Дипломная работа: Проектирование участка по восстановлению посадочных отверстий блок-картеров

Аннотация

Данный дипломный проект содержит 63 листа печатного текста и 9 листов графической части. Записка включает в себя семь разделов, а также введение, выводы и предложения, приложения – спецификация графической части.

Технологическая часть. В ней предложен, обоснован и предложен процесс восстановления посадочных отверстий блок-картера.

Конструкторская часть. В этом разделе предложено приспособление для подготовки поверхности под напыление методом дробеструйной обработки.

Кроме того, в проекте разработаны мероприятия по охране труда, а также описана техника безопасности при работе с приспособлением. Для экономической оценки дипломной работы рассчитаны технико-экономические показатели проекта.

Заканчивается дипломный проект выводами и предложениями.

Содержание

Введение

1.Организационно-экономическая характеристика предприятия

1.1 История создания предприятия ОАО “БАРЗ-2”

1.2 Общая характеристика предприятия

1.3 Анализ производственной деятельности ОАО “БАРЗ-2”

1.4 Обоснование темы проекта

2. Обзор литературы

2.1 Анализ существующих и перспективных методов наращивания изношенных посадочных мест коренных опор блока

3. Исследование дефектов блок-картера

4. Технологическая часть

4.1 Характеристика восстанавливаемой детали

4.2 Выбор рационального способа восстановления коренных опор

4.2.1 Технологический критерий

4.2.2 Технический критерий

4.2.3 Технико-экономический критерий

4.3 Анализ предполагаемого технологического процесса восстановления блок-картера

4.3.1 Мойка

4.3.2 Дефектовка

4.4 Ремонт посадочных отверстий блок-картера

4.5 Проектирование участка по восстановлению блок-картера

4.5.1 Расчет годовой трудоемкости и программы ремонта блок-картера

4.5.2 Расчет и подбор ремонтно-технологического оборудования участка..

4.5.3 Расчет производственной площади

4.5.4 Расчет необходимого количества производственных рабочих

4.6 Энергетическая часть расчета участка по восстановлению блок-картера

4.6.1 Расчет среднегодового расхода тепла на отопление и вентиляцию участка

4.6.2 Расчет среднегодового расхода электрической энергии

4.6.3 Расчет годовой потребности в сжатом