Henry Lepik

ABRASIIV LÕIKESEADE

PINDKARASTATUD

ÜMARMATERJALI LÕIKAMISEKS

LÕPUTÖÖ

Mehaanikateaduskond

Masinaehituse eriala

Tallinn 2015

Mina,

…………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………...…,

tõendan, et lõputöö on minu kirjutatud. Töö koostamisel kasutatud teiste autorite, sh juhendaja

teostele on viidatud õiguspäraselt.

Kõik isiklikud ja varalised autoriõigused käesoleva lõputöö osas kuuluvad autorile ainuisikuliselt

ning need on kaitstud autoriõiguse seadusega.

Lõputöö autor

…………………………………………………………………………………………………………

Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev

…………………………………………………………………………………………………………

Üliõpilase kood 110820383

Õpperühm MI71/81

Lõputöö vastab sellele püstitatud kehtivatele nõuetele ja tingimustele.

Juhendajad

…………………………………………………………………………………………………………

Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev

…………………………………………………………………………………………………………

Konsultandid

…………………………………………………………………………………………………………

Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev

…………………………………………………………………………………………………………

Kaitsmisele lubatud „…………“…………………………..20….a.

.............................................. teaduskonna dekaan …………………………………………..

Teaduskonna nimetus Nimi ja allkiri

3

SISUKORD

SISSEJUHATUS .................................................................................................................................. 4

1. TURUL OLEVATE TOODETE VÕRDLUS .............................................................................. 6

2. LÕIKESEADME KONSTRUKTSIOONI KIRJELDUS JA KOMPONENTIDE VALIK ......... 8

2.1. Hetkemeetod lõikamisel ........................................................................................................ 8

2.2. Elektrimootor ja reduktor ...................................................................................................... 9

2.3. Tugirullid ............................................................................................................................. 11

2.4. Tugirullide lineaarsiinid ...................................................................................................... 12

2.5. Jõuülekande juhtsiinid ......................................................................................................... 14

2.6. Lõikeseade ........................................................................................................................... 16

3. KRIITILISTE KOMPONENTIDE TUGEVUSARVUTUSED ................................................. 18

3.1. Spindli konsool tala arvutus ................................................................................................ 18

3.2. Raami kontrollarvutus läbipaindele ..................................................................................... 19

3.3. Raami tala keevise kontrollarvutus ...................................................................................... 21

3.4. Raami fikseerimine aluspinda ............................................................................................. 23

4. MAJANDUSLIK OSA ............................................................................................................... 24

4.1. Vajalike materjalide kulu ..................................................................................................... 24

4.2. Komponentide maksumus ................................................................................................... 25

4.3. Toote omahinna kalkulatsioon............................................................................................. 26

4.4. Seadme tasuvusaeg .............................................................................................................. 26

5. TÖÖTERVISHOIU JA TÖÖOHUTUS NÕUDED .................................................................... 28

KOKKUVÕTE ................................................................................................................................... 29

SUMMARY ....................................................................................................................................... 30

VIIDATUD ALLIKAD ...................................................................................................................... 31

LISAD ................................................................................................................................................ 33

4

SISSEJUHATUS

Käesoleva lõputöö eesmärgiks on konstrueerida abrasiivlõike seade pindkarastatud ümarmaterjali

lõikamiseks. Lõikeseade peab olema võimeline lõikama kuni kuue meetri pikkuseid toorikuid,

materjali läbimõõt lõikeraami kasutamisel jääb 30 – 120 mm vahemikku, tooriku pöörlev liikumine

20±3 p/min ja lõikeseadme vaba liikumine kuue meetri ulatuses vastavalt etteantud mõõdule. Seadme

orienteeruvaks hinnaks on arvestatud 4500 €, mille piiridesse tuleb jääda komponentide valikus ja

ehitustööde mahukuses.

Projekteeritav seade on mõeldud sisseseadeks uude tootmis- ja büroohoonesse, et kiirendada ja

mugavdada materjali lõikamist ja klientide teenindamist. Ettevõtte jätkusuutlikuse ja

konkurentsivõime seisukohalt on tootlikkus ja tööviljakus ning innovatsiooniprotsessi kiirendamine

äärmiselt olulised. Tootmise või müügi edendamiseks mõeldud abiseadme või –tegevuse

kasutuselevõtt tagab toote parema kvaliteedi ja tõhususe [1, pp. 17-18].

Ülesande püstitus tuleb ettevõtte osaühing Varson Pärnu poolt, kelle tegevusvaldkonnad on

põllumajanduslike tagavaraosade müük (laagrid, ketid, ketirattad, rihmad, rihmarattad jne.),

hüdraulika komponentide müük ja hooldus. Samuti kuulub ettevõtte müügiartiklite hulka

pindkarastatud kalibreeritud ümarmaterjal, mida kasutatakse n-ö sõrme materjalina liigendsõlmedes

(Sele 1.).

Sele 1. Liigendsõrm raskeveokites

5

Varson Pärnu on üks kolmest osakonnast Tallinna ja Tartu omade kõrval, kes samuti müüvad antud

materjali, kuid tükeldamine ja pakkimine toimub Pärnu esinduses. Selletõttu on suurenenud ka

müügimahud ja endine käsitsi lõikamise meetod ei suuda enam mahte täita.

Antud töös keskendutakse ainult kalibreeritud pindkarastatud materjali lõikamisele, kuid antud

seadmega saab lõigata ka teisi ümarmaterjale. Pindkarastatud lineaarvõll on ettevõtte sortimendis

2011. a algusest, ning mille müük on kasvanud pea iga aastaga 1,5 korda (Sele 2). Projekteeritav

seade peaks vähendama suurenenud nõudluse kasvuga kaasnevat rasket ja aeganõudvat lõikamist.

Sele 2. Aastane müügimaht, tonnides.

Töö on jagatud järgnevateks osadeks:

1. Sissejuhatus

2. Analoogsete toodete võrdlus ja analüüs

3. Konstruktsiooni kirjeldus ja lõikeseadme komponentide valik

4. Tugevusarvutused kriitilistele komponentidele

5. Majanduslik osa – omahinna kalkulatsioon

6. Tööohutus

7. Kokkuvõte

3,12

5,66

7,85 8,10

2,06

2011 2012 2013 2014 2015 1 KVART

Ko

gus,

t

6

1. TURUL OLEVATE TOODETE VÕRDLUS

Turul pakutavate toodete valikus on võimalik leida palju erinevaid alternatiivseid lõikeseadmeid

projekteeritavale. Kuna toormaterjal on pindkarastatud 60 ± 2 HRC ei ole võimeline lint- ega

ketassaag antud materjali lõikama. Selles peatükis võrreldakse ja kaalutakse erinevate lõikeriistade

otstarbelikkust, kasutusmugavust ja hinda oma seadmega.

1. Käsitsi lõikamine:

Kõige lihtsam ja odavam viis antud materjali tükeldamiseks on kasutada elektrilist nurklihvijat.

Selletõttu on ka hetkel kasutusel MILWAUKEE kahekäeline nurklihvija [2] (Sele 3).

