Projekt 17

Pokyny pro vyplnění tabulek pro výpočet vnitropodnikové ceny a kritického bodu
ve středisku obrábění (soubor PRO_2004.XLS):
Soubor PRO_2004.XLS je umístěn:
na serveru FSICD1 ve složce PUBLIC\APLIKACE\VYUKA\K238\PROJEKT
na serveru KARNET ve složce Společný disk\PROJEKT
Nutno zadat název součásti.
Roční plán – máte zadán.
Cena materiálu – z firemních ceníků nebo z prodejen materiálu – vyvěšené II. patro před rýsovnou.
Hmotnost materiálu – zjistí se z výkresu součásti nebo z rozpisky.
Koeficient ztrát seřizováním „a“– 0,08 pro malosériovou výrobu,
– 0,05 pro středně sériovou výrobu,
– 0,03 pro velkosériovou výrobu.
Nutno spočítat podíly tBC/tAC u každé operace a vybrat maximální podíl.
Veličina dmin se vypočítá ze vztahu , nezadává se.
Cyklus odvádění:12 znamená jednou za měsíc (1/12 roku),
24 znamená odvod jednou za 14 dní, atd.
Čím vyšší cyklus odvádění, tím lepší.
Výrobní dávka se nezadává, ale je vypočtena jako podíl ročního plánu a cyklu odvádění. Výrobní dávka musí být rovna nebo větší než dávka minimální.
Pokud požadavek není splněn, je nutno snížit cyklus odvádění; ve výjimečných případech se stane, že i při cyklu odvádění 1 (jedna) je stále výrobní dávka menší než minimální. Pak je nutno uvést tento fakt do závěru.
Také lze zkusit upravit časy tAC a tBC a snížit velikost podílu tBC/tAC.
Průměrný koeficient plnění norem (doporučuje se ponechat 1,2).
Režijní přirážka v % – minimálně 300% (ale i více podle druhu vybraných strojů)
Zisková přirážka (rentabilita) rN vychází ze vztahu zisk/náklady, max. hodnota je 30%
Cena elektrické energie (dáno – ponechte).
Náklady na jednotku opravárenské složitosti (dáno – ponechte).
Doba použitelnosti stroje (6 let – 2. odpisová skupina).
Doba použitelnosti budov (30 let – 5. odpisová skupina).
Měrné dopravní náklady (z podnikové evidence – ponechte).
Cena podlahové plochy (dáno – ponechte).
Roční využitelný časový fond (pro 2 směnný provoz – 3800 hodin/rok – ponechte).
Mzdové tarify (ponechte).
Zadávání operací – provádí se podle technologického postupu:
zadává se třídící číslo, stručný popis operace, čas tAC a čas tBC a mzdovou třídu. Časy tAC a tBC pro jednu operaci máte vypočítány, pro ostatní operace je odhadnete. Pro každou operaci je nutné zadat v přehledu technologických míst název stroje, na kterém se operace provádí a jeho další parametry. Stroje s parametry jsou uvedeny na listě „Přehled strojů a zařízení“ nebo ve skriptech „PROJEKT“. Pokud není nalezen příslušný stroj vybere se stroj příbuzný resp. podobný. Pozor! neuvádějte kontrolní operace (jsou zahrnuty v režii) a operace metalurgické (provádí je jiné středisko).
Po vyplnění se vytvoří graf a vypočítá se kritický bod. Kritické množství nemá přesáhnout 50% ročního výrobního množství (ročního plánu). Lze mírně změnit např. úpravou režie nebo rentability.
Do závěru nutno napsat zhodnocení výsledku a případné návrhy opatření.
Takto připravený soubor vytiskněte a nechte si jej zkontrolovat. Termíny pro kontrolu budou vyvěšeny na Ú 238.
25.2.2004Ing. Ladislav Vaniš

