Конструкция, работа и расчёт специального технологического оборудования

5.1 Описание работы станка для притирки посадочных поясков
клапанов дизеля 14Д40

Станок для притирки клапановсостоит из сварной опорной рамы 21, кулачкового вала 8, опорных стоек 15 и 20, с подшипниковыми узлами, цилиндрического двухступенчатого редуктора 23, подпорных пружин, упорных подшипников и цанговых зажимов.

Для фиксации положения крышекцилиндров 18 на раме станка предусмотрены технологические отверстия для болтов.

Для обеспечения возвратно-вращательного перемещения клапанов предусмотрены поводки 7, которые установлены по одному с одной стороны каждого кулачка 9 и по три поводка с другой стороны также каждого кулачка. При этом возвратно-вращательное перемещение клапанов осуществляется за счет взаимодействия поводков кулачкового вала с поводками корпуса патрона 10, а осевое перемещение клапанов обеспечивается за счет воздействия кулачков на торцевые поверхности корпуса патрона.

В качестве дополнительного пояснения конструкции станка следует отметить, что корпус патрона оборудован поводками в количестве пяти штук, которые расположены между собой через каждые 72°.

За счет оборудования технологических валов тремя поводками с каждой стороны кулачка угол рабочего сектора, обеспечивающий процесс притирки клапанов, увеличивается в три раза (λ=270°), что значительно повышает качество притирки клапанов.

Абразивный притирочный состав подается на тарелки клапанов вручную.

Управление станком осуществляется с пульта управления.

Общий вид станка для притирки посадочных поясков клапанов дизеля 14Д40 представлен в графической части курсового проекта на формате А1.

5.2 Расчёт и разработка чертежа станка для притирки посадочных
поясков клапанов дизеля 14Д40

Проведём расчет требуемой мощности электродвигателя.

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле

.	(5.1)
где		–	мощность электродвигателя, кВт;
	P	–	мощность на валу, кВт;
	ŋ	–	КПД привода.

Мощность на входном валу, выраженная через момент и угловую скорость определяется по формуле

.	(5.2)
где	ω	–	угловая скорость входного вала, об/мин;
	M	–	момент на валу;
	ŋ	–	КПД привода.

 

Если выразить угловую скорость через обороты, получим формулу

.	(5.3)
где	n	–	число оборотов на входном валу, об/мин;
	M	–	момент на входном валу;

 

КПД привода определяется по формуле

.	(5.4)
где	ŋэд	–	КПД электродвигателя, принимаем ŋэд=0,98;
	ŋп	–	КПД подшипника, принимаем ŋп=0,99;
	ŋц	–	КПД цепной передачи с цилиндрическими колесами, принимаем ŋц=0,97;
	ŋм	–	КПД муфты, принимаем ŋм=0,98.

 

Для нахождения мощности двигателя, необходимо найти мощность на главном кулачковом валу станка. Для этого необходимо найти момент, необходимый для сжатия пружины, и преодоления силы трения в месте притирки клапана к цилиндровой крышке.

Для нахождения момента, который необходим для сжатия пружины, необходимо определить, какая пружина установлена на станке. Для этого, задаемся пружиной, силы которой хватит, чтобы разрушить мелкие частицы абразивного материала. В качестве абразивного материала, используется карборунд, это искусственный материал с гладкой поверхностью и весьма острыми гранями, его зерна не прочны и легко расщепляются, за счёт чего он легко проникает в обрабатываемый металл. Для разрушения частиц абразивного материала, достаточно силы в 150 Н.

Для получения необходимого качества притирки, операция должна выполнятся на не высоких оборотах, поэтому принимаем частоту вращения кулачкового вала n=50 об/мин.

Согласно требований [13] выбираем пружину, которая сможет при данной нагрузке обеспечить разрушение частиц абразивного материала.

Принимаем пружину мм, D = 45мм.

Сила, необходимая для полного сжатия Н[13].

Согласно требований [13] выбираем цепную передачу и редуктор.

Принимаем передаточное отношение цепной передачи .

Передаточное отношение двухступенчатого редуктора .

Момент на валу, будет равняться сумме моментов и определятся по формуле

.	(5.5)
где	M1	–	момента, который необходим для сжатия пружины, Н/м,
	M2	–	момента, который необходим для преодоления силы трения, Н/м.