Eelised:

odav

Puudused:

aeganõudev

keeruline lõigata pikka ja suure läbimõõduga

toorikut

kõrgenenud vigastuse oht

Sele 3. Milwaukee nurklihvija AG21-230

Tabel 1

Milwaukee nurklihvija spetsifikatsioon

Võimsus, W 2200

Lõikeketta läbimõõt, mm 230

Koormuseta pöördesagedus, p/min 6600

Lõikesügavus, mm 68

Mass, kg 5,1

Hind, € 189

7

2. Labori täpislõikeseade:

Teisena ja kallima variandina on võimalik soetada labori töödeks mõeldud abrasiivlõikeseade (Sele

4) [3]. Antud seade on eeskätt mõeldud labori töödes kasutatavate materjalide lõikamiseks.

Eelised:

täpne ja puhas lõikepind

vesijahutus, mis pikendab lõikeketta eluiga

Puudused:

võimaldab lõigata maksimaalselt 110 mm läbimõõduga

toorikut (vajalik maksimaalne 120 mm)

seadmele on vaja ehitada mõlemale poole lisaraam

pikema lati toetamiseks

Tabel 2

Extec Labcut 350F karakteristikud

Võimsus, W 3800

Lõikeketta läbimõõt, mm kuni 350

Pöördesagedus, p/min 1000-4000

Maksimaalne tooriku läbimõõt, mm 110 ( 305 ketta puhul)

Mass, kg 225

Hind, € ~25 000

Sele 4. Extec Labcut 350F

8

2. LÕIKESEADME KONSTRUKTSIOONI KIRJELDUS JA

KOMPONENTIDE VALIK

Käesolevas peatükis antakse ülevaade lõikeseadme tööst ja ülesehitusest. Millised komponendid

valitakse ja kuidas need seadmes tööle hakkavad. Lõikeseade koosneb kokku viiest alamkoostust,

mis on järgnevates peatükkides lahti seletatud. Konstruktsiooni kinemaatikast annab ülevaate

kinemaatiline skeem (Sele 5.). Positsioonidel 1-6 asuvad järgnevad komponendid: 1) elektrimootor

2) tigureduktor 3) laagripukk 4) isetsentreeruv kolmepakiline padrun 5) lõikepea 6) liigutavad

tugirullid.

Sele 5. Kinemaatiline skeem

2.1. Hetkemeetod lõikamisel

Hetkel toimub materjali tükeldamine käsitsi ja ilma spetsiaalse lõikealuse või rakistuseta. Vastava

läbimõõduga toorik veetakse laost välja ja märgitakse ümberingi joon, mis pidi tööline nurklihvijaga

pikkuse välja lõikab. Suurematel läbimõõtudel (>40 mm) on vajalik materjali vahepealne pööramine,

kuna suurenenud lõikepind ketta ja materjali vahel tekitab hõõrdumist ja sellest tulenevalt materjali

kuumenemist ja liigkarastumist. Otspinna karastumine ei ole edaspidisel lõikamisel ega töötlemisel

hea, kuna raskendab materjali lõikeomadusi. Samuti ummistub lõikeketas ja tema lõikevõime

väheneb drastiliselt.

Kõik kirjeldatud takistused teevad lõikemise raskeks ja aeganõudvaks. Läbimõõdu suurenemisega

50mm 70mm peale suureneb lõikamiseaeg ~2 korda. Järgnev normeerimise tabel (Tabel 3) annab

9

ülevaate materjali lõikamisele ja lõikamiseks ettevalmistamisele kuluva aja. Lõikamist sooritab üks

tööline.

Tabel 3

Aegade normeerimine

Läbimõõt Ø, mm Kuluv aeg, min

30 4

40 6

50 8

60 11

70 15

80 20

90 29

2.2. Elektrimootor ja reduktor

Elektrimootor ja reduktor valitakse põhinedes etteantud pöörlemissagedusele 𝑛2 = 20 ± 3 𝑝/𝑚𝑖𝑛.

Samuti on oluliseks antud komponentide kaal ja kabariitmõõtmed. Kuna seadme kinnituspakid

peavad olema liigutatavad üles-alla, ei tohiks olla reduktori ja elektrimootori seeria liiga suur. Leian

algselt valitud komponentide sobivuse, milleks on tootjalt Motovario NMRV-050 [4] tüüpi

tigureduktori, millele kinnitub elektrimootor 71C6 B5 flantsiga. Elektrimootori nominaalne

pöörlemissagedus 𝑛1 = 880 𝑝/𝑚𝑖𝑛, tigureduktori ülekandearv on 𝑖 = 50.

1. Kontrollin valitud komponentide sobivust valemiga (1) [5, p. 299].

𝑖 =𝑛1

𝑛2→ 𝑛2 =

𝑛1

𝑖=

880

50≅ 18 𝑝/𝑚𝑖𝑛 (1)

Valitud tigureduktor ja elektrimootor tagavad lubatud pöörlemissageduse.

2. Leian maksimaalsete tingimuste juures laagris tekkiva hõõrdemomendi 𝑀ℎ [𝑁𝑚𝑚] (2)

[6, p. 385]:

Maksimaalne tingimus on 120 mm läbimõõduga 6 meetrine terasvõll kogumassiga 532 kg.

𝑀ℎ = 𝐹𝑟𝑓𝑟 = 653 ∗ 17,5 ∗ 0,002 ≈ 23 𝑁𝑚𝑚 (2)

10

kus 𝑄 − 𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑙𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑙𝑑𝑢𝑣 𝑘𝑜𝑜𝑟𝑚𝑢𝑠 𝑁 (3);

𝑟 − 𝑣õ𝑙𝑙𝑖 𝑟𝑎𝑎𝑑𝑖𝑢𝑠 𝑚𝑚;

𝑓𝑟 − 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑡𝑠𝑒𝑒𝑟𝑖𝑡𝑢𝑑 ℎõõ𝑟𝑑𝑒𝑡𝑒𝑔𝑢𝑟 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑎𝑙𝑢𝑢𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑠 (𝑘𝑜𝑔𝑒𝑚𝑢𝑠𝑙𝑖𝑘).

3. Laagrile avalduv koormus 𝐹 [𝑁] on leitav valemiga (3) [5, p. 36]:

𝐹 =

𝑚 ∗ 𝑔

8=

532 ∗ 9,81

8= 653 𝑁

(3)

kus 𝑚 − 𝑡𝑜𝑜𝑟𝑖𝑘𝑢 𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑘𝑔;

𝑔 − 𝑟𝑎𝑠𝑘𝑢𝑠𝑘𝑖𝑖𝑟𝑒𝑛𝑑𝑢𝑠 𝑚

𝑠2.

Võlli pöörlema ajamiseks on vaja ületada kõikide tugilaagrite hõõrdemoment. Kaheksa tugilaagri

hõõrdemoment on leitav järgnevalt:

𝑀 = 8 ∗ 𝑀ℎ = 8 ∗ 228 = 1824 𝑁𝑚𝑚

Reduktori väljavõtu võllist tulev moment on arvutatav, kuna elektrimootori nominaalne

väändemoment (Tabel 5) on 𝑀1 = 4 𝑁𝑚, siis vastavalt jõumomendile ülekandes [5, p. 37] leiame

väljundvõllist saadava momendi 𝑀2 [𝑁𝑚] valemiga (4).

