Помощь студентам в учебе
Разработка стенда для испытания и обкатки двигателей внутреннего сгорания
|
Введение 8
1 Анализ существующих конструкций 11
1.1 Обкатка автомобиля и его агрегатов 11
1.2 Анализ методов диагностирования 15
1.3 Анализ конструкций стендов для обкатки и диагностирования... 19
1.4 Выбор конструкции стенда для проектирования 21
2 Конструкторская часть 28
2.1 Проектные расчеты 28
2.1.1 Расчет нагрузок 28
2.1.2 Кинематический расчет привода 33
2.1.3 Расчет цепной передачи 38
2.1.4 Расчет опор двигателя 40
2.2 Динамическая характеристика автомобиля 42
2.2.1 Расчет сварных швов 42
2.2.2 Расчет шпоночного соединения 44
3 Технологическая часть (Разработка конструкции стенда для испытания и обкатки двигателей) 46
3.1 Устройство стенда 46
3.2 Порядок обкатки двигателя 49
4 Безопасность и экологичность проекта технологического объекта 52
4.1 Требования безопасности в аварийных ситуациях 53
4.2 Оценка профессиональных рисков 53
4.3 Разработка перечня мероприятий и применение технических
средств для обеспечения правил безопасности 55
4.4 Технико-организационные мероприятия по предотвращению
чрезвычайных происшествий (пожар) 56
4.5 Мероприятия по снижению негативного воздействия 57
5 Экономическое обоснование и эффективность проекта 60
5.1 Краткая характеристика сравниваемых вариантов 61
5.2 Исходные данные на проектный расчет 62
5.3 Расчет фонда времени работы сотрудников 63
5.3.1 Номинальный годовой фонд времени работы оборудования... 63
5.4 Расчет технологической себестоимости оборудования 64
5.4.1 Расчет статьи затрат сырье и материалы 65
5.4.2 Затраты на основную и дополнительную заработную плату 66
5.4.3 Страховые взносы в фонды 67
5.4.4 Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования 68
5.4.4.1 Затраты на амортизацию оборудования 68
5.4.4.2 Затраты на электроэнергию 69
5.4.5 Затраты на амортизацию, содержание и эксплуатацию производственных площадей 69
5.4.6 Технологическая стоимость изготовления рамы 69
5.4.7 Общепроизводственные расходы 69
5.4.8 Общепроизводственные расходы 70
5.5 Расчет необходимого количества оборудования и коэффициента
его загрузки 71
5.5.1 Расчет штучного времени оказания услуги 71
5.5.2 Производственная программа оказания услуги 71
5.5.3 Расчетное количество основного технологического оборудования 71
5.5.4 Коэффициент загрузки оборудования 72
5.6 Расчет прямых и сопутствующих капитальных вложений по
базовому и проектному варианту 72
5.6.1 Общие капитальные вложения в оборудование по базовому варианту 72
5.6.1.1 Капитальные вложения в оборудование 73
5.6.1.2 Капитальные вложения в дополнительные площади 73
5.6.1.3 Сопутствующие капитальные затраты 74
5.6.2 Общие капитальные вложения по проектному варианту 75
5.6.2.1 Капитальные вложения в оборудование 75
5.6.2.2 Капитальные вложения в дополнительные площади 75
5.6.2.3 Сопутствующие капитальные затраты 75
5.6.3 Дополнительные капитальные вложения 76
5.6.4 Удельные капитальные вложения 76
5.7 Расчет технологической себестоимости эксплуатации базового и
проектируемого оборудования при оказании услуг 77
5.7.1 Основная и дополнительная зарплата рабочих 77
5.7.2 Страховые взносы в фонды 77
5.7.3 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования и производственных площадей 79
5.7.3.1 Амортизация оборудования 79
5.7.3.2 Амортизация площади 79
5.7.3.3 Расходы на эксплуатацию площади 79
5.7.3.4 Затраты на текущий ремонт оборудования 80
5.8 Калькуляция и структура полной себестоимость эксплуатации
базовой и проектируемой конструкции и цена оказания услуги 80
5.8.1 Общехозяйственные заводские накладные расходы 80
5.8.2 Общехозяйственные расходы 81
5.8.3 Производственная себестоимость 81
5.8.4 Внепроизводственные расходы 82
5.8.5 Полная себестоимость 82
Заключение 83
Список используемых источников 84
Приложение А Спецификация сборочного чертежа стенда для обкатки
1 Анализ существующих конструкций 11
1.1 Обкатка автомобиля и его агрегатов 11
1.2 Анализ методов диагностирования 15
