II. Перечень вопросов для проверки навыков выполнения практических и расчетных работ на втором этапе государственного итогового междисциплинарного экзамена

 

Практическая часть по учебной дисциплине «Техническая механика»

 

Построить эпюры продольных сил, нормальных напряжений и определить абсолютное удлинение детали, если Р₁=50кН; Р₂=90кН; F₁=500мм²; F₂=400мм²; E=2*10¹¹ Па.

 

Решение:

 

1. Разбиваем деталь на участки, получим

,,.

 

2. Применяя метод сечений, строим эпюру продольных сил.

N₁=-P₁= -50кН = N₂

N₃= -P₁+P₂ = -50 + 90 = 40кН

Выбираем масштаб, проводим нулевую линию и строим эпюру.

 

3. Строим эпюру нормальных напряжений.

s₁ = N₁/F₁ = (-50*10³)/ 500 = -100 Н/мм²

s₂ = N₂/F₂ = (-50*10³)/ 400 = -125 Н/мм²

s₃ = N₃/F₂ = (40*10³)/ 400 = 100 Н/мм²

Выбираем масштаб, проводим нулевую линию и строим эпюру.

Самый опасный участок, у которого s = 125 Н/мм².

 

4. Определяем абсолютное удлинение детали.

D l = D l₁ + D l₂ + D l₃ = - 250 – 125 + 150 = -225 мкм.

D l₁ = (N₁ * l ₁)/ E *F₁ = - 50 * 10³ * 0,5 / 2*10¹¹*500*10^-6 = - 25*10³ /1000 *10⁵ =

= - 0,025 * 10^{-2 м = - 250 мкм.}

Первый участок уменьшает свою длину на 250 мкм.

 

D l₂ = (N₂ * l ₂)/ E *F₂ = - 50 * 10³ * 0,2 / 2*10¹¹*400*10^-6 = - 10*10³ /800 *10⁵ =

= - 0,0125* 10^{-2 м = - 125 мкм.}

Второй участок уменьшает свою длину на 125 мкм.

 

D l₃ = (N₃ * l ₃)/ E *F₂ = 40 * 10³ * 0,3 / 2*10¹¹*400*10^-6 = 12*10³ /800 *10⁵ =

= 0,015* 10^{-2 м = 150 мкм.}

Третий участок увеличивает свою длину на 150 мкм.

Вся деталь уменьшает свою длину на 225 мкм = 0,225 мм.

 

 

1. Составить кинематическую схему привода, состоящего из: двигателя, муфты, ременной передачи, цилиндрического редуктора, цепной передачи, рабочего органа;

2. Определить передаточные отношения привода и всех ступеней;

3. Определить угловые скорости на валах привода;

4. Определить КПД каждого элемента и общий КПД привода;

5. Определить мощность на каждом валу привода, если: N_дв=10кВт,

w_дв = 160 рад/сек, w_р.о = 4 рад/сек, Д₁=30 мм, Д₂=120 мм, Z₃=22, Z₄=88.

 

Решение:

1.

 

 

2. u _рем = Д₂/Д₁ = 120/30 = 4; u _цил = Z₄/Z₃ = 88/22 = 4;

u _общ = w_дв /w_р.о = 160/4 =40; u _цеп = u _общ / u _рем * u _цил = 40/4 *4 = 2,5.

 

3. w_I = w_дв = 160 рад/сек;

w_II = w_I / u _рем = 160/4 = 40 рад/сек;

w_III = w_II / u _цил = 40/4 = 10 рад/сек;

w_IV = w_III / u _цеп = 10/2,5 = 4 рад/сек = w_р.о;

 

4. По таблице (Дунаев стр.7) определяем КПД всех передач и подшипников привода:

η_рем = 0,96; η_цил = 0,97; η_цеп = 0,94; η_подш = 0,99;

η_общ = η_{рем *} η_{цил *} η_{цеп *} η⁴_подш = 0,96 _* 0,97 _* 0,94 _* 0,99⁴ = 0,84

 

5. N_I = N_{дв *} η_подш = 10 _* 0,99 = 9,9 кВт

N_II = N_{I *} η_{подш *} η_рем = 9,9 _* 0,99 _* 0,96 = 9,4 кВт

N_III = N_{II *} η_{подш *} η_цил = 9,4 _* 0,99 _* 0,97 = 9,0 кВт

N_IV = N_{III *} η_{подш *} η_цеп = 9,0 _* 0,99 _* 0,94 = 8,4 кВт

 

Проверить прочность детали, построив эпюры продольных сил и нормальных напряжений. Определить форму и размеры сечений реальной детали, если:

P₁ = 20 кН, P₂ = 50 кН, F₁ = 200 мм², F₂ = 400 мм², [s] _p = 150 Н/мм².