𝑀2 = 𝑖 ∗ 𝑀1 ∗ 𝜇 = 50 ∗ 4 ∗ 0,64 = 128 𝑁𝑚 (4)

kus 𝜇 − 𝑡𝑖𝑔𝑢𝑟𝑒𝑑𝑢𝑘𝑡𝑜𝑟𝑖 𝑘𝑎𝑠𝑢𝑡𝑒𝑔𝑢𝑟 [4].

Tabel 3

Tigureduktori spetsifikatsioon

Tabel 4

Ülekande suhe 1:50

Väljundvõll, mm Ø25

Maksimaalne väändemoment, Nm 88

Gabariit mõõtmed (L x P x K), mm 137 x 254 x 188

Mass, kg 3,7

Sele 6. Tigureduktor NMRV-050

11

Elektrimootori spetsifikatsioon

Võimsus, kW 0,37

Nominaalne pöörlemissagedus,

p/min 880

Väljundvõll, mm 14 mm

Nominaalne väändemoment, Nm 4

Toitevool, V 400

Gabariit mõõtmed (L x P x K), mm 80 x 207 x 157

Mass, kg 6,8

2.3. Tugirullid

Toorikut toetavad lineaarsiinidel liigutatavad tugirullide paarid. Tugirullid koosnevad kahe tugiplaadi

vahel olevast sfäärilisest laagrist 1726307-2RS1 [7], mis on paigaldatud treitud võllile istuga H6/j6.

Laagri vahetatavus tagatakse eemaldatava võllimutriga KM6 Nylock, mis on iselukustuv. Antud

tugirulle on projekteeritud 4 paari. Rullide puhul on oluline, et nad peaksid vastu projekteeritavatele

režiimidele.

Sele 8. Tugirulli eskiis

1. Arvutan valitud laagri eluea 𝐿10ℎ [ℎ] (5) antud parameetrite juures [8, p. 48]:

𝐿10ℎ = 𝑎1𝑎23

106

60𝑛(

𝐶

𝐹)

𝑚

= 1 ∗ 0,75 ∗106

60 ∗ 18∗ (

33200

652)

3

= 91687255 ℎ (5)

kus 𝑎1 − 𝑡õ𝑟𝑔𝑒𝑡𝑒 𝑡õ𝑒𝑛ä𝑜𝑠𝑢𝑠𝑡 𝑎𝑟𝑣𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑎𝑣 𝑡𝑒𝑔𝑢𝑟. 𝐿𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖 𝑡õ𝑟𝑔𝑒𝑡𝑒𝑡𝑎 𝑡öö𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠𝑒𝑙 𝑎1 = 1;

𝑎23 − 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑙𝑖 𝑘𝑣𝑎𝑙𝑖𝑡𝑒𝑒𝑡𝑖 𝑗𝑎 𝑒𝑘𝑠𝑝𝑙𝑢𝑎𝑡𝑎𝑡𝑠𝑖𝑜𝑜𝑛𝑖𝑡𝑖𝑛𝑔𝑖𝑚𝑢𝑠𝑖 𝑎𝑟𝑣𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑎𝑣 𝑡𝑒𝑔𝑢𝑟. 𝑇𝑎𝑣𝑎𝑙𝑖𝑠𝑡𝑒

𝑡öö𝑡𝑖𝑛𝑔𝑖𝑚𝑢𝑠𝑡𝑒 𝑘𝑜𝑟𝑟𝑎𝑙 𝑣õ𝑒𝑡𝑎𝑘𝑠𝑒 𝑘𝑢𝑢𝑙𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑡𝑒 𝑗𝑎𝑜𝑘𝑠 𝑎23 = 0,7 … 0,8;

Sele 7. Elektrimootor 71C6

12

𝑛 − 𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖 𝑝öö𝑟𝑙𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒𝑑𝑢𝑠 𝑝/ min (𝑣𝑡. 𝑝𝑡. 2.3) ;

𝐶 − 𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖 𝑑ü𝑛𝑎𝑎𝑚𝑖𝑙𝑖𝑛𝑒 𝑘𝑜𝑜𝑟𝑚𝑢𝑠 𝑁;

𝐹 − 𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑙𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑙𝑑𝑢𝑣 𝑘𝑜𝑜𝑟𝑚𝑢𝑠 𝑁;

𝑚 − 𝑎𝑠𝑡𝑚𝑒𝑛ä𝑖𝑡𝑎𝑗𝑎. 𝑚 = 3 𝑘𝑢𝑢𝑙𝑙𝑎𝑎𝑔𝑟𝑖𝑡𝑒 𝑝𝑢ℎ𝑢𝑙.

Arvutuse tulemus näitab, et algselt valitud laager sobib.

2.4. Tugirullide lineaarsiinid

Kõik liugeelemendid (võllid, siinid, liugurid) valin SKF-i kataloogist Linear Motion Standard Range

[9].

Tugilaagrid asetsevad paaril lineaarsiinidel, mis on liigutatavad kogu lõikeraami pikkuses.

Lineaarsiinideks on valitud 20mm läbimõõduga võllid LJM20x6000EESC6 [9, p. 49]. Siinidele

asetsevad lõhikuga lineaarlaagripukad LUCF 20-2LS [9, p. 40], millele on poltliitega kinnitatud

tugirullid. Laagripukkades kasutan LBCF 20 A-2LS [9, p. 38] tüüpi ise seaduvaid kuullaagreid

Lineaarvõllid kinnitatakse poltliitega tugedele LRCB 20 [9, p. 44], mis tagavad lõhikuga

lineaarlaagrite kasutamise.

Sele 9. Lineaarvõll koos lineaarlaagripukaga

Kuna antud siinidele langeb kogu lõigatava materjali raskus, siis kontrollin võllide läbipainet kõige

kriitilisemas punktis (Sele 9). Lineaarvõllid on valmistatud C45E+QT EN 10083 terasest, mille

lubatud piirpinge staatilise koormuse korral 𝜎𝑙𝑖𝑚 = 700 𝑁/𝑚𝑚2 [5, p. 44].

1. Leian võlli läbipainde paindepinge 𝜎𝑏 [𝑀𝑃𝑎] (6) ja 𝑓 [𝑚𝑚] (7) ühtlase koormuse puhul

mõlemast otsast kinnitatud talal [5, p. 47].

13

Sele 10. Lineaarvõllid

𝜎𝑏 =𝑀𝑏

𝑊=

55350

785= 70

𝑁

𝑚𝑚2 (6)

𝑓 =

𝐹 ∗ 𝑙3

192 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼=

656 ∗ 6753

192 ∗ 21000 ∗ 7854= 0,63 𝑚𝑚

(7)

kus 𝑀𝑏 − 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑑𝑒𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑁

𝑚𝑚;

𝑊 − 𝑟𝑖𝑠𝑡𝑙õ𝑖𝑘𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑔𝑣𝑎𝑠𝑡𝑢𝑝𝑎𝑛𝑢𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑚3;

𝐹 − 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑑𝑒𝑗õ𝑢𝑑 𝑁;

𝐸 − 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑠𝑢𝑠𝑚𝑜𝑜𝑑𝑢𝑙𝑁

𝑚𝑚2, 𝑎𝑛𝑡𝑢𝑑 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑎𝑟𝑠𝑖𝑖𝑛𝑖𝑙 𝐸 = 21000;

𝐼 − 𝑡𝑒𝑙𝑔𝑖𝑛𝑒𝑟𝑡𝑠𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑚4.

