Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Бийский технологический институт Алт.ГТУ им. И.И.Ползунова Кафедра технической механики Расчетная работа по курсу ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ Тема СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ изучение влияния основных технико-экономических и эксплуатационных факторов параметров
на экономическую эффективность рабочей машины Выполнила студентка гр. ЭУП – 63 Родионова Н.В. Проверил доцент Жеранин А.В. Бийск 1999 г. Структурный анализ проводится с целью 1 определить и качественно охарактеризовать структуру состав и долю эксплуатационных расходов 2 оценить относительную роль эксплутационных расходов и других технико-экономических факторов , т.е. выявить степень влияния их на экономический эффект данной машины 3
уяснить основные принципы пути, примы, методы, способы, подходы и т.д. рационального оптимального с экономической точки зрения проектирования машин . Вариант 24 Дано Стоимость машины С 4000 руб Мощность электропривода N 20 кВт, Отдача машины стоимость выпущенной за год продукции ОТ 50000 руб.год , Количество рабочих дней в неделю д 6 ,
Продолжительность смены ч 6 час , Количество рабочих смен см 3, Коэффициент загрузки машины кз 0,95 , Стоимость электроэнергии сэ 0,02 руб. Коэффициент загрузки электропривода кп0,9 Известно , что в году 365 дней, 52 недели и в среднем 5 Праздничных дней , в сутках 24 часа . Допустим, что годовая заработная плата оператора ЗП 1 900 руб расходы
Об на обслуживание машины включены в оплату труда Тр , доля накладных расходов Нк от затрат Тр на оплату труда- в 1, доля затрат на материалы и инструмент МтИн в стоимости От продукции а 0,4 , расходы на ремонт за весь период эксплуатации равны стоимости машины , Рм С . Решение 1 Количество рабочих дней в году рд д52-5 652-5307 дней. 2 Количество рабочих часов машины за год рчрдсмчкз 307360,955250 часов 3
Общее количество часов в году оч243658760 часов. 4 Коэффициент использования машины n рчоч5249,7 8760 0,5 Период службы машины НDn 1 0,6 1,7 года , считая , что машина работает до исчерпания механического ресурса и фактическое время ее работы h равно долговечности D 1 год далее численное значение долговечности варьируем до 10 лет .
6 Годовой расход на электроэнергию Эн рчNсэкп 5250200,0200,91890 руб.год 7 Затраты на оплату труда Трзпсм190035700 руб.год. 8 Суммарный экономический эффект за период эксплуатации, когда машина работает до исчерпания механического ресурса и h D QD От1-а-Эн-1вТр-Рм-СD500001-0,4-1 890 115700 -4000-4000 16 710 D 8 000 При D1 год Q 8 710 руб. D10 лет Q 159 100 руб.
Построим график зависимости относительного экономического эффекта Q Q от долговечности Dсм. рисунок кривая 1 зависимости Q Q f D аппроксимируется формулой Q Q 1,8 D , следовательно при увеличении долговечности в 10 раз с 1 года до 10 лет относительный экономический эффект возрастает в 18 раз 9 Средняя за период службы Н рентабельность q От Р DОт
DЭн0,4От2Тр2СDОт DР2С 50 000D D1 8900,450 00025 70024 000 50 000DD33 2908 000 50 33,8 D При D 1 год q 50 33,3 81 1,21 D 10 лет q 50 33,3 810 1,10 Коэффициент эксплуатационных расходов k Р С DP2C C D33 29024 0004 000 8,32D2 – кривая 2 . При D 1год k 10,32 D 10 лет k 85,11 Коэффициент стоимость машины с 1 k100 18,32D2100 – кривая 3
При D 1 год с 9,69 D 10 лет с 1,12 Оценим влияние изменения стоимости С машины на экономический эффект Q с учетом изменения е долговечности D Уменьшим стоимость в 1,5 раза С С 1,5 40001,5 2667 руб тогда – при D 1 год и Q 16 710D-2С 16 7101-22 667 11 376 относительное приращение экономического эффекта составит Q Q -Q Q 100 11 376 8 7108 710100 30,6 – при D 10 лет и
Q 16 71010-22 667 161 766 Q Q -Q Q 100 161 766 159 100159 100 100 1,67 Зависимость Q f D для полутора кратного уменьшения стоимости машины отображена на рисунке кривой 4. Увеличим стоимость в 1,5 раза С С1,54 0001,5 6 000 руб тогда – при D 1 год и Q 16 7101-26 000 4 710 Q Q -Q Q 100 4 710 8 7108 710 100 – 45,9 при D 10 лет и Q 16 71010-26 000 155 100 руб.