 

Решение:

 

1. Разбиваем деталь на участки, получим

 

2. Применяя метод сечений строим эпюру продольных сил.

N₁= P₁= 20кН = N₂

N₃= P₁-P₂ = 20 - 50 = - 30кН

 

3. Строим эпюру нормальных напряжений.

s₁ = N₁/F₁ = (20*10³)/ 200 = 100 Н/мм²

s₂ = N₂/F₂ = (20*10³)/ 400 = 50 Н/мм²

s₃ = N₃/F₂ = (-30*10³)/ 400 = -75 Н/мм²

 

Самый опасный участок – первый, на котором нормальные напряжения самые большие s₁ = 100 Н/мм² и они меньше допускаемых напряжений [s] _p = 150 Н/мм², условие прочности соблюдается.

Недогрузка 150 – 100% х=100*100 = 66,67% => 33,33%

100 – х 150

 

Если расчетное напряжение хотя бы на одном участке будет больше допускаемого, то условие прочности не соблюдается, считается перегрузка и предлагаются варианты соблюдения прочности.

 

4. На рисунке детали методом наложения изображена форма и размеры реальной детали.

 

 

Выполнить проектный расчет вала прямозубого цилиндрического редуктора, начертить эскиз вала, указать все его диаметры и объяснить назначение каждой шейки вала, если М_кр = 870 Н_*м, [t]_кр = 25 Н/мм².

 

Решение:

 

1. Определяем минимально возможный диаметр вала

 

d = ³Ö Мкр/0,2_*[t]_кр = ³Ö 870 _* 10³/0,2_* 25 = ³Ö 174 _* 10³ = 10 _* 5,6 = 56 мм.

 

2. Производим конструирование и начертание эскиза вала редуктора.

 

Т.к. это вал редуктора, то он находится в герметичном корпусе, причем самый маленький диаметр под рабочий орган принимаем 56 мм. Все последующие шейки вала должны быть кратны 5 мм, потому что с таким интервалом выпускаются стандартные подшипники качения. Поэтому, шейка будет под уплотнение и диаметром 60 мм, шейка - под подшипник качения и диаметром 65 мм, шейка

- под рабочий орган – диаметром 70 мм, шейка - технологический бурт диаметром 75 мм, шейка - под подшипник диаметром 65 мм.

 

Построить эпюры крутящих моментов. Проверить прочность вала. Определить форму и размеры сечений реального вала, если:

m₁ = 4 kH_*м; m₂ = 7 kH_*м; m₃ = 5 kH_*м; d = 70 мм; [t]_кр = 45 Н/мм².

 

1. Разбиваем вал на участки, начиная со свободного конца.

2. Строим эпюру крутящих моментов:

 

Мкр₁ = m₁ = 4 kH_*м;

 

Мкр₂ = m₁ - m₂ = 4 – 7 = - 3 kH_*м;

 

Мкр₂ = m₁ - m₂ + m₃ = 4 – 7 + 5 = 2 kH_*м;

 

Выбираем масштаб, проводим нулевую линию и строим эпюру.

Самый опасный участок, на котором самый большой крутящий момент

 

Мкр_мах = 4 kH_*м;

 

3. Определяем полярный момент сопротивления.

 

W_p = p _* d³/16 = 3,14 _* 70³ /16 = 67313,75 мм³;

 

4. Определяем расчетные касательные напряжения на каждом участке вала.

 

t₁ = Мкр₁ / W_p = (4_*10³_*10³)/ 67313,75 = 59,4 Н/мм²;

 

t₂ = Мкр₂ / W_p = (3_*10³_*10³)/ 67313,75 = 44,6 Н/мм²;

 

t₃ = Мкр₃/ W_p = (2_*10³_*10³)/ 67313,75 = 29,7 Н/мм²;

 

Условия прочности не соблюдаются, т.к. расчетное напряжение на первом участке больше допускаемого t₁ = [t]_кр; 59,4 > 45 Н/мм²;

Перегрузка вала составляет:

 

45 – 100% х = 59,4 _* 100 / 45 = 132% - 100% = 32%

59,4 - х%

 

5. Предполагаются технические решения, которые обеспечат соблюдение условия прочности вала во всех сечениях, например:

 

а) выполнить вал из другого материала

б) изменить размеры вала на участках

в) уменьшить внешние моменты

г) упрочить опасный участок

6. На рисунке детали методом наложения изображена форма и размеры реального вала.