Zadání materiálové části semestrálního projektu
3.ročník, letní semestr 2003/4
rodné číslo: 811210/1690 ( zadání č. 5
Nitrocementování a následné tepelné zpracování
1. Obrobek:
ozubené kolo:
modul: 2,5
počet zubů: 79
Polotovar: KR 220h11 – 60 ČSN – 426510.12 – 14 140.3
2. Stanovení potřebného množství materiálu:
polotovar: tyčový přířezrozměry: ( 220 mm x 60 mm
Vpolotovaru = 2,28.106 mm3
mpolotovaru = 17,9 kg
požadovaný počet kusů za rok: n = 1275 ks
celková hmotnost materiálu: mc = 22 822,5 kg
objednávka: 23 000 kg
3. Stanovení vhodného materiálu:
požadavky: součást- ozubené kolo
polotovar- výkovek
zpracování- nitrocementace
tepelné zprac.- kalení + popouštění na teplotu 200 °C
mechanické vlastnosti: (Flimb = min 390 MPa
(Hlimb = min 1140 MPa
technolog. vlastnosti: dobrá obrobitelnost

vhodné materiály:- konstrukční ocel
- obsah uhlíku do 0,3 %
možné varianty: - ušlechtilá ocel k cementaci, nelegovaná: např.: 12 010, 12 020,
12 023
- ušlechtilá ocel k cementaci, legovaná Cr: např.: 14 140, 14 220 14 221, 14 231
volba: pro danou součást a typ chemicky tepelného zpracování volím jako
nejvhodnější ocel :
14 140 ČSN 41 41 40
chem složení: C 0,35 ( 0,42Cr 0,8 ( 1,1
Mn 0,5 ( 0,8S  max 0,035
Si 0,17 ( 0,37P max 0,035
4. Stanovení nákladů:
4.1. Náklady na materiál:
mc = 23 000 kg
ocel 14 140( 2140 Kč /100 kg
Základní cena za materiál:Cz = 492 200 Kč
Přirážky:
tepelné zpracování: - normalizační žíhání
240 Kč / 100 kg( Cp = 55 200 Kč
Celková cena:Cmat = 547 400 Kč