Q Q -Q Q 100 155 100 159 100 159 100 100 – 2,5 Зависимость Q f D для полутора кратного увеличения стоимости машины представлена на рисунке кривой 5 . Следовательно а стоимость С машины ощутимо влияет на ее экономический эффект только при малой долговечности б повышение же стоимости С машины , направленное на увеличение ее долговечности D , вполне целесообразно , так как выигрыш от увеличения долговечности
D намного превосходит снижение экономического эффекта машины, из-за е удорожания . Например, увеличение исходной долговечности в пять раз с 2 до 10 лет, сопровождаемое повышением стоимости машины даже вдвое , увеличивает е экономический эффект в девять раз см. формулу . 13 Оценим влияние снижения энергопотребления Эн на экономический эффект Q машины с учетом ее долговечности D Допустим повышение
КПД электропривода на 20 , которое даст снижение расходов на электроэнергию до Эн 0,8Эн 0,81 8901 512 руб тогда – при D 1 год и Q DОт1-0,4 Эн – 2Тр 2С 150 0001-0,4-1 512 25 700 24 000 9 088 руб относительное приращение экономического эффекта составит Q Q -Q Q 100 9 088 8 7108 710 100 4,3 – при D 10 лет и Q 1050 0001-0,4 1 512 25 700 2 4 000 162 880
Q Q -Q Q 100 162 880 159 100159 100 100 2,4 Таким образом снижение энергопотребления машины в рассматриваемом случае влияет на е экономический эффект крайне незначительно , см. кривую 6, в частности из-за невысокой стоимости одного киловатт-часа электроэнергии . 14 Оценим влияние снижения расходов Тр на труд , например на 30 до значения Тр 0,7Тр0,75 700 3 990 за счет частичной автоматизации производственного процесса, позволяющей применять
менее квалифицированных операторов на экономический эффект Q машины при D 1 год и Q DОт1-0,4 Эн – 2Тр 2С 150 0001-0,4-1 890-23 990 24 000 12 130 руб относительный экономический эффект машины составит Q Q 12 120 8 710 1,4 при D 10 лет и Q 1050 0000,6-1 890 23 990 – 24 000 193 300 руб Q Q 193 300 8 710 22,2 . Следовательно экономический эффект машины в рассматриваемых условиях возрастает
от 1,4 до 22,2 и тем существеннее, чем выше е долговечность, см. кривые 1 и 7. 15 Оценим влияние увеличения отдачи От машины например в 1,5 и 2 раза , до значений От 1,5 От 1,550 000 75 000 и От 2От250 000 100 000 руб.год, за счет повышения е производительности, применения специализированной оснастки, прогрессивной технологии и т.п. на е экономический эффект Q – при D 1 год и Q D0,6От Эн – 2Тр 2С 10,675 000 1 890 25 700 24 000 23 710 руб и
Q 10,6100 000 1 890 25 700 24 00038 710 руб. относительный экономический эффект составит Q Q 23 710 8 7102,7 и Q Q 38 710 8 7104,4 – при D 10 лет и Q 100,675 000 1890 25 700 24 000 309 100 руб. и Q 100,6100 000 1 890 – 25 700 24 000 459 100 руб. Q Q 309 100 8 710 35,5 и Q Q 52,7 Следовательно экономический эффект машины возрастает с увеличением ее отдачи
От и тем значительнее , чем ниже ее долговечность D см. кривые 8 и 9 . 16 Оценим влияние долговечности машины на объм отдаваемой ею продукции и численность машинного парка . Суммарный объм продукции S,отдаваемой машиной за весь Срок Н ее службы, равен S Отh , руб где h Н фактическая продолжительность работы машины , если машина отрабатывает весь технический ресурс , то S ОтD Годовой объм продукции
S От N , руб. год , где N nH , шт количество одновременно ,находящихся в эксплуатации машин n численность годового выпуска ввода в эксплуатацию машин , шт.год. S Отn НОтDn , руб.год Следовательно суммарный объм продукции , отдаваемый машиной за весь срок е службы , и годовой объм продукции группы одновременно работающих машин пропорциональны произведению годовой отдачи От на долговечность D машины . Например, при одновременном увеличении отдачи и долговечности
вдвое, суммарный объм продукции , отдаваемый одной машиной возрастает вчетверо . Если объм годовой продукции группы машин задан, то повышение долговечности и отдачи , например, вдвое позволяет во столько же раз сократить число N одновременно находящихся в эксплуатации машин , и вчетверо сократить годовой выпуск n ввод в эксплуатацию новых машин , что дает существенный выигрыш в затратах на их приобретение и обслуживание . 17 Оценим влияние на экономический эффект
Q отдачи и долговечности машин при одновременном сокращении их числа и увеличении их стоимости , для чего сравним две группы машин Пусть N 1 000 шт С 4 000 руб От 50 000 руб.год, D 5 лет, Эн 1 890 руб, Тр 5 700 руб. N 500 шт С 8 000 руб От 100 000 руб.год, D 10 лет, Эн 3 780 руб, Тр 5 700 руб. h 1 , а 0,4 , в 1, тогда