 

Определить реакции опор, построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов и определить диаметр вала.

 

P₁ = 6 кН, P₂ = 4 кН, m = 8 kH_*м, [s]_u = 120 Н/мм².

 

Решение:

 

1. Определяем реакции опор.

SХ=0

Sm_A(F)=0

Sm_B(F)=0

 

X_A = 0

P_1*AC – m - Y_B*AB – P_2*AE = 0

Y_A*AB – P_1*BC – m – P_2*BE = 0

 

Y_B = (P_1*AC – m – P_2*AE) / AB = (6_*2-8-4_*7)/5 =

= - 4,8 kH.

Y_A = (P_1*BC + m + P_2*BE) / AB = (6_*3+8+4_*2)/5 =

= 6,8 kH.

Проверка: SY=0? Y_A-P₁+Y_B+P₂= 6,8 - 6 - 4,8+4 =0!

 

2. Строим эпюру поперечных сил, для этого справа и слева от каждой характерной точки выделяем сечения.

Q_A=0; Q₁ = Y_A = 6,8 kH = Q₂;

Q₃ = Y_A-P₁ = 6,8 – 6 = 0,8 kH = Q₄ =Q₅ =Q₆;

Q₇ = Y_A – P₁ +Y_B = 6,8 – 6 - 4,8 = - 4kH = Q₈;

Q_S = Y_A – P₁ + Y_B + P₂ = 6,8 – 6 – 4,8 + 4 = 0.

 

3. Строим эпюру изгибающих моментов.

 

M_A = 0 = M₁; M₂ = Y_A*AC = 6,8_*2 = 13,6 kH_*м = M₃;

M₄ = Y_A*AД - P_1*CД = 6,8_*4 – 6_*2 = 15,2 kH_*м;

M₅ = M₄ – m = 15,2 – 8 = 7,2 kH_*м;

M₆ = Y_A*AB - P_1*BC - m = 6,8_*5 – 6_*3 - 8 = 8 kH_*м = M₇;

M₇ = P₂*BE = 4_*2 = 8 kH_*м; => M₈ = M_S = 0.

M_u.max = 15,2 kH_*м

 

4. Определяем из условия прочности осевой момент сопротивления:

 

W_x = M_u.max /[s]_u = (15,2 _*10³_*10³) / 120 = 126,67 *10³ мм³;

 

5. Определяем диаметр вала.

 

d = ³Ö (32 _* W_x) / p = ³Ö (32 _* 126,67 _*10³) / 3,14 = 10 ³Ö 1291 =

= 10 _* 10,8 = 108 мм.

 

Принимаем d = 110 мм.

 

Определить неизвестный момент, построить эпюру крутящих моментов и определить размеры поперечного сечения детали в двух вариантах:

1). деталь круглого сечения; 2). деталь прямоугольного сечения h/b = 2/1;, если:

 

m₁= 200 Н_*м; m₂ = 900 Н_*м; m₃ =?; m₄ = 400 Н_*м.

 

[t]_кр= 35 Н/мм²;

 

Решение:

 

1. Разбиваем деталь на участки.

2. Из условия равновесия детали определяем неизвестный момент m₃.

 

- m₁ + m₂ – m₃ – m₄ = 0

m₃ = - m₁ + m₂ – m₄ = - 200 + 900 – 400 = 300 Н_*м

 

3. Строим эпюру крутящих моментов.

 

Мкр₁ = -m₁ = - 200 Н_*м;

Мкр₂ = -m₁+ m₂= - 200 + 900 = 700 Н_*м;

Мкр₃ = -m₁+ m₂ - m₃ = - 200 + 900 - 300 = 400 Н_*м;

 

Выбираем масштаб и строим эпюру.

 

Мкр_max = 700 Н*м;

 

4. Из условия прочности при кручении определяем полярный момент сопротивления.

 

W_p = Мкр_max /[t]_кр = (700_*10³)/35 = 20_*10³ мм³;

 

5. Определяем диаметр круглого сечения.

d = ³Ö (16 _* W_p) / p = ³Ö (16 _* 20 _* 10³) / 3,14 = 10 ³Ö 127,4 = 10_*5,1 = 51мм.