4.2. Nitrocementace + kalení a následné popouštění na teplotu 200°C
4.2.1. Nitrocementace
teplota: 860 °C
doba nitrocementace: 6 hodin
4.2.1.1. Rozložení materiálu v peci
zvolena pec: RSHZM 78 – pec s řízenou atmosférou
rozměry pece: průměr (mm) x hloubka (mm) 700 x 800
rozměry součásti: ( 210 mm, šířka 50 mm
počet součástí do jedné vsázky: 56 ks
počet vsázek: 23
4.2.1.2. Vyplnění pece
Vsoučástí = 96,9.106 mm3
Vpece = 307,9.106 mm3
(Vsoučástí / Vpece) . 100 = 31,5 % - zaplnění pece
4.2.1.3. Náklady
pec (teplota 450 °C) – ohřev na teplotu 860°C (240°C/hod)
příkon: 74 kVA
smluvní cena energie: 2,15 Kč / kWh
Doba ohřevu: tohřev = (860 – 430) / 240 = 1,71 hod
Energie:Eohřev = 74 . 1,71 = 126,54 kWh
Cena energie:Cenergie = 126,54 . 2,15 = 272,06 Kč / 1 vsázku
Celkem cena:Ccelkem = 272,06 . 23 = 6257 Kč
Příkon pro 6 hodin:P = (860/1200) . 74 = 53 kVA
Energie na 6 hodin:Evýdrž = 53 . 6 = 318 kWh
Cena výdrže celkem:Cvýdrže = 318 . 2,15 . 23 = 15 726 Kč
Cena za atmosféru:- spotřeba: 1,23 m3 / hod ( Catm = 1,23 . 7,71(hod) . 8(Kč/m3) =
= 76 Kč
Celková cena nitrocementace:Cnitroc. = 6257 + 15 726 + 75 = 22 059 Kč
4.2.2. Kalení
teplota: 860°C – přímo z nitrocementační teploty
kalicí prostředí: voda
4.2.2.1. Náklady na kalicí vodu včetně ekologie
1,1 Kč / součást
Ckalicí voda = 1275 . 1,1 = 1403 Kč
4.2.3. Popouštění
teplota popouštění: 200 °C
výdrž na teplotě popouštění: 1 hodina
ochlazování: vzduch
4.2.3.1. Náklady na popouštění
Doba ohřevu: tohřev = (200 – 100) / 240 = 0,42 hod
Energie:Eohřev = 74 . 0,42 = 31,08 kWh
Cena energie:Cenergie = 31,08 . 2,15 = 67 Kč / 1 vsázku
Celkem cena:Ccelkem = 67 . 23 = 1541 Kč
Příkon pro 1 hodinu:P = (200/1200) . 74 = 12,3 kVA
Energie na 1 hodinu:Evýdrž = 12,3 . 1 = 12,3 kWh
Cena výdrže celkem:Cvýdrže = 12,3 . 2,15 . 23 = 609 Kč
Celková cena popouštění: Cpopouštění = 1541 + 609 = 2150 Kč
Celková cena chemickotepelného zpracování:
CCHTZ = Cnitrocementace + Ckalení + Cpopouštění = 22 059 + 1403 + 2150 = 25 612 Kč
4.3. Cena pece
pořizovací cena pece: 830 000 kč
životnost: 80 000 hod
doba používání pece:
- nitrocementace: 177,33 hod (ohřev 1,71 hod. + výdrž 6 hod.)
- kalení: 0 hod (kalíme rovnou z nitrocementační teploty)
- popouštění: 1,42 hod (ohřev 0,42 hod + výdrž 1 hod)
- celkem: 4112 hod
Cena za pec:
Cp = (830 000 / 80 000) . 4112 = 42 662 Kč
Celková cena:
C = Cmat. + CCHTZ + Cp
C = 547 400 + 25 612 + 42 662
C = 615 674 Kč
Počet kusů: n = 1275 ks
Cena za kus:
Ckus = 615 674 / 1275
Ckus = 483 Kč
Cena za kilogram:
Ckg = Ckus / mkusmpolotovaru = 17,9 kg
Ckg = 483 / 17,9
Ckg = 27 Kč
5. Ekonomické porovnání různých variant:
Jméno
Kroužek
Zadání
Ocel
Materiálové operace
Parametry
Cena za kg (Kč/kg(
Teplota (°C(
Výdrž
(hod(
Ochlazovací prostředí
Janský
2
5
14140.3
nitrocementace
kalení
popouštění
860
860
200
6
-
1
-
voda
vzduch
27
Had
9
4
12061.1
kalení
popouštění
karbonitridace
800
650
600
0,63
1
13
voda
voda
vzduch
25
Kuncl
3
3
15230.3
kalení
popouštění
nitridování
860
620
490
0,5
2
30
voda
voda
vzduch
28
Použitá literatura:
[1]Kugl a kolektiv:Projekt – III. Ročník, Praha, Skriptum ČVUT 1997
[2]Macek a kolektiv:Nauka o materiálu, Praha, Skriptum ČVUT 1999
[3]Vávra a kolektiv:Strojnické tabulky, Praha, SNTL 2000
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
F A K U L T A S T R O J N Í
Návrh tepelného zpracování ozubeného kola
Karel Janský III/22003/2004
Nitrocementacee
Kalení
- voda
Popouštění
Chladnutí
-vzduch