1.3 Анализ конструкций стендов для обкатки и диагностирования... 19
1.4 Выбор конструкции стенда для проектирования 21
2 Конструкторская часть 28
2.1 Проектные расчеты 28
2.1.1 Расчет нагрузок 28
2.1.2 Кинематический расчет привода 33
2.1.3 Расчет цепной передачи 38
2.1.4 Расчет опор двигателя 40
2.2 Динамическая характеристика автомобиля 42
2.2.1 Расчет сварных швов 42
2.2.2 Расчет шпоночного соединения 44
3 Технологическая часть (Разработка конструкции стенда для испытания и обкатки двигателей) 46
3.1 Устройство стенда 46
3.2 Порядок обкатки двигателя 49
4 Безопасность и экологичность проекта технологического объекта 52
4.1 Требования безопасности в аварийных ситуациях 53
4.2 Оценка профессиональных рисков 53
4.3 Разработка перечня мероприятий и применение технических
средств для обеспечения правил безопасности 55
4.4 Технико-организационные мероприятия по предотвращению
чрезвычайных происшествий (пожар) 56
4.5 Мероприятия по снижению негативного воздействия 57
5 Экономическое обоснование и эффективность проекта 60
5.1 Краткая характеристика сравниваемых вариантов 61
5.2 Исходные данные на проектный расчет 62
5.3 Расчет фонда времени работы сотрудников 63
5.3.1 Номинальный годовой фонд времени работы оборудования... 63
5.4 Расчет технологической себестоимости оборудования 64
5.4.1 Расчет статьи затрат сырье и материалы 65
5.4.2 Затраты на основную и дополнительную заработную плату 66
5.4.3 Страховые взносы в фонды 67
5.4.4 Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования 68
5.4.4.1 Затраты на амортизацию оборудования 68
5.4.4.2 Затраты на электроэнергию 69
5.4.5 Затраты на амортизацию, содержание и эксплуатацию производственных площадей 69
5.4.6 Технологическая стоимость изготовления рамы 69
5.4.7 Общепроизводственные расходы 69
5.4.8 Общепроизводственные расходы 70
5.5 Расчет необходимого количества оборудования и коэффициента
его загрузки 71
5.5.1 Расчет штучного времени оказания услуги 71
5.5.2 Производственная программа оказания услуги 71
5.5.3 Расчетное количество основного технологического оборудования 71
5.5.4 Коэффициент загрузки оборудования 72
5.6 Расчет прямых и сопутствующих капитальных вложений по
базовому и проектному варианту 72
5.6.1 Общие капитальные вложения в оборудование по базовому варианту 72
5.6.1.1 Капитальные вложения в оборудование 73
5.6.1.2 Капитальные вложения в дополнительные площади 73
5.6.1.3 Сопутствующие капитальные затраты 74
5.6.2 Общие капитальные вложения по проектному варианту 75
5.6.2.1 Капитальные вложения в оборудование 75
5.6.2.2 Капитальные вложения в дополнительные площади 75
5.6.2.3 Сопутствующие капитальные затраты 75
5.6.3 Дополнительные капитальные вложения 76
5.6.4 Удельные капитальные вложения 76
5.7 Расчет технологической себестоимости эксплуатации базового и
проектируемого оборудования при оказании услуг 77
5.7.1 Основная и дополнительная зарплата рабочих 77
5.7.2 Страховые взносы в фонды 77
5.7.3 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования и производственных площадей 79
5.7.3.1 Амортизация оборудования 79
5.7.3.2 Амортизация площади 79
5.7.3.3 Расходы на эксплуатацию площади 79
5.7.3.4 Затраты на текущий ремонт оборудования 80
5.8 Калькуляция и структура полной себестоимость эксплуатации
базовой и проектируемой конструкции и цена оказания услуги 80
5.8.1 Общехозяйственные заводские накладные расходы 80
5.8.2 Общехозяйственные расходы 81
5.8.3 Производственная себестоимость 81
5.8.4 Внепроизводственные расходы 82
5.8.5 Полная себестоимость 82
Заключение 83
Список используемых источников 84
Приложение А Спецификация сборочного чертежа стенда для обкатки
«Приработка является обязательным периодом эксплуатации любой машины. Период приработки характеризуется:
1) пониженными показателями надежности;
2) эксплуатацией на ограниченных режимах работы;
3) высокой интенсивностью изнашивания трущихся сопряжений;
4) дополнительными затратами на техническое обслуживание.