 

Момент, который необходим для сжатия пружины определяется по формуле

.	(5.6)
где	Fтр	–	сила трения, Н,
	l	–	плечо приложения силы, принимаем l =0,0055 м.

 

Момент, который необходим для преодоления силы трения по формуле

 

.

(5.7)

 

Сила трения определяется по формуле

.	(5.8)
где	μ	–	коэффициент трения, принимаем μ=0,16.

 

Определяем неизвестные величины

Н,
Н/м,
Н/м.

В силу особенностей конструкции станка, в один момент времени, будет притираться 4 клапана, отсюда, значение моментов необходимо умножить на 2 соответственно.

Конечное значение моментов составит

Н/м,
Н/м,
Н/м,
кВт,
кВт.

Число оборотов электродвигателя определяется по формуле

,	(5.9)
об/мин.

Принимаем двигатель марки АИР100L8 мощностью 1,5 кВт, частотой вращения 750 об/мин.

 

Экономический раздел

Себестоимость ремонта – один из важнейших показателей, характеризующих качественную сторону деятельности отделения локомотивного депо. В ней отражается степень использования трудовых и материальных ресурсов, результаты внедрения новой техники и технологии, уровень организации и эффективность труда и производства, рациональность существующей структуры управления.

Годовые затратына ремонт механизма газораспределениядизеля 14Д40 по циклу текущего ремонта ТР-3 определяются по формуле

	(6.1)
где		–	затраты на основную заработную плату производственных рабочих, р.;
		–	затраты на доплаты и надбавки компенсационного характера, р.;
		–	затраты на дополнительную заработную плату производственным рабочим, р.;
		–	начисления на заработную плату, р.;
		–	затраты на потребляемые материалы, р.;
		–	затраты на полуфабрикаты собственного изготовления, р.;
		–	затраты на покупные изделия, р.;
		–	затраты на потребляемые энергоресурсы для технологических целей, р.;
		–	затраты на эксплуатацию и содержание оборудования, р.;
		–	затраты на амортизацию оборудования, р.;
		–	накладные расходы, р.

Затраты на основную заработную плату производственных рабочих определяются по формуле

	(6.2)
где		–	явочный контингент производственных рабочих дизельного участка, чел.;
		–	месячная тарифная ставка, р.;
		–	коэффициент учитывающий премию; принимаем [14].

Явочный контингент производственных рабочих определяется по формуле

	(6.3)
где		–	Трудоёмкость ремонта секции локомотива 2М62 для дизельного участка, чел.·ч/секцию; принимаем в соответствии cмаршрутной картой представленной в приложении А, 60,4 чел.·ч/секцию;
		–	календарный фонд рабочего времени, ч.

Календарный фонд рабочего времени определим по формуле

	(6.4)
где		–	число полных рабочих дней в году; в соответствии с производственным календарём на 2014 год Др = 244 дня[1];
		–	продолжительность полного рабочего дня, ч; = 8 ч;
		–	число предпраздничных дней в году; в соответствии с производственным календарём на 2014 год = 9 дней [1];
		–	продолжительность предпраздничного дня, ч; = 7 ч.

Месячная тарифная ставка включает расчетную тарифную ставку и доплату по контракту и определяется по формуле

	(6.5)
где		–	расчётная тарифная ставка, р.;
		–	доплата по контракту, р.;

Доплата по контракту определяется по формуле

(6.6)

Расчётная тарифная ставка определяется по формуле

	(6.7)
где		–	месячная тарифная ставка I разряда, р; для локомотивных депо – 341220 р. [14];
		–	коэффициент повышения тарифных ставок по технологическим видам работ, р.; для ремонта подвижного состава = 1,2 [3];
		–­	средневзвешенный тарифный коэффициент работ на участке.

Средневзвешенный тарифный коэффициент определим по формуле

	(6.8)
где		–	объем выполняемых на участке работ по i -му разряду, чел.·ч;
		–	тарифный коэффициент i -го разряда [2].

Тарифные коэффициенты разрядов приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Тарифные коэффициенты разрядной сетки

Разряд
Тарифный коэффициент	1,88	2,20	2,54	2,95	3,25	3,56	3,81

Трудоёмкость по IIIразряду составила 4,7 чел.·ч/секцию, по IV разряду составила 44,1 чел.·ч/секцию, по V – 9,6чел.·ч/секцию.