 

Принимаем d = 55 мм.

 

6. Определяем размеры прямоугольного сечения детали.

 

W_p = (b_*h²) /6; h/b = 2/1; b = h/2 => Wp = (h _* h²) / 2_*6 = h³/12, тогда

 

h = ³Ö (12 _* 20 _* 10³) = 10 ³Ö 240 = 10_*6,2 = 62 мм, тогда

 

b = h/2 = 62/2 = 31 мм.

 

Вал цилиндрического прямозубого редуктора имеет шейку под подшипник d = 35 мм. Подобрать подшипник для данного вала, если радиальная нагрузка

F_r = 1980 H, частота вращения вала n =1450 об/мин.

Определить расчетную долговечность выбранного подшипника и обосновать его выбор.

 

Решение:

 

1. По диаметру вала d = 35 мм выбираем радиальный шарикоподшипник средней серии 307, у которого по стандарту: d = 35 мм, D = 80 мм, В = 21 мм, Сч = 33,2 кН.

 

2. Определяем эквивалентную нагрузку, действующую на подшипник.

 

P = (x _* V _*F_r + y _* F_a) * K_T * К_Б = F_r = 1980 H.

т.к. редуктор прямозубый, то F_a = 0, коэффициенты: х, V, К_Т, К_Б = 1

 

3. Долговечность подшипника определяем по формуле:

 

Lh₃₀₇ = (Сч /P)³ _* 10⁵ /6 _* n = (33,2/1,98)³ _* 10⁵/ 6 _*1450 = 54200 часов.

 

Вывод: Долговечность подшипника считается нормальной, если она в пределах от 10000 часов до 30000 часов, а у 307 подшипника она получилась больше, поэтому данный подшипник недогружен и не рекомендуется для данного вала редуктора.

 

4. Выбираем подшипник 207, у которого d = 35 мм, D = 72м, В = 17мм,

Сч = 25,5 кН.

 

5. Долговечность 207 подшипника:

 

Lh₃₀₇ = (Сч /P)³ _* 10⁵ /6 _* n = (25,5/1,98)³ _* 10⁵/ 6 _*1450 = 25250 часов., что находится в рекомендуемых пределах, => на данный вал устанавливаем подшипник 207.

 

Практическая часть по учебной дисциплине «Экономика отрасли, предприятия»

Задача №1

 

1)Рассчитать годовую и квартальную сумму амортизации отчислений.

 

2)Определить:

-фондоотдачу

-фондоемкость

-фондовооруженность по группе «Машины и оборудование» и по группе «Транспортные средства»

 

Исходные данные: Годовой объем выполненных работ 88000 тыс. руб

 

Группы ОФ	Фонды На начало года (тыс. руб)	Поступит в плановом году (тыс. руб.)	Будет изъято в плановом году (тыс. руб.)	Среднегодовая стоимость ОФ (тыс. руб.)	Годовая норма амортизации в %	Годовая сумма амортизации, отчислений (тыс. руб.)	Квартальная сумма амортизации (тыс. руб.)
Сумма	Срок на	Фонды поступившие	Сумма	Срок на	Фонды выбывания
Здания			4 мес			7 мес			2,5
Сооружения			9 мес			2 мес			2,1
Передаточные устройства			5 мес			8 мес
Машины и оборудование			6 мес			9 мес
Транспортные средства			3 мес		-	-
Инстру мент производственный			7 мес			6 мес

Среднесписочная численность работников по месяцам

 

Месяцы	Среднесписочная численность работников
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь

РЕШЕНИЕ:

1.Фонды поступившие:

тыс. руб

2.Фонды выбывшие:

тыс. руб

3.Среднегодовая стоимость:

79000+2000- 4666.7=76333.3 тыс.руб

4.Годовая сумма амортизации:

тыс. руб

5.Квартальная сумма:

тыс. руб

6. Среднесписочная численность: 1995чел=(1900+1800+1900+1950+1950+1940+2000+

2000+2100++2200+2100+2100)/12

 

7. Фондоотдача «Машины»

«Транспортные средства»

 

8. Фондоемкость: «Машины»

«Транспортные средства»

9.Фондовооруженность: «Машины»

тыс.руб/чел

 

«Транспортные средства»

тыс. р /чел.

