

Для увеличения жесткости были применены гидростатические подшипники в шпиндельном узле и гидростатические направляющие. Гидростатические подшипники скольжения являются более технологичными и точными по сравнению с подшипниками качения. Достоинством гидростатических подшипников является неограниченно большой срок службы. Они обеспечивают жидкостное трение при сколь угодно малых частотах вращения шпинделя, а также при реверсе и останове.

В настоящее время новое оборудование стоит очень дорого. Поэтому дешевле повысить надежность старых станков, благодаря замене некоторых узлов. В результате повышения надежности увеличивается межотказный период, что способствует снижению затрат на ремонт оборудования.

Годовой экономический эффект определяется как экономия от внедрения новой техники – за счет разности годовых затрат на устранения отказа модернизированного и базового оборудования.

Таблица 13. Исходные данные:

Показатели	Единицы измерения	Базоваямодель	Модернизированная
Фонд времени работыВремя непрерывной работыСреднее число отказовСреднее время устранения 1 отказаСтоимость станка	часчасчаст. руб.	7000160,4321200,5	7000160,3241250,6

3.2 Капитальные затраты

Затраты на проектирование узла составляют 36% от стоимости станка (по данным статистики):

К_п1 = 0,36*1200,5=432,18 (т. руб.) – базовая модель;

К_п1 = 0,36*1250,6=450,22 (т. руб.) – модернизированный станок.

Дополнительные затраты на изготовление узла. Эти затраты составляют 30% от затрат на проектирование (по данным статистики):

К_и1 = 0,30*423,18=126,96 (т. руб.) – базовая модель;

К_и1 = 0,30*450,22=135,1 (т. руб.) – модернизированный станок.

3.3 Расчет эксплуатационных затрат

Расчет показателей надежности

a) Средняя интенсивность отказов:

f=m/Tp,

где: m – среднее число отказов в год;

Тр – фонд времени работы станка;

F₁=0,4/7000=5,7*10^-5 (отказов/час) – базовая модель;

F₂=0,3/7000=4,3*10^-5 (отказов/час) – модернизированный станок.

b) Наработка на отказ:

Т₁ = 1/f =

= 17544 (часов) – базовая модель;

Т₂= 1/f =

= 23256 (часов) – модернизированный станок.

c) Среднечасовая заработная плата ремонтных рабочих:

где: М – часовая ставка ремонтных рабочих;

t_о – время устранения отказа;

К_т – тарифный коэффициент.

- базовая модель;

– модернизированный станок.

d) Годовая сумма заработной платы ремонтных рабочих на восстановление работоспособности станка:

S_з = m*t_рем *S_ср,

где: m – количество отказов в год;

t_рем – время устранения одного отказа;

S_ср – среднечасовая заработная плата ремонтных рабочих.

S_з1 =0,4*32*24=307,2 (руб.) – базовая модель;

S_з2 =0,3*24*32=230,4 (руб.) – модернизированный станок.

e) Затраты на материалы для изготовления узлов:

Ц_м1= 1200 (руб.) – базовая модель;

Ц_м2= 2500 (руб.) – модернизированный станок.

f) Годовые затраты на регламентные работы:

S_рег=(t₂-t_p)*S_ср,

где: t₂ – общее количество часов году;

Тр – годовой фонд времени станка;

S_ср – средняя заработная плата ремонтных рабочих.

S_рег=(365*24–7000)*24=42240 (руб.) – базовая модель;

S_рег=(365*24–7000)*32=56320 (руб.) – модернизированный станок.

Таблица 14. Технико-экономические показатели

Показатели	Единицы измерения	Базоваямодель	Модернизированная
1. Капитальные затраты	т. руб.	559,14	585,32
2. Эксплуатационные затраты: обнаружение и устранениеa. Заработная платаb. Материалc. Регламентные работы	руб.руб.руб.	307,2120042240	230,4250056320
Итого		43747,2	59050,4

3.4 Интегральный экономический коэффициент

Э_инт=(к₁-к₂₎ + (Ц₁-Ц₂₎ *Т_исп=(585320–559140) + (59050,4–43747,2) *6 =

= 117999,2 (руб.),

где: Т_исп – предполагаемый срок использования станка.

Вывод: на основе полученных значений экономического эффекта можно сделать вывод о том, что применение гидростатических опор на станке выгодно не только с технической, но и с экономической точки зрения.

4. Безопасность труда и охрана окружающей среды

4.1 Безопасность и экологичность эксплуатации станка РТ735

Технологические операции (токарная обработка), осуществляемые на специальном станке с ЧПУ для обработки деталей трубных соединений модели РТ735Ф3, связаны с действием и потенциальной возможностью ряда опасных и вредных промышленных факторов (табл. 1).

Таблица 15. Опасные и вредные промышленные факторы и их источники

Опасные вредные факторы	Источники
Механические опасные факторы	Гибкие передачи (ремни), винты продольной и поперечной подачи, металлическая стружка (сливная), острые кромки заготовки, резца и т.д.
Повышение напряжения в электрической сети	Электрическая сеть(конкретно приведена ниже)
Повышенный уровень вибраций	Непосредственно процесс резания, работа электродвигателей,
Повышенный уровень шума	Процесс резания, вентиляторы, зубчатые передачи.
Вредные примеси	Процесс резания, охлаждения (СОЖ)
Потенциальные опасные факторы пожара	Возгорание масла, промасленной ветоши, скоплений пыли.
Психофизиологические факторы	Трудовой процесс (микроклимат, освещение)

Требования безопасности, предъявляемые к металлообрабатывающим станкам, определены ГОСТ 12.2.009–75, а дополнительные требования, вызванные особенностями их конструкции и условий эксплуатации, указываются в нормативно-технической документации на станки.