𝑙 − 𝑣ä𝑙𝑗𝑎𝑢𝑙𝑎𝑡𝑢𝑣𝑎 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑘𝑘𝑢𝑠 𝑚𝑚.

2. Leian tala paindemomendi 𝑀𝑏 [ 𝑁

𝑚𝑚] valemiga (8):

𝑀𝑏 =

𝐹 ∗ 𝑙

8=

656 ∗ 675

8= 55350

𝑁

𝑚𝑚

(8)

Talale koondatud maksimaalne koormus 𝐹 [𝑁] on leitav valemiga (3):

𝐹 = 𝑚 ∗ 𝑔 = 535 ∗ 9,81 = 5248 𝑁

kus 𝑚 − 𝑡𝑎𝑙𝑎𝑙𝑒 𝑟𝑎𝑘𝑒𝑛𝑑𝑎𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑘𝑔;

𝑔 − 𝑟𝑎𝑠𝑘𝑢𝑠𝑘𝑖𝑖𝑟𝑒𝑛𝑑𝑢𝑠 9,81𝑚

𝑠2.

Kuna talale avaldatav koormus jaguneb nelja tugirulli paari vahel ära ja lineaarsiine on samuti kaks,

siis ühele siinile langev maksimaalne koormus on 5248 𝑁

8= 656 𝑁.

14

3. Leian tala ristlõike telgvastupanumomendi 𝑊 [𝑚𝑚3] (9) [5, p. 49]:

𝑊 =

𝜋 ∗ 𝑑3

32=

𝜋 ∗ 203

32= 785 𝑚𝑚3

(9)

kus 𝑑 − 𝑣õ𝑙𝑙𝑖 𝑙ä𝑏𝑖𝑚õõ𝑡 𝑚𝑚.

4. Leian tala telginertsmomendi 𝐼 [𝑚𝑚4] valemi (10) abil:

𝐼 =

𝜋 ∗ 𝑑4

64=

𝜋 ∗ 204

64= 7854 𝑚𝑚4

(10)

Lineaarvõllid kannatavad antava koormuse all töötada (lubatud piirpinge 𝜎𝑙𝑖𝑚 ≫ 𝜎𝑏) ja läbipaine 𝑓

on maksimaalsete tingimuste korral peaaegu minimaalne, mis tagab tugirullide kindla toe.

2.5. Jõuülekande juhtsiinid

Kuna projekteeritaval seadmel on statsionaarsed tugirullid, siis peab kinnituspeaks olev 3 pakiline

padrun SCHUNK ROTA-G 200 62Z [10] olema üles-alla liigutatav vastavalt lõigatavale diameetrile.

Diameeter varieerub 30-120 mm vahel. Sellest tulenevalt on järgnev koost (Sele 10) asetatud kahele

lineaarvõllile LJM25EESCM10x25, mida mööda liiguvad neli lineaarjuhikut LUHR 25 PB [9, p. 22].

Sele 11. Siinid ja juhikpuksid koos ülekandega

15

Kinnitus koostu liigutatakse üles-alla trapetsjuhiku abil. Trapetsjuhik koosneb trapetskruvist RTS

20x4 RH DIN 103, millesse on töödeldud lukustusrõnga soon ja kinnitusots ning kahest trapetsmutrist

SKM 20x4 DIN 103, mis on keevisliitega kinnitatud plaadi külge ja see omakorda kinnitatakse

poltliitega reduktori külge (Sele 11).

Sele 12. Trapetsjuht plaat

Trapetsvõlli ajab käsitsi ringi käsiratas BN 14075 läbimõõduga 𝐷1 = 00 𝑚𝑚 (Sele 12). Käsiratas

kinnitatakse istuga 𝐷 = ∅10 𝐻7/𝑚6 trapetsvõlli külge.

Sele 13. Käsiratas

Lõigatava materjali diameetri varieerumisest tulenevalt muutuv tsentrikoht on seadistatav käsiratta

pööramisest ja sellest tulenevalt jõuülekande liigutamisest üles-alla. Täiskäigu tegemiseks peab

käsiratast pöörama 𝑛 [𝑝öö𝑟𝑒𝑡], mille leiame järgnevalt:

𝑛 =𝐿

𝑝=

(120 − 30)/2

4= 11,25 𝑝öö𝑟𝑒𝑡

kus 𝐿 − 𝑡𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑡𝑒 𝑣𝑎ℎ𝑒 30 − 120 𝑚𝑚 𝑣𝑎ℎ𝑒𝑙;

𝑝 − 𝑡𝑟𝑎𝑝𝑒𝑡𝑠𝑣õ𝑙𝑙𝑖 𝑅𝑇𝑆 20𝑥4 𝑠𝑎𝑚𝑚.

16

Jõuülekande liigutamiseks on vaja rakendada trapetsvõllile moment 𝑀𝑡õ𝑠𝑡𝑒 [𝑁𝑚] (11) [11, pp. 211-

212]. Moment arvutatakse ainult tõstele, kuna langetamisel on vajaminev moment väiksem.

𝑀𝑡õ𝑠𝑡𝑒 =𝐹𝑑𝑚

2(

𝑙 + 𝜋𝜇𝑑𝑚1

𝑐𝑜𝑠 𝛼

𝜋𝑑𝑚 + 𝜇𝑙1

𝑐𝑜𝑠 𝛼

) =451 ∗ 18

2(

4 + 𝜋 ∗ 0,2 ∗ 18 ∗1

𝑐𝑜𝑠 15

𝜋 ∗ 18 + 0,2 ∗ 4 ∗1

𝑐𝑜𝑠 15

) =

= 1144 𝑁𝑚𝑚 ≈ 1,2 𝑁𝑚

(11)

kus 𝑑𝑚 − 𝑡𝑟𝑎𝑝𝑒𝑡𝑠𝑘𝑒𝑒𝑟𝑚𝑒 𝑇𝑟 20𝑥4 𝑘𝑒𝑠𝑘𝑙ä𝑏𝑖𝑚õõ𝑡 [5, p. 247];

𝛼 − 𝑝𝑜𝑜𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑖𝑖𝑙𝑖𝑛𝑢𝑟𝑘𝑎 30°/2 ;

𝑙 − 𝑡𝑟𝑎𝑝𝑒𝑡𝑠𝑣õ𝑙𝑙𝑖 𝑅𝑇𝑆 20𝑥4 𝑠𝑎𝑚𝑚;

𝜇 − ℎõõ𝑟𝑑𝑒𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑡𝑠𝑒𝑛𝑡 (𝑡𝑒𝑟𝑎𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑎𝑠)⁄ 0,2 [5, p. 41].