Тогда средневзвешенный тарифный коэффициент

Тогда расчётная тарифная ставка

Доплата по контракту

Следовательно, месячная тарифная ставка

Затраты на основную заработную плату производственных рабочих составили

Доплаты и надбавки к тарифной заработной плате компенсационного характера определяются по формуле

	(6.9)
где		–	доплата i -го вида (вредные условия труда, непрерывный стаж работы, профессиональное мастерство); принимаем [3].

Подставив численные значения для дизельного участка получим

Дополнительная заработная плата производственных рабочих составляет примерно 10% от суммы основной заработной платы, доплат и надбавок компенсационного характера, и определяется по формуле

(6.10)

Начисления на зарплату принимаются от суммы :

– начисления в фонд социальной защиты населения – в размере 34 %;

– страховой взнос по обязательному страхованию от несчастных случаев на производстве и профзаболеваний – в размере 0,6 %.

Начисления на зарплату определяются по формуле

(6.11)

Затраты на потребляемые материалы определяются по формуле

(6.12)

Затраты на полуфабрикаты собственного изготовления определяются по формуле

(6.13)

Затраты на покупные изделия определяются по формуле

(6.14)

Затраты на потребляемые энергоресурсы i -го вида для технологических целей определяются по формуле

	(6.15)
где		–	объем выполняемых работ по i -му разряду, чел.·ч;
		–	цена единицы энергоресурса i -го вида, р.

Определим общую стоимость электрической энергии потребляемой при ремонте механизма газораспределения дизеля 14Д40

Стоимость остальных энергоресурсов, потребляемых при ремонте механизма газораспределения дизеля 14Д40, приведена в таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Стоимость энергоресурсов, потребляемых при ремонте механизма газораспределения блока дизеля 14Д40

Вид энергоносителя	Расход энергоресурса на секцию	Стоимость единицы, р.	Общая стоимость, р.
Электроэнергия, кВт·ч
Вода техническая, м^3	10,0
Энергия тепловая, Гкал	0,2
Кислород, м^3	7,0
Воздух сжатый, м^3	10,0
Итого

 

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

	(6.16)
где		–	восстановительная стоимость оборудования, р; принимаем

Расходы на амортизацию определяются по формуле

	(6.17)
где		–	норматив амортизации i -го вида оборудования, %.

Расходы на амортизацию оборудования принимаем А_о = 7300000 р. [15].

Накладные расходы определяются по формуле

	(6.18)
где		–	норматив накладных расходов; для локомотивных депо

Годовые затраты на ремонт механизма газораспределения дизеля 14Д40 по циклу текущего ремонта ТР-3 составят

Себестоимость ремонта механизма газораспределения дизеля 14Д40, по циклу текущего ремонта ТР-3, определим по формуле

(6.19)

Применение станка для притирки посадочных поясков клапана при ремонте механизма газораспределения дизеля 14Д40 позволит сократить трудоёмкость ремонта на 2 час 00 мин. или 2,00 ч. Определим себестоимость ремонта механизма газораспределения дизеля 14Д40 после внедрения в производственный процесс станка. Результаты определения эффективности модернизации приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 – Результаты определения эффективности модернизации

Показатель	Величина
, чел·ч/секцию	58,4
, чел	1,738
	2,956
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р
, р./секцию

Экономия, полученная от совершенствования технологического процесса, рассчитывается на годовой период по формуле

	(6.20)
где		–	себестоимость ремонта до внедрения модернизированного оборудования, р.;
		–	себестоимость ремонта после внедрения модернизированного оборудования, р.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была проведена следующая работа:

– описана конструкция и условия работы механизма газораспределения дизеля 14Д40;

– определены основные неисправности, их причины и способы устранения;

– разработана ведомость объёма работ и технология ремонта механизма газораспределения дизеля 14Д40;

– разработаны технологические документы – маршрутные карты, технологические инструкции, карты эскизов;

– подобрано оборудование и его оптимальное расположение на дизельном участке в соответствии с требованиями по охране труда;

– произведено внедрение в производство станка для притирки посажочных поясков клапанов дизеля 14Д40;

– произведён расчёт экономического эффекта полученного в ходе проведения модернизации.