 

Группы ОФ	Фонды На начало года (тыс. руб)	Поступит в плановом году (тыс. руб.)	Будет изъято в плановом году (тыс. руб.)	Среднегодовая стоимость ОФ (тыс. руб.)	Годовая норма амортизации в %	Годовая сумма амортизации, отчислений (тыс. руб.)	Квартальная сумма амортизации (тыс. руб.)
Сумма	Срок на	Фонды поступившие	Сумма	Срок на	Фонды выбывания
Здания			4 мес			7 мес	4666.7	76333.3	2,5	1908,3	477,1
Сооружения			9 мес			2 мес	233.3	58416.7	2,1	1226,7	306,7
Передаточные устройства			5 мес	1250,4		8 мес	333,3	9917.1		198.3	49,6
Машины и оборудование			6 мес			9 мес	900,0
Транспортные средства			3 мес		-	-
Инстру мент производственный			7 мес	49.6		6 мес	600,0

 

Задача №2

Рассчитать и заполнить таблицы №1, №2, №3, №4.

Определить цену с НДС (розничную).

Рентабельность, 20%. НДС – 18%.

1. Расчет условно-переменных затрат на производство продукции.

Таблица №1

№ п/п	Статьи затрат	Ед. измерения	Сумма
	Сырь и материалы	Руб.
	Основная з/п произв. рабочих	Руб.
	Дополнительная з/п произв. рабочих	%
	Дополнительная з/п	Руб.
	Сумма з/п	Руб.
	Начисление на з/п	%
	Начисление на з/п	Руб.
	Топливо и энергия на тех. нужды	Руб.
	Прочие расходы (10% от стр.2)	Руб.
Итого:		Руб.

 

2.Расчет амортизационных отчислений оборудования за год.

Таблица №2

Наименование оборудования	Первоначальная стоимость. (Руб).	Срок служб.	Амортизация за год (Руб)	Кол -во станков	Общая сумма амортизации за год (Руб).
Установка по изготовлению сплава
Станок штамповочный
Итого:	х	х	х

2.

3. Расчет условно-постоянных расходов за год.

Таблица №3

№ п/п	Статьи затрат	Ед. изм.	Сумма (руб.)
	Амортизация оборудования	руб.
	З/п администрации, ИТР, МОП	руб.
	Начисления на з/п	%
3а	Начисление на з/п	руб.
	Цеховые расходы	руб.
	Общехозяйственные расходы	руб.
	Потери от брака	руб.
	Прочие производственные расходы	руб.
	Итого:
	Внепроизводственные расходы (5% от стр.7)	руб.
	Всего:	руб.

 

4.Расчет себестоимости продукции

Таблица №4

Объём производства за год (шт.)	Сумма условно- постоянных на весь объём (руб.)	Условно пост. на 1 штуку (руб.)	Условно перемен. На 1 шт. (руб.)	Себестоимость 1 шт.	Себестоимость всей продукции (руб.)	Цена 1 шт.	Выручка (тыс. руб.)

Расчеты к таб. №1

Дополнительная з/п = 400*10% / 100% = 40 руб.

Начисление на з/п =(400+40)*34% / 100% = 149.6 руб.

Прочие расходы = 400*10% / 100% =40 руб.

Итого=2000+400+40+150+400+40=3030 руб

Расчеты к таб. №2

НА(1)=1/СПИ*100% = 1/6*100% = 17%.

НА(2)=1/9*100=11%

Амортизация за год(1): 900000*17/100 = 153000 руб.

Амортизация за год(2): 600000*11/100 = 66000 руб.

Аобщ. = Агод * Кол-во

Аобщ.(1)=153000*5=765000 руб

Аобщ.(2)=66000*3=198000руб

Итого=765000+198000=963000 руб

Расчеты к таб. №3

Начисления на з/п=500800*34% /100%=170272 руб

Итого=963000+500800+170272+152000+305000+100980+200260=2392312 руб

Внепроизводственные расх.=200260*5%/100%=10013 руб

Всего = 2392312+10013=2402325 руб

Расчеты к таб. №4

Гр 2=» всего» таб 3

Гр.3=2402325 / 8000=300 руб

Гр 5 =гр 3+гр4=3030+300=3330руб

С/с всей пр. =3330 * 8000 = 26640000руб.

Цена = себестоимость + прибыль

Рентабельность = Прибыль / себестоимость * 100%

Рентабельность = 20 %

Прибыль=3330*20%/100%=666руб

Гр7=3330+666=3996руб

Выручка = Цена * Объём пр-ва = 3996*8000=31968000 руб.