Trapetsülekandele rakendatav jõud 𝐹 [𝑁] on leitav valemi (3) abil:

𝐹 = 𝑚𝑔 = 46 ∗ 9,81 = 451 𝑁

2.6. Lõikeseade

Lõikeseadmeks valitakse varem soetatud Hitachi CC14SFS [12] 350mm lõikekettaga statsionaarset

ketaslõikurit, millelt eemaldatakse lõikeseade ja kinnitatakse projekteeritava lõikeraami külge

keevisliitega. Antud lõikepea lubab suuremat lõikekiirust (80m/s – 350mm ketta puhul), millest

tulenevalt väheneb materjali lõikamiseks kuluv aeg. Lõikeseade on kompaktne ning kergesti

kasutatav.

Tabel 5

Hitachi CC14SFS spetsifikatsioon

Võimsus, W 2000

Nominaalne pöördesagedus p/min 3800

Mass, kg 16,5

Sele 14. Hitachi CC14SF ketaslõikur

17

Lõikeseade Hitachi CC14SFS on liigutatav kogu lõikeraami pikkuses (Sele 4). Raamile on poltliitega

paigaldatud kolm 2000 mm pikkusega lineaarsiini LLTHR30E0 (Sele 14) [9] ja lineaarjuhikuteks on

kaks madala profilli ja laia alusega LLTHC30LAT0P5 [9].

Sele 15. Lineaarjuhik ja juhikusiin

Lõikepea kinnitamiseks kasutatakse Zimmer Groupi poolt toodetud käsikiirkinnitit HK3001A (Sele

15) [13], mis on mõeldud lineaarjuhikute fikseerimiseks. Kinnitusseade kinnitub lõikepea alusplaadi

külge ja piirdub kahe lineaarjuhikuga LLTHC30LAT0P5. Kinnitusjõud 𝐹 = 2000 𝑁 ja

kinnitamiseks vajalik moment käepidemele 𝑀 = 15 𝑁𝑚.

Sele 16. Kinnitusklambri HK3001A asendid

18

3. KRIITILISTE KOMPONENTIDE TUGEVUSARVUTUSED

3.1. Spindli konsool tala arvutus

Spindlile, mille külge kinnitub kolme pakiline isetsentreeruv padrun, osutatakse paindepinget.

Paindepinge puhul tekivad nii tõmbe- kui ka survepinged. Maksimaalne pinge arvutatavas võllis, ei

tohi ületada lubatud maksimaalset paindepinget 𝜎𝑙𝑖𝑚 = 500 𝑁/𝑚𝑚2 [5, p. 44]. Spindli

valmistamiseks kasutatakse materjali kvaliteetset mittelegeerterast S355JR EN10025.

1. Leian spindli paindepinge 𝜎𝑏 [𝑁

𝑚𝑚2] (6) ühest otsast

kinnitatud ühtlase koormusega tala arvutusel [5, p.

47]:

𝜎𝑏 =𝑀𝑏

𝑊=

4429

1534= 2,9

𝑁

𝑚𝑚2

kus 𝑀𝑏 − 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑑𝑒𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑁

𝑚𝑚;

𝑊 − 𝑟𝑖𝑠𝑡𝑙õ𝑖𝑘𝑒 𝑡𝑒𝑙𝑔𝑣𝑎𝑠𝑡𝑢𝑝𝑎𝑛𝑢𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑚3.

2. Leian spindli paindemomendi 𝑀𝑏 [ 𝑁

𝑚𝑚] valemiga

(12):

𝑀𝑏 =

𝐹 ∗ 𝑙

2=

294,3 ∗ 30,1

2= 4429

𝑁

𝑚𝑚

(12)

kus 𝐹 − 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑑𝑒𝑗õ𝑢𝑑 𝑁;

𝑙 − 𝑣ä𝑙𝑗𝑎𝑢𝑙𝑎𝑡𝑢𝑣𝑎 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑘𝑘𝑢𝑠 𝑚𝑚.

Spindlile koondatud koormus 𝐹 [𝑁] on leitav valemiga (3):

𝐹 = 𝑚 ∗ 𝑔 = 30 ∗ 9,81 = 294,3 𝑁

3. Leian spindli ristlõike telgvastupanumomendi 𝑊 [𝑚𝑚3] (9) [5, p. 49]:

𝑊 =𝜋 ∗ 𝑑3

32=

𝜋 ∗ 253

32= 1534 𝑚𝑚3

Sele 17. Spindli eskiis

19

kus 𝑑 − 𝑠𝑝𝑖𝑛𝑑𝑙𝑖 𝑙ä𝑏𝑖𝑚õõ𝑡 𝑚𝑚.

Spindlile osutatav paindepinge 𝜎𝑏 on marginaalselt väike võrreldes materjalile lubatud staatilise

paindepingega 𝜎𝑙𝑖𝑚.

3.2. Raami kontrollarvutus läbipaindele

Raam on keeviskoost, milles on kasutatud kolme erinevat tüüpi terasprofiile [5, pp. 166,169]: 1)

ruudukujuline kuumvaltsoru, 2) võrdkülgne nurkprofiil, kuumvaltsitud, 3) ristkülikukujuline

kuumvaltstoru.

Kõik profiilid on valmistatud terasest S235JR EN 10025-2.

Sele 18. Raamis kasutatavad profiili

Raamil teen tugevusarvutuse läbipaindele, et kontrollida raami vastupidavust maksimaalse koorma

all. Raami kesk talad (Sele 17, profiil nr. 2), mida on konstruktsiooni peale kokku 5 tk jagavad antud

koormuse ühtlaselt üksteise vahel. Lihtsustatult arvutan läbipainde kinnitatud mõlemast otsast

koondatud koormusega talale, mis on ekstreemsem olukord kui reaalselt, kuid tagab konstruktsiooni

kindla vastupidavuse. Raamile avaldatav koormus on summa maksimaalsest lõigatavast toorikust

massiga 𝑚 = 530 𝑘𝑔 ja koostu tugilineaar (joonis LT01.03.00) massist 𝑚 = 95 𝑘𝑔.

20

Sele 19. Raamile avalduvad jõud

1. Leian ühele toele avaldatava jõu 𝐹 [𝑁] valemiga (3):

𝐹 =𝑚 ∗ 𝑔

5=

(530 + 95) ∗ 9,81

5≈ 1227 𝑁

2. Leian tala läbipainde 𝑓 [𝑚𝑚] (7) ja paindepinge 𝜎𝑏 [𝑀𝑃𝑎] (6) ühtlase koormuse puhul

mõlemast otsast kinnitatud talal:

𝜎𝑏 =𝑀𝑏

𝑊=

49080

5430= 9

𝑁

𝑚𝑚2

𝑓 =𝐹 ∗ 𝑙3

192 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼=

1227 ∗ 3203

192 ∗ 21000 ∗ 1360000= 0,07 𝑚𝑚

3. Leian tala paindemomendi 𝑀𝑏 [ 𝑁

𝑚𝑚] (8):

𝑀𝑏 =𝐹 ∗ 320

8=

1227 ∗ 320

8= 49080

𝑁

𝑚𝑚

4. Leian tala ristlõike telgvastupanumomendid 𝑊𝑥 [𝑚𝑚3] x-x teljel (Sele 17, joonis 2) [5, p. 169]:

𝑊𝑥 = 5,43 𝑐𝑚3 = 5430 𝑚𝑚3

5. Leian tala telginertsmomendi 𝐼𝑥 [𝑚𝑚4] abil:

𝐼𝑥 = 13,6 𝑐𝑚4 = 1360000 𝑚𝑚4

21

3.3. Raami tala keevise kontrollarvutus

Kuna lõikeseadme raam valmistatakse keeviskonstruktsioonist, tuleb leida

minimaalne keevisõmbluse kõrgus ℎ [𝑚𝑚] (Sele 20) kui lubatud

nihkepinge on limiteeritud 𝜏 = 70 𝑁/𝑚𝑚2, mis tagaks konstruktsiooni

püsimise maksimaalse koormuse all. Konstruktsiooni keevitamiseks

kasutatakse MIG/MAG tüüpi keevitusseadet ESAB Caddy C200i [14] ja

kaitsegaasi AGA MIX 20 [15].