Materiálová část
Pro vybranou součást navrhněte materiál a jeho tepelné či chemicko-tepelné zpracování.
Zvolte vhodnou pec či zařízení pro zvolenou technologii dle odstavců I. až VII. dle skript PROJEKT 3.ročník.
Stanovte režim tepelného zpracování (teploty, časy, prostředí, pece, ochlazovací médium atd.).
Navržené varianty porovnejte z hlediska nákladů a z hlediska časové náročnosti při vý-
robě.
Zadání : Varianta číslo 4 ( zušlechťování a následné karbonitridování)
Návrh tepelného zpracování:
Vybraná součást :OZUBENÉ KOLO 2 m = 1,75 mm; z = 87
da1=161,12
Polotovar : KR 170– 35 ČSN 42 5515.10
Počet kusů : 110 ks
12 061.1 KR 170 – 35 ČSN 42 5515.10
Jedná se o ušlechtilou uhlíkovou ocel vhodnou k zušlechtování, tavná svařitelnost obtížná. Obsah uhlíku C= (0,57-0,65)%.
Postup tepelného zpracování:
1. Zušlechtění- kalení (800°C)prodleva 0,63 hod
- popouštění (650°C)prodleva 1 hod
2. Karbonitridace (600°C) prodleva 13 hod
Cena tyčového materiálu:1750 Kč/100 kg
Celková roční dodávka:110 * 5,88 = 646,8 kg
Přirážka ocelárny:za válcované profily ( 210 mm 10 Kč/100 kg
za odebrané množství 5 t a více 0 %
za zušlechtění 350 Kč/100 kg
Celková cena materiálu:2 110 Kč/100 kg
Cena roční dávky: 1 364 7,48 Kč
Materiál je nám dodáván v podobě tyčí, jež jsou už zušlechtšny. Zušlechtění přímo v huti volím za účelem snížení nákladů.
A) VOLBA PECE pro KARBONITRIDACI
Volím podle skripta PROJEKT:Odporová pec s kovovým kelímkem RVG 58 kvůli malým provozním nákladům.
Parametry pece:průměr500 mm
hloubka 800 mm
jmenovitá teplota 900 °C
jmenovitý příkon 52 kVA
pořizovací cena 340 000 Kč
životnost 40 000 hod
Cena provozu jedné hodiny pece:NP1 = 340 000 Kč/40 000 hod = 8,5 Kč/hod
počet kusů na 1 dávku55 ks
Počet potřebných dávek:q = 110 ks/55 ks = 2
V peci bude najednou umístěno 55 kol. Budou potřeba 2 dávky.
Schéma uspořádání materiálu v peci:

B) TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ:
Výpočet je proveden pouze pro 1 dávku!
3. Karbonitridování:Chadnutí:Vzduch
hloubka karbonitridované vrstvy 0,2 mm
rychlost nitridování 0,015 mm/hod
Karbonitridační teplota:600 °C
Počáteční teplota pece:300 °C
Rychlost ohřevu pece:240 °C/hod
Doba ohřevu pece:TN = 300 / 240 = 1,25 hod
Spotřeba el. energie:SEN = 52 * 1,25 = 65 kWh
Potřebný výkon pro výdrž:PV = 600 * 52 / 1 200 = 26 kVA
Spotřeba el. energie pro výdrž:SEV = 26 * 13,3 = 346,7 kWh
Celková spotřeba elektrické energie na 1 dávku:
karbonitridace:SEE1n = 65 + 346,7 = 411,7 kWh
D) CELKOVÉ NÁKLADY:
Celkový odběr elektrické energie (sazba 2,15 Kč/kWh)SEE1 *2,15Kč/KWh= 411,7 * 2,15 = 885,08 Kč
Náklady na kalící vodu a soli včetně ekologie:
nitridace22Kč/serie * q= 22 * 2 = 44 Kč
Náklady na používání pece:
nitridaceNP1 *( TN + prodleva ) = 8,5 * (1,25+13) = 121,1 Kč
Náklady na řízenou aktivní atmosféru
Spotřeba řízené atmosféry4*Vpece = 4*( * 0,52 * 0,8 / 4 = 0,628 m3 / hod
Cena řízené atmosféry 4*Vpece * 8Kč/ m3 * (TN + prodleva) = 0,628 *8 * (1,28 + 13) = 71,7 Kč
Celkové náklady:
CN = roční dodávky za materiál + celkový odběr elektrické energie + náklady na používámí pece + náklady na řízenou aktivní atmosféru + náklady na kalící vodu a soli včetně ekologie
=1 364 7,48 +885,08 + 121,1 + 71,7 + 44 = 14 769,36 Kč
Náklady na jedno kolo:
CN1 = 14 769,36 Kč/110 ks = 134,27 Kč
TERMOGRAF tepelného zpracování
Závěr:
Z porovnání celkových nákladů dvou různých variant materiálů vyplývá, že 1. VARIANTA (Cementovaná kola) je výrazně výhodnější než 2.VARIANTA (Nitridovaná kola). Rozhodující vliv na celkové náklady při daném počtu kusů kol měly hlavně vstupní ceny polotovarů, tj vyšší cena oceli pro nitridování.
Použitá literatura:
[1]Kugl a kolektiv:Projekt – III. Ročník, Praha, Skriptum ČVUT 1997
[2]Macek a kolektiv:Nauka o materiálu, Praha, Skriptum ČVUT 1999
[3] Vávra a kolektiv:Strojnické tabulky, Praha, SNTL 2000

