5. Экономическое обоснование выбора материала конструкции

Для выявления эффективного варианта сопоставляются затраты на изготовление проектируемой конструкции из сравниваемых материалов.

Экономичным признается тот вариант конструкция, который при равных технических и качественных параметрах требует наименьших приведенных затрат на ее изготовление.

, (1)

где П - приведенные затраты на изготовление проектируемой конструкции, р/шт; С_т - технологическая себестоимость изготовления проекти­руемой конструкции, р/шт; Е - удельные единовременные затраты (капитальные вложения), приходящиеся на одну конструкцию; ; Е_н - нормативный коэффициент сравнительной эффективности для машиностроения Е_н = 0,15, что соответствует 6-летнему нормативному сроку окупаемости.

В данной курсовом проекте перед студентами не ставятся задача выбора оборудования и способа сварки. В этих условиях невозможно рассчитать как величину капитальных затрат, так и все элементы затрат, входящие в технологическую себестоимость (амортизационные отчисления, расходы на текущий ремонт и др.).

Именно поэтому элективный вариант конструкции определяется приближением расчетом технологической себестоимости, включающий в себя затраты по нескольким ее элементам. Этот условный расчет признает эффективным тот вариант, в котором себестоимость проектируемой конструкции окажется минимальной.

С_т = С_м + С_вм + С_эт, (2)

где С_т - технологическая себестоимость; С_м - затраты на основной металл; С_вм - затраты на вспомогательные материалы технологического назначения (электрода, электродная проволока, флюсы, газы); С_эт - затраты на электроэнергию для технологических цепей.

Затраты на основные материалы:

, (3)

где b - число наименований марок материала, используемых

при изготовлении сварной конструкции; H_i - норма расхода материала i -й марки, кг/шт; Ц_i - оптовая цена на материал i -й марки, р/кг; K_i - коэффициент, учитывавший транспортно-заготовительные расходы на приобретение материала, равный 1,05-1,08; g_oi - количество реализуемых отходов, кг/шт; Ц_oi - цена отходов, р/кг.

Норма расхода материала рассчитывается как произведение чистой массы, установленной по чертежам, на коэффициент расхода материала.

H = Q_zb * K_p , (4)

где Q_zb - чистая масса металлоконструкция, кг; K_p - коэффициент расхода, в проекте можно принять:

листовой материал 1,25 – 1,35;

профильный 1,1 – 1,16;

трубы 1,1 – 1,2.

Затраты на вспомогательные материалы технологического наз­начения:

С_вм = С_эл + С_эп + С₂ + С_ф, (5)

где С_эл; С_эп; С₂; С_ф - затраты соответственно на электроды. Электродную проволоку, защитный газ, флюсы.

Затраты на электродную проволоку

, (6)

где b – количество наименований и типоразмеров электродов, электродных проволок: - норма расхода электродов, кг/шт; - цена за один килограмм i - го наименования и типо­размера электрода, р/кг.

При укрупненных расчетах расхода электродов можно восполь­зоваться следующими величинами отношения массы электродов (про­волоки) g _эл к массе наплавленного металла g _нм (табл.1).

Масса наплавленного металла определяется по длине и гео­метрии шва.

Таблица 1.

К расчету массы электродов

Электроды	gэл/gнм
УОНИ 13/45, НР-3	1,4
Проволока:
для автоматической сварки под флюсом	1,02
для полуавтоматической сварки под флюсом	1,03
для сварки в закатных газах	1,15

Расход углекислого газа при полуавтоматической сварке составляет 0,2-0,4 дм³/с.

Затраты на защитный газ:

С₂ = g₂ * Ц₂, (7)

где g₂ - расход газа на конструкцию, дм³/шт; Ц₂ - цена газа с учетом затрат на приобретение (2-5% от стоимости газа), р/дм³:

g₂ = (0,2 … 0,4) t_о , (8)

где t_о - основное время сварки:

где - масса наплавленного металла, кг/шт ;

I - сварочный ток, А (табл.2);

- коэффициент наплавки, г/А ч.

Некоторые приближенные данные по режимам сварки приведены в табл. 2.

При сварке для электрода диаметром 4 мм затраты на флюс:

С_ф = g_ф * Ц_ф, (10)

где g_ф - масса израсходованного флюса;

Ц_ф - цена за единицу массы о учетом затрат на приобретение (2-5% от стоимости флюса), р/кг.