Sele 21. Keevitatava tala sketš

1. Leian esmase nihkepinge 𝜏1 [𝑁

𝑚𝑚2] valemiga (13) [11, p. 291]:

kus 𝐹 − 𝑡𝑎𝑙𝑎𝑙𝑒 𝑟𝑎𝑘𝑒𝑛𝑑𝑎𝑡𝑎𝑣 𝑗õ𝑢𝑑 𝑁;

𝐴 − 𝑘𝑒𝑒𝑣𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑟𝑖𝑠𝑡𝑙õ𝑖𝑘𝑒𝑝𝑖𝑛𝑑𝑎𝑙𝑎 𝑚𝑚2.

Keevise ristlõike pindala on leitav järgneva valemiga (14), valemis jääb tundmatuks keevisõmbluse

kõrgus 𝑡 [𝑚𝑚]:

𝐴 = 2 ∗ 𝑏 ∗ 𝑡 = 2 ∗ 30 ∗ 𝑡 = 60𝑡 𝑚𝑚2

(14)

kus 𝑏 − 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑙𝑎𝑖𝑢𝑠 (𝑣𝑡. 𝑆𝑒𝑙𝑒 18 𝑗𝑜𝑜𝑛𝑖𝑠 2) 𝑚𝑚.

2. Leian talale mõjuva paindejõu 𝜎𝑝 [𝑁

𝑚𝑚2] (15), mis leitakse ülemises keevises kuna sellele

keevisõmblusele langeb suurem moment kui alumisele:

𝜏1 =

𝐹

𝐴=

1200

60𝑡=

20

𝑡

𝑁

𝑚𝑚2

(13)

Sele 20. Keevisõmbluse

ristlõige

22

𝜎𝑝 =𝑀𝑏𝑦

𝐼=

1200 ∗ 160 ∗ 25

37500𝑡=

128

𝑡

𝑁

𝑚𝑚2 (15)

kus 𝑀𝑏 − 𝑡𝑎𝑙𝑎𝑙𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑙𝑑𝑢𝑣 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑁𝑚𝑚;

𝐼 − 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑡𝑠𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑚4;

𝑦 − 𝑘𝑒𝑒𝑣𝑖𝑠𝑒 𝑘𝑎𝑢𝑔𝑢𝑠 𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑘𝑒𝑠𝑘𝑡𝑒𝑙𝑗𝑒𝑠𝑡 (𝑣𝑡. 𝑆𝑒𝑙𝑒 20 𝑗𝑜𝑜𝑛𝑖𝑠 2. ) 𝑚𝑚.

Ülemise keevisõmbluse inertsmoment x-x telje suhtes, mis läbib raskuskeset on (𝑏𝑡3 12)⁄ .

Inertsmoment 𝐼𝑥𝑥 [𝑚𝑚4], mis nihkub kahe keevisõmbluse raskuskeskmesse on leitav järgneva

paralleelse telje teoreemist tuletatud valemiga (16) [11, p. 291]:

𝐼𝑥𝑥 = 𝑏𝑡3

12+ 𝑏𝑡 (

𝑑

2)

2

(16)

Kuna suurus 𝑡 on võrreldes profiili mõõtudega (50x30) väike eiratakse see valemist:

𝐼𝑥𝑥 = 𝑏𝑡 (𝑑2

4)

kuna keevisõmblusi on kokku kaks, siis valem (17) avaldub järgnevalt

𝐼 = 2𝐼𝑥𝑥 = 𝑡 (𝑏𝑑2

2) = 𝑡 (

30 ∗ 502

2) = 37500𝑡 𝑚𝑚4 (17)

3. Maksimaalne lubatud nihkepinge 𝜏 [𝑁 𝑚𝑚2]⁄ (18) keevisõmbluses:

𝜏 = √(

𝜎𝑏

2)

2

+ (𝜏1)2 = √(128

2𝑡)

2

+ (20

𝑡)

2

= √16384

4𝑡2+

400

𝑡2= √

17984

4𝑡2

=67

𝑡 𝑁 𝑚𝑚2⁄

(18)

4. Leian minimaalse keevisõmbluse kõrguse ℎ [𝑚𝑚] (19):

ℎ =𝑡

0,707=

0,96

0,707= 1,35 𝑚𝑚 → 2 𝑚𝑚

𝜏𝑙𝑢𝑏 = 𝜏 →67

𝑡= 70 → 𝑡 = 0,96 (𝑚𝑚)

(19)

Minimaalne lubatud keevisõmbluse kõrgus on 2 mm. Kuna tala keevitatakse mõlemast otsast

on antud õmbluse kaateti kõrgus piisavalt suure varuteguriga.

23

3.4. Raami fikseerimine aluspinda

Sele 22. Betooniankru kinnitusava

Lõikeseadme kinnitamiseks alusbetooni on puuritud raami risttugedesse avad (Sele. 22) , millest

läbistatakse betooni ankrud FIXII 16x125/30 [16]. Ankrud on elektritsingitud ja ankru

väljatõmbejõud on maksimaalse paigaldussügavuse korral 19,2 kN. Raami kinnitamine tagab selle

jäikuse ja statsionaarsuse, kui tõstetakse ja eemaldatakse seadmelt raskeid toorikuid. Kinnitamiseks

tuleb betooni puurida minimaalselt 95mm sügavine ava.

24

4. MAJANDUSLIK OSA

Järgnevas peatükis leian projekteeritava seadme omahinna. Seadme omahind koosneb suuresti

komponentide ja materjali maksumusest. Projekteerimise hind jäetakse toote hinnast välja, kuna töö

tehti täielikult lõputöö raames. Seade valmistatakse ettevõttes kohapeal ning kõik keevitus ja

monteerimistööd on oma tööjõu teha. Ettevõte ostab sisse vajaminevate komponentide

plasmalõikuse, treitööd, kinnitustarvikud (poldid, mutrid, seibid jne). Kuna seade on omakasutuseks,

ei ole tarvis leida realiseerimishinda ega edasimüügihinda.

4.1. Vajalike materjalide kulu

Materjali maksumuse arvutan kilogrammi hinnaga (Tabel 6). Materjali tarnin ettevõttest Elme Metall

[17].