Приработка двигателя отвечает перечисленным характеристикам. Кроме этого, особенностями приработки автомобильных двигателей являются: энергозатратность, длительное время, многоступенчатость (притирка отдельных пар трения, стендовая холодная и горячая обкатка, эксплуатационная обкат- ка)»[21].
«Закономерность приработки объясняется:
1) несовершенством конструирования вследствие неизученности законов изнашивания;
2) погрешностями изготовления вследствие несовершенства технологий и оборудования производства;
3) погрешностями технического контроля вследствие несовершенства организации, технологии и оборудования контроля, допускающих выпуск бракованных изделий.
Выделим основные процессы и последовательность прирабатывания:
1) Процесс устранения дефектов механической обработки и сборки — например, несоосного положения опор и опорных шеек коленчатого и распре-делительного валов.
2) Макроприработка — процесс приращения площади контакта трущихся поверхностей при ее начальной неполноте. Устраняются погрешности как не-правильного конструирования оптимальной макрогеометрии, так и ее изготовления.
3) Микроприработка — процесс формирования оптимальной шероховатости и структуры поверхности. При этом начальная шероховатость может быть как больше, так и меньше оптимальной. Здесь также устраняются погрешности конструирования и изготовления.
Чтобы у сопрягаемых деталей получить поверхности трения, соответствующие данным условиям работы сопряжения, двигатели обкатывают. Различают холодную и горячую обкатки.
Холодную обкатку выполняют на специальных станках, а горячую обкатку и испытание выполняют на тормозных установках.
Для каждой марки двигателя установлены свои режимы обкатки, в процессе которых постепенно увеличивается нагрузка на прирабатываемые детали. Перед обкаткой двигатель должен быть заправлен маслом до установленного уровня, топливом и водой. Кроме того, должны быть отрегулированы зазоры в клапанах.
Двигатели обкатывают в такой последовательности: холодная обкатка от постороннего привода, горячая обкатка без нагрузки и под нагрузкой. После обкатки определяют развиваемую двигателем мощность и удельный расход топлива.
Карбюраторные двигатели обкатывают с вывернутыми свечами, а дизельные тракторы - с включенным декомпрессионным механизмом.
В процессе обкатки наблюдают за давлением масла, температурой деталей, обсушивают двигатель и определяют, нет ли подтекания масла или воды. При холодной обкатке в картер для смазки двигателя заливают дизельное топливо.
После холодной обкатки дизельное топливо сливают из картера, фильтров и масляного радиатора и двигатель заправляют дизельным маслом (дизельный) или автотракторным маслом (карбюраторный).
Горячую обкатку двигателей без нагрузки и с нагрузкой выполняют на специальных стендах.
Горячую обкатку двигателей под нагрузкой ведут с постепенным повышением нагрузки при помощи тормозных установок»[37].