Расхож флюса две автоматическое в полуавтоматической дуговой сварке определяют исходя из массового соотношения флю­сов g_ф и электродной проволоки g_эл. При условиях сбора и последующего использования остатков в обычных производственных условиях:

, (11)

Таблица 2

К расчету расхода электроэнергии

Ручная сварка				Автоматическая под флюсом	Полуавтомат в CО2
Марка	УОНИ 13/45	УОНИ 13/55	МР -3	Ø 3 мм	Ø 2 мм
Тип	Э – 42 А	Э – 50 А	Э - 46
αн	8,5	9	7,8	14-16	13-16
I	180-200	180-200	180-200	400-500	200-400
Ug	25-30	25-30	25-30	35-40	20-26

Затраты на электроэнергию для технологических целей

C_эт = g_эт * Ц_эт * g_нм, (12)

Удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного ме­талла при дуговых способах сварки ориентировочно можно опреде­лить по формуле

, (квт ч/кг) (13)

где - напряжение дуги. В; - коэффициент наплавки, г/а ч; - КПД установки: = 0,5-0,6; - коэффициент, учитывающий время горения дуги в общем времени сварки.

При мелкосерийном производстве:

ручная сварка = 0,4-0,6

полуавтоматическая под флюсом = 0,4-0,6

автоматическая под флюсом = 0,3-0,5

полуавтоматическая в CO₂ = 0,6-0,7

Список литературы

1. СНиП П-23-81, Нормы проектирования. Стальные конструкции. Госстроя. - М.: Строяиздат, 1962,-с.96.

2. Пихтарников Я.М., Ладыженский Л.В.,Клыков В.М. Расчет стальных конструкций/Справочное пособие,- Киев: Будевельник.

3. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В,А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединения и деформации конструкций.-М.: Высшая школа, I982, -с.272.

4. Металлические конструкции. /Под ред.Е.И.Еленя, 6-е изд.-М.: Стройиздат, I986.-с.560.

5. Николаев Г.А., Куркин С .А., Винокуров В.А. Сварные кон­струкции Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций. -М.; Высшая школа, 1982.

6. Муханов К.K., Металлические конструкции. -14.: Стройиадат,

1978.- с.572 .

7. Васильев А.А. Металлические конструкции. –М.: Стройиздат, 1976.- с.424.

8. Гонберг М.М. Металлические конструкции подъемных машин. -Л.: Машиностроение, 1976. –с.454.

9. Сварка в машиностроении /Под ред. Винокурова В.А. Справочник в 4-х томах.-Т.3-, 1979. -с.567.

10. Николаев Г.А. Сварные конструкции.-М.: Машгиз, 1962 – с.552.

11. Справочник по кранам /Под ред.Дуннельского А.И.-И.-Л.; 1963.- с.340.

12. Подъемно-транспортное оборудование /Каталог-справочник ./Под ре д. Б. М. Скворцова.- М.: 1962.

13. Бабанов А.П. Мостовые краны общего назначения. - М.:

Машиностроение, 1960.

14. Юрьев В.П. Справочное пособив по нормированию материа­лов и электроэнергии для сварочной техники.- М.: Машиностроение, 1972.

15. Прейскурант №01-02. Оптовые цены на сталь обыкновенного качества.- М.: Прескурантнздат., 1975.- с.128.

16. Руденко Н.Ф. и др. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. -М.: 1963, 1971.

17. Ильин В.П., Аникаев В.А. Сварние металлоконструкции промышленных зданий: Методическое руководство к курсовому про­ектированию.- Ч.2.- Ижевск: Издание ИМИ, 1977. -с.67.

18. Ватлин Б.В., Аникаев В.А. Металлоконструкции мостовых кранов: Методическое руководство к курсовому проектированию РПСК.-Ч.З.- Ижевск: Издание ИМИ, 1984, -с.34.

19. Аникаев В.А. Металлоконструкции вертикальных цилиндри­ческих резервуаров: Методическое руководство к курсовому проек­тированию РПСК.-Ч.4.- Устинов: Издание ИМИ, 1986. -с.28.

20. Поповский Б.В., Дикун В.Н. Изготовление и монтаж крупногабаритных листовых конструкций. -М.: Стройиздат, 1983.- с.113.

21. Скакунов М.Г. Сферические резервуары. -М.: Стройиздат, 1986. -с.120.

Приложения

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет

имени М. Т. Калашникова»

(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова »)

Кафедра «Машины и технологии обработки металлов давлением,

сварочное производство»

Пояснительная записка

По дисциплине: «Проектирование сварных конструкций»

Тема: «Металлоконструкция промышленного здания»

Выполнил студент группы №______ ________________ Иванов И.И.

(подпись

Проверил: к.т.н., доцент ________________ Аникаев В.А.

(подпись)

Ижевск, 201__

СОДЕРЖАНИЕ

1.

25