Tabel 6

Materjalide kulu koondtabel

Nr. Materjal Materjali

kulu, kg Hind, kg/€ Summa, €

1 Nelikanttoru EN 10219-1 S235JR 30x30x2 57 0,7 39,9

2 Nelikanttoru EN 10219 S235JR 50x30x2 3,7 0,7 2,59

3 Lehtmaterjal S235JR EN 10025-22 s=8 5 0,52 2,6

4 Lehtmaterjal S235JR EN 10025-2 s=5 6 0,52 3,12

6 L EN 10056-1 25x25x3 - S235J0 EN 10025-2 0,7 0,7 0,49

7 Ümarmaterjal S355J2 EN 10025-2 Ø50 6,5 0,76 4,94

8 Karptala DIN 1026-1 50x25 S235J2G3C 70 0,7 49

Kokku 148,9 103

25

4.2. Komponentide maksumus

Komponentide hinnad (Tabel 7) on võetud ettevõtte enda ostuhindadest ja koostööpartnerite poolt

tehtud hinnapakkumistest. Sellega saavutatakse seadme suhteliselt soodne omahind, kuna puudub

edasimüüjatelt tulev juurde hindlus.

Tabel 7

Komponentide hinnad

Nr. Komponent Kogus, tk Hind, € Kokku, €

1 Tigureduktor NMRV050-50+FA flants,

Elektrimootor 71C6 880 p/min 1 220 220

2 Isetsentreeruv kolmepakiline padrun SCHUNK200 1 1500 1500

3 Laagripukk UCFL 202 2 2 4

4 Laagripukk UCF 205 1 2,1 2,1

5 Mutter KM6 Nylock 1 3,8 3,8

6 Mutter KM5 Nylock 1 3 3

7 Taper Lock 1210-25 1 2 2

8 Keevitatav puks MS-1210 1 3,2 3,2

9 Lineaar võll LJM25x500EESC5M10x25 2 50 100

10 Lineaar võll LJM20x6000EESC6 2 175 350

11 Lineaarjuhik LUHR25PB 4 30,36 121,44

12 Lineaarjuhik LUCF20A-2LS 8 49,25 394

13 Pukk LSHS20 4 30,92 123,68

14 Laager LBCF 20 A-2LS 8 29,75 238

15 Lineaarvõlli alus LRCB 20 8 34,55 276,4

16 Profiilsiini juhik LLTHC30LAT0P5 2 52,26 104,52

17 Profiilsiin LLTHR30E0 (2000mm) 3 100 300

18 Stopperrõngas A-20 1 0,06 0,06

19 Trapetsmutter SKM20x4 2 3,9 7,8

20 Trapetsvõll RTS20x4 1 6 6

21 Lineaarsiini pidur HK3001A 1 100 100

26

Tabel 7 järg

Nr. Komponent Kogus, tk Hind, € Kokku, €

22 Käsiratas 100 1 8 8

23 Poldid, mutrid, seibid jne 60

Kokku 56 3928

4.3. Toote omahinna kalkulatsioon

1. Keevitus kulud arvestatakse ca 0,25 €/kg. See sisaldab keevitustarvikute maksumust olenevalt

konstruktsiooni täismassist.

K = 355 ∗ 0,25 = 89€

2. Vajalikud treimis ja plasmalõike tööd ostetakse sisse allhankena. Allhanke hinnad võetakse

seniste koostööpartnerite hinnapakkumiste põhjal:

𝐴 = 250 €

3. Seadme monteerimisel ja keevitamisel töötab üks põhikohaga tööline. Seadme planeeritavaks

valmistamise ajaks muude tööde kõrvalt valitakse 1 kuu. Põhitöölise palgafond 1 kuu jooksul

sisaldab kõiki Eesti Vabariigis käibel olevaid tööjõumakse:

𝑃𝑝𝑎𝑙𝑘 = 1300 €

4. Seadme valmistamise ajal kaasnevad ka ettevõtte üldkulud. Üldkulude alla kuuluvad

kommunaal, rent jne:

Ü𝑘𝑢𝑙𝑢 = 200 €

5. Seadme kogumaksumus kujuneb kõikide komponentide, materjalide ja teenuste

maksumusest:

𝑃𝑚 = 𝐴 + 𝐾 + 𝑃𝑝𝑎𝑙𝑘 + Ü𝑘𝑢𝑙𝑢 + 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑑𝑖𝑑 + 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑙

= 250 + 89 + 3928 + 103 + 1300 + 200 = 5870 €

4.4. Seadme tasuvusaeg

1. Seadme tasuvusaeg 𝑇 [𝑎𝑎𝑠𝑡𝑎] on leitav valemiga (20):

𝑇 =

𝑃𝑚

𝐾𝑎=

5870

12960= 0,45 𝑎𝑎𝑠𝑡𝑎𝑡 → 6 𝑘𝑢𝑢𝑑

(20)

kus 𝑃𝑚 − 𝑠𝑒𝑎𝑑𝑚𝑒 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑢𝑚𝑢𝑠 €;

𝐾𝑎 − 𝑎𝑎𝑠𝑡𝑎𝑛𝑒 𝑘𝑎𝑠𝑢𝑚 𝑢𝑢𝑒 𝑡𝑜𝑜𝑟𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑙𝑖 𝑡𝑎𝑟𝑛𝑖𝑚𝑖𝑠𝑒𝑙 €.

27

Aastane kasum 𝐾𝑎 [€] (21), mis tekib uue toore tellimisel võrreldes praegusega on leitav hetkel

sisseostetava materjali kilohinna ja uue toorme kilohinna vahe 2014. aasta müügikoguse pealt (Sele

2). 2014. aastal müüdi 8,1 tonni pindkarastatud materjali. Hetkel müüdava pindkarastatud materjali

keskmine kilohind on 3,5 €/kg. Uue tarnija käest ostes 6 m pikkusega toorikuid oleks keskmine

kilohind samale materjalile 1,9 €/kg. Kasum on leitav järgnevalt:

𝐾𝑎 = (8100 ∗ 3,5) − (8100 ∗ 1,9) = 12960 € (21)

28

5. TÖÖTERVISHOIU JA TÖÖOHUTUS NÕUDED

Antud peatükis annan ülevaate, kuidas lõikeseadet ohutult kasutada ja milliseid ohutusnõudeid tuleb

järgida seadme kasutamisel.

Seadme kasutamisel kaasnevad üldnõuded:

1. Lõikeseadet võib kasutada ainult abrasiiv lõikeks ettenähtud materjalide lõikamiseks.

Seadmega ei tohi lõigata järgnevaid materjale: plastik, puit

2. Enne seadmega opereerimist tuleb operaatorit instrueerida ja juhendada vastavalt ettekirjutatud

kasutamisjuhendile ja seadusele

3. Vigast või katkist seadet ei tohi opereerida

4. Kahjustatud, mõranenud ega vibreerivaid lõikekettaid ei tohi kasutada

5. Abrasiivtööriistaga töötamisel tuleb kanda isikukaitsevahendeid (prillid, sädemekindlad rõivad,

kuulmiskaitsevahendid)

6. Seadme kasutamisel ei tohi olla pikki ja lahtisi juukseid

7. Seadmele tuleb tagada takistusteta juurdepääs

8. Seade peab olema maandatud

9. Enne lõikamist käivitada tolmu eemaldamise seade.

Töödeldava eseme lõikamine:

1. Enne lõikamise alustamist veenduda, et toorik on kinnitatud seadmesse ja et ei ole lahtisi

kergesti lenduvaid osi

2. Lõikamist võib alustada alles siis, kui ketas on saavutanud maksimaalse kiiruse

3. Lasta lõikeketas aeglaselt töödeldava detailini ja teostada lõikamine kerge vastusurvega

4. Töödeldava eseme väljavõtmine ja uue seadmesse paigutamine on keelatud lõikeketta

pöörlemise ajal

29

KOKKUVÕTE

Puidu- ja masinatööstus on mõlemad Eesti tööstuses olulised harud. Kuna ettevõte kliendibaasis on

aktiivsena mõlema tööstusharu alla kuuluvaid ettevõtteid, siis on oluline, et oleks tagatud kvaliteetne

ja kiire teenindus.