«Если при горячей обкатке под нагрузкой никаких дефектов в работе двигателя не обнаружено, то есть двигатель плавно и быстро меняет число оборотов, бесперебойно работает при всех числах оборотов коленчатого вала без стуков и перегрева трущихся деталей, его подвергают испытанию.
При испытании определяют мощность, развиваемую двигателем после ремонта, и удельный расход топлива.
Во время испытания двигателю сообщают максимальное число оборотов, открыв полностью дроссельную заслонку или установив рейку топливного насоса в положение, соответствующее полной подаче, и загружают двигатель до получения нормального для данного двигателя числа оборотов.
На этом обкатка двигателя не заканчивается, так как после стендовой об-катки двигатель обкатывают вместе с машиной в эксплуатационной обстановке. В процессе обкатки наблюдают за состоянием узлов и деталей, ослушивают и проверяют их нагрев и регулируют.
В данной курсовой работе необходимо спроектировать стенд для обкатки двигателей после ремонта. Конструкцию стенда выберем по результатам анализа методов обкатки двигателей и существующих конструкций подобных стендов»[21].
1) пониженными показателями надежности;
2) эксплуатацией на ограниченных режимах работы;
3) высокой интенсивностью изнашивания трущихся сопряжений;
4) дополнительными затратами на техническое обслуживание.
Приработка двигателя отвечает перечисленным характеристикам. Кроме этого, особенностями приработки автомобильных двигателей являются: энергозатратность, длительное время, многоступенчатость (притирка отдельных пар трения, стендовая холодная и горячая обкатка, эксплуатационная обкат- ка)»[21].
«Закономерность приработки объясняется:
1) несовершенством конструирования вследствие неизученности законов изнашивания;
2) погрешностями изготовления вследствие несовершенства технологий и оборудования производства;
3) погрешностями технического контроля вследствие несовершенства организации, технологии и оборудования контроля, допускающих выпуск бракованных изделий.
Выделим основные процессы и последовательность прирабатывания:
1) Процесс устранения дефектов механической обработки и сборки — например, несоосного положения опор и опорных шеек коленчатого и распре-делительного валов.
2) Макроприработка — процесс приращения площади контакта трущихся поверхностей при ее начальной неполноте. Устраняются погрешности как не-правильного конструирования оптимальной макрогеометрии, так и ее изготовления.
3) Микроприработка — процесс формирования оптимальной шероховатости и структуры поверхности. При этом начальная шероховатость может быть как больше, так и меньше оптимальной. Здесь также устраняются погрешности конструирования и изготовления.
Чтобы у сопрягаемых деталей получить поверхности трения, соответствующие данным условиям работы сопряжения, двигатели обкатывают. Различают холодную и горячую обкатки.
Холодную обкатку выполняют на специальных станках, а горячую обкатку и испытание выполняют на тормозных установках.
Для каждой марки двигателя установлены свои режимы обкатки, в процессе которых постепенно увеличивается нагрузка на прирабатываемые детали. Перед обкаткой двигатель должен быть заправлен маслом до установленного уровня, топливом и водой. Кроме того, должны быть отрегулированы зазоры в клапанах.
Двигатели обкатывают в такой последовательности: холодная обкатка от постороннего привода, горячая обкатка без нагрузки и под нагрузкой. После обкатки определяют развиваемую двигателем мощность и удельный расход топлива.
Карбюраторные двигатели обкатывают с вывернутыми свечами, а дизельные тракторы - с включенным декомпрессионным механизмом.
В процессе обкатки наблюдают за давлением масла, температурой деталей, обсушивают двигатель и определяют, нет ли подтекания масла или воды. При холодной обкатке в картер для смазки двигателя заливают дизельное топливо.
После холодной обкатки дизельное топливо сливают из картера, фильтров и масляного радиатора и двигатель заправляют дизельным маслом (дизельный) или автотракторным маслом (карбюраторный).