Годовой объм продукции первой и второй групп машин S От N 50 0001 0001S От N 100 000 500150 млн. руб. Суммарный экономический эффект всех машин – первой группы за весь срок их эксплуатации h D 5 лет Q N Q N D От 1-а-Эн 1вТр Рм – С 1 000550 0001-0,4-1 890115 700 4 000 4 000 75,550 млн. руб второй группы за тот же срок 5 лет эксплуатации, когда Рм
С D D C 5108 000 4 000 руб. Q N Q N 5От 0,6-Эн 2Тр -Рм -С 5005100 0000,6- 3 78025 700 – 4 000 4 000 108,050 млн. руб. Относительный экономический эффект Q Q 108,05075,550 1,4 Следовательно экономический эффект машины второй группы за 5 лет эксплуатации в 1,4 раза выше экономического эффекта машин первой группы, несмотря на вдвое большую их стоимость
С , стоимость их ремонта Рм и энергопотребления Эн Суммарный экономический эффект машин второй группы за полный срок службы h D 10 лет Q N D От 0,6-Эн 2Тр-Рм С 50010100 0000,6 15 180 8 000-8 000 216,100 млн. руб. Относительный экономический эффект Q Q 216,1075,55 2,8 Следовательно суммарный экономический эффект машин второй группы за полный период их эксплуатации превышает
экономический эффект машин первой группы в две целых восемь десятых раза , что на Q -Q 216,10-75,55 140,55 млн. руб. больше всего экономического эффекта машин первой группы за весь период их эксплуатации Приведнный анализ схематичен, неполон т.к. допущены упрощения и предположения не учтена динамика изменения эксплуатационных факторов , например, вероятного снижения стоимости электроэнергии и материалов с течением времени , производительности машин по мере износа .
Тем не менее он дает отчетливое представление о влиянии эксплуатационных расходов на экономическую эффективность рабочих машин и позволяет сделать первый общий вывод увеличение полезной отдачи и долговечности машин наиболее эффективный и выгодный способ увеличения объема промышлен- ной продукции и повышения экономической эффективности. Для других машин при другой структуре эксплуатационных расходов влияние различных факторов на экономическую эффективность будет иным .
Например , невелика доля стоимости С дорожных, строительных, сельскохозяйственных машин, не автоматизированных металлорежущих станков и т.п. в сумме эксплуатационных расходов, а следовательно, несущественно ее влияние на их экономическую эффективность, т.к. расходы на труд Тр относительно велики и не поддаются существенному сокращению потому , что такие машины не могут функционировать без постоянно прикрепленного оператора. Напротив, расходы на труд
Тр относительно невелики и состоят только из стоимости периодического ухода и наблюдения за работой энергетических машин электродвигателей, электрогенераторов насосов, компрессоров, вентиляторов , а также машин автоматов и полуавтоматов потому , что они могут долгое время функционировать без участия оператора . В связи с этим стоимость С таких машин имеет доминирующее значение, в частности вследствие умеренных расходов на электроэнергию Эн из-за высокого КПД энергетических машин .
Напротив, фактор энергопотребления расходы на электроэнергию Эн перевешивает и стоимость С машины , и нередко расходы на труд Тр у тепловых машин криогенные и паро-газогенераторные установки и т.п. В настоящее время высокий технический уровень машин , определяемый их конкурентоспособностью и совершенством , непременно предполагает, гарантирует практически безремонтную эксплуатацию
Рм 0 . Безремонтная эксплуатация предполагает устранить – капитальный ремонт – восстановительный ремонт заменой его комплектационным ремонтом, осуществляемым заменой износившихся деталей , узлов, агрегатов – вынужденные ремонты, вызванные поломкой и износом деталей – планово-предупредительные ремонты , проводимые систематически безремонтная эксплуатация достижима – увеличением срока службы изнашивающихся деталей – построением машин по агрегатному принципу , допускающему независимую смену изнашивающихся пар и узлов
– созданием практически не изнашивающихся фрикционных поверхностей пар трения , служащих базой при установке сменных деталей . Итак, второй общий вывод создавать конструкции машин обеспечивающие увеличение экономической эффективности , сокращение эксплуатационных расходов и уменьшение стоимости продукции НЕВОЗМОЖНО без правильной оценки роли значения того или иного фактора параметра и умения поступиться тем или иным фактором , когда снижение его доли в общих расходах вступает в противоречие с требуемым
повышением полезной отдачи, долговечности и надежности