Lõputöö on valminud osaühing Varson Pärnu toel, kelle peamine tegevusala on tööstustarvikute

müük, hüdrauliliste seadmete ja komponentide remont (silindrid, jagajad, pumbad). Projekteeritud

lõikeseade on mõeldud sisseseadeks ettevõtte uude hoonesse.

Käesoleva lõputöö eesmärgiks on projekteerida abrasiivlõikeseade, mis oleks võimeline lõikama kuni

kuue meetri pikkusega ja 30-120 mm läbimõõduga pindkarastatud ümarmaterjali ja samal ajal tagab

lõigatava materjali pöörlemine 20±3 p/min, et saavutada materjali ühtlane lõikamine ja hoida ära

lõikeketta ning materjali ülekuumenemine. Samuti on ette nähtud lõikepea vaba liikumine terve

lõikeseadme pikkuse ulatuses. Seadme vajalikkus tulenes suurenevatest müügimahtudest ja hetkel

puuduvast lõikeseadmest. Kuna käsitsi lõikamine nõuab aja- ja tööjõumahukat ettevalmistust, leidis

ettevõtte, et spetsiaalne lõikeseade antud tööks on oluline.

Töö käigus on väljatoodud projekteeritud seadmes kasutatavad komponendid. Projekteerimise käigus

on arvutatud reduktori ja elektrimootori sobivus seadme opereerimiseks ja muude komponentide

vastavus etteantud parameetritele. Komponentide valiku juures tehti ka tugevus- ja keevitusarvutused

maksimaalsete koormuste korral, et tagada valitud materjalide ja profiilide sobivus.

Neljandas peatükis on väljatoodud majanduslikud näitajad, seadme omahind (5870 €) ja seadme

tasuvusaeg 0,45 aastat (6 kuu). Samuti on välja toodud allhankena tehtavate tööde maksumus, milleks

on plasmalõikamine ja treimine.

Seadme omahind osutus kõrgemaks kui algul planeeritud, kuid seadme tasuvusaeg ja peaaegu 2 korda

odavama toorme tarne, mis kaasneb uue lõikeseadme evitamisega, on piisavad argumendid seadme

elluviimisel.

30

SUMMARY

Timber and machinery industry are both very critical sectors in Estonian market. Since both industries

are presented as active costumers in company’s customer base it is important to ensure swift and

high-quality service.

The current thesis has been compiled on basis of Varson Pärnu OÜ, whose main line of activity is

retail of industrial spare parts and hydraulic components and also maintenance of hydraulic cylinders,

actuators and valves. Designed abrasive cutter is an installation for a new office building.

The aim of this thesis is to design an abrasive cutter which should be capable of cutting a six metre

long and 30-120 mm diameter case hardened round bar. At the same time ensure that the material is

being rotated constantly 20±3 rev/min to achieve good cutting conditions to keep abrasive cutting

disc and cut material from overheating. In addition it is given for the cutting head to freely move in

the total length of the machine. Necessity of the designed machine comes from increasing sales and

deficiency of current cutting machine. Since manual cutting needs more time and workload, the

company found that specialized cutting machine is mandatory for the further improvement.

The thesis describes chosen components used in the engineered machine. Calculations for the reducer

and electric motor compatibility were done to ensure flawless functioning of the machine. Other

components compliance to meet given parameters were controlled. Calculations for the frame and

welding joints were checked under maximum stress to ensure suitability of the used material and

profiles.

The fourth chapter covers economic indicators, the net cost of the machine (5870 €) and payoff period

0,45 years (6 months). Also the cost of order based work like plasma cutting and lathe turning.

Engineered machine cost turned out to be more than initially given, but payoff period and almost two

times cheaper raw material, which follows after building and implementing designed machine, are

enough to carry out the build.

31

VIIDATUD ALLIKAD

[1] Autorid ja Tallina Tehnikaülikool, Uuenduslik tootmine, Tallinn: Tallinna Tehnikaülikooli

Kirjastus, 2011, p. 444.

[2] „Milwaukee Electric Tool Corporation,“ [Võrgumaterjal]. Available:

http://www.milwaukeetool.eu/powertools/corded/ag-33/. [Kasutatud 16. märts, 2015].

[3] Extec, „Extec Corporation,“ [Võrgumaterjal]. Available:

http://www.extec.com/cutting/equipment/labcut-350f-advanced-floor-model-abrasive-

cutting-machine/. [Kasutatud 17. märts, 2015].

[4] „Motovario,“ [Võrgumaterjal]. Available: www.motovario.com. [Kasutatud 6. aprill, 2015].

[5] P. Kulu ja E. Hendre, Mehaanikainseneri käsiraamat, Tallinn: TTÜ Kirjastus, 2012, p. 492.

[6] H. Lepikson, Masinaehitaja Käsiraamat, Tallinn: Valgus, 1968, p. 668.

[7] SKF, [Võrgumaterjal]. Available: www.skf.com. [Kasutatud 21. aprill, 2015].

[8] M. Tiidemann, Masinaelementide projekteerimise alused, Tallinn: Tallinna Tehnikakõrgkool,

2010.

[9] S. Group, „Linear motion Standard range,“ 2008. [Võrgumaterjal]. Available: www.skf.com.

[Kasutatud 13. mai, 2015].

[10] „SCHUNK,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.schunk.com/. [Kasutatud 13. mai,

2015].

[11] V. B. Bhandari, Design of Machine Elements, New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing,

2007, p. 853.

[12] „Hitachi power tools,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.hitachipowertools.com/.

[Kasutatud 23. aprill, 2015].

[13] „Zimmer Group,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.zimmer-group.de/. [Kasutatud 6.

mai, 2015].

[14] „ESAB Welding & Cutting,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://products.esab.com/.

[Kasutatud 9. mai, 2015].

32

[15] „www.aga.com,“ AGA, [Võrgumaterjal]. Available:

http://www.aga.com/international/web/lg/aga/like35agacom.nsf/docbyalias/nav_other_shield

_gas. [Kasutatud 9. mai, 2015].

[16] „ITW Construction Products,“ [Võrgumaterjal]. Available:

http://www.itwconstruction.ee/pdf-files/tuublid_ja_ankrud_2007.pdf. [Kasutatud 11. mai,

2015].

[17] „Elme Metall,“ BLRT Group, [Võrgumaterjal]. Available: www.elmemetall.eu. [Kasutatud

27. aprill, 2015].

33

LISAD