Горячую обкатку двигателей без нагрузки и с нагрузкой выполняют на специальных стендах.
Горячую обкатку двигателей под нагрузкой ведут с постепенным повышением нагрузки при помощи тормозных установок»[37].
«Если при горячей обкатке под нагрузкой никаких дефектов в работе двигателя не обнаружено, то есть двигатель плавно и быстро меняет число оборотов, бесперебойно работает при всех числах оборотов коленчатого вала без стуков и перегрева трущихся деталей, его подвергают испытанию.
При испытании определяют мощность, развиваемую двигателем после ремонта, и удельный расход топлива.
Во время испытания двигателю сообщают максимальное число оборотов, открыв полностью дроссельную заслонку или установив рейку топливного насоса в положение, соответствующее полной подаче, и загружают двигатель до получения нормального для данного двигателя числа оборотов.
На этом обкатка двигателя не заканчивается, так как после стендовой об-катки двигатель обкатывают вместе с машиной в эксплуатационной обстановке. В процессе обкатки наблюдают за состоянием узлов и деталей, ослушивают и проверяют их нагрев и регулируют.
В данной курсовой работе необходимо спроектировать стенд для обкатки двигателей после ремонта. Конструкцию стенда выберем по результатам анализа методов обкатки двигателей и существующих конструкций подобных стендов»[21].
В ходе работы над проектом, был спроектирован стенд для обкатки двигателей внутреннего сгорания, конструкция которого создана на основе конструкции стенда-прототипа.
Перед началом проектирования были проанализированы конструкции различных стендов, применяемые в настоящее время при проведении ремонтных работ. На основе анализа были выявлены преимущества и недостатки существующих конструкций. В результате были сформулированы требования к проектируемому стенду.
Расчет деталей стенда проводился исходя из веса двигателя ЗМЗ-406, однако, конструкция стенда позволяет производить обкатку двигателей других марок при условии смены опорной траверсы и веса двигателя, не превышающего вес двигателя ЗМЗ-406.
Детали стенда проверены на прочность проверочными расчетами и полностью отвечают стандартам предъявляемых при сборке стенда и изготовления всех деталей.
Данный стенд для испытания и обкатки двигателей сконструировал с внесением в его исходный вариант дополнительных изменений в его сборку. В данной дипломной работе рассчитана полная стоимость сборки стенда с учетом тарифной ставки для оплаты труда и полная стоимость материалов, используемых в сборке стенда.
В разработке стенда для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания, применены технологии сборки с соблюдением стандартов и соблюдением всех правил требований безопасности.
В результате были соблюдены и сформулированы все требования для разработки стенда. Рассчитаны и обоснованы все затраты на создание и сборку стенда для обкатки и испытания двигателей.
Перед началом проектирования были проанализированы конструкции различных стендов, применяемые в настоящее время при проведении ремонтных работ. На основе анализа были выявлены преимущества и недостатки существующих конструкций. В результате были сформулированы требования к проектируемому стенду.
Расчет деталей стенда проводился исходя из веса двигателя ЗМЗ-406, однако, конструкция стенда позволяет производить обкатку двигателей других марок при условии смены опорной траверсы и веса двигателя, не превышающего вес двигателя ЗМЗ-406.
Детали стенда проверены на прочность проверочными расчетами и полностью отвечают стандартам предъявляемых при сборке стенда и изготовления всех деталей.
Данный стенд для испытания и обкатки двигателей сконструировал с внесением в его исходный вариант дополнительных изменений в его сборку. В данной дипломной работе рассчитана полная стоимость сборки стенда с учетом тарифной ставки для оплаты труда и полная стоимость материалов, используемых в сборке стенда.
В разработке стенда для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания, применены технологии сборки с соблюдением стандартов и соблюдением всех правил требований безопасности.
В результате были соблюдены и сформулированы все требования для разработки стенда. Рассчитаны и обоснованы все затраты на создание и сборку стенда для обкатки и испытания двигателей.