Projekt
Vypracoval:Karel Janský
Rodné číslo:811210/1690
Ročník/kr.:3/2
Zadání:
Pohon bubnu pásového dopravníkuB
K sestavení bude použito:
- asynchronní motor
- řemenový převod
- dvoustupňová převodovka
- hřídelová spojka
Vstupní parametry poháněného stroje:
PB = 8,78 kW
vB = 1m/s
DB = 250 mm
IB = 20 kg.m2
Počet vyráběných kusů za rok:425
1. Volba elektromotoru
( volím: MOTOR Sg 160M – 4
parametry:Pm = 11 kW
nM = 1460 min-1
2. Návrh řemenového převodu
- zvolený převodový poměr pro řemenový převod: iř‘ = 1,5
Dle Strojnických tabulek (Jan Leiweber a kol.) str. 528, diagram 1
pro: P1 = PM = 11kW
n1 = nM = 1460 min-1
volím:ŘEMEN SPZ
Volba průměru řemenice:
dle normalizované řady řemenic ČSN 02 31 79
D1 = 125 mm
Řemenice č. 2:
= (0,015 ( 0,017)
dle normalizované řady řemenic ČSN 02 31 79
D2 = 200 mm
Skutečný převodový poměr:
Předpokládaná osová vzdálenost:
Délka řemene:
- pro řemen SPZ ČSN 023112 volím:L = 1000 mm
Pracovní osová vzdálenost:
MBED Equation.3
Potřebný počet řemenů:
Pr = 3,28 (pro řemen SPZ, n1 = 1460 min-1)
c1 = 0,96 (pro úhel opásání ( = 163°)
c2 = (1,2 ( 1,3) – volím 1,25
c3 = 0,9 (pro řemen SPZ, L = 1000 mm)
Equation.3
- volím počet řemenů: 5
PŘEVODOVKA
návrh počtu zubů pastorků – kola 1 a 3
rozdělení převodových poměrů mezi soukolí 12 a 34
určení kroutících momentů a otáček na hřídelích
určení počtu zubů na kolech 2 a 4
návrh modulů pro soukolí 12 a 34
výpočet roztečných kružnic jednotlivých ozubených kol
výpočet osových vzdáleností
výpočet vůle
- výpočty byly provedeny programem MATHCAD PROFESSIONAL 2000
- následuje výpis programu:
Kontrola ozubení
Skoukolí 1-2:
- výpočet proveden pomocí programu excel – viz. přílohy
Soukolí 3 – 4:
Kontrola na ohyb
PASTOREK
známé hodnoty:mn34 = 4 mm
(m34 = 22
d3 = 77,172 mm
bw3 = 96 mm
(34 = 10°
Mk2 = 463,22 Nm
kF = kA . kv . kF( . kF(
 EMBED Equation.3 (
Dle Strojnických tabulek (Jan Leiweber a kol.) str.568 ,obr.5
( kF( = kH( = 1,22
kA = 1,25
kv . kF( = 1,2
kF = 1,25 . 1,2 . 1,22
kF =1,83

 EMBED Equation.3
( Dle Strojnických tabulek (Jan Leiweber a kol.) str.575 ,obr.8
YFS3 = 4,11
 EMBED Equation.3 ( 1 (  EMBED Equation.3  EMBED Equation.3

(Flimb = 390 MPa – pro ocel 12051 povrchově kaleno
YN3 = 1
Yx = 1
Y( = 1,25








































 EMBED Equation.3

Cy – Dy –Fr12 + Fr34 = 0
Cy = Dy + Fr12 – Fr34
Cy = 3536,6 + 1721,3 – 4427,59
Cy = 829,71 N

Momenty:
Mox2 = a . Cx = 56 . 7241,4 = 405 518,4 Nmm
Mox3 = c . Dx = 68 . 9390,1 = 638 526,8 Nmm
Moy2 = Cy . a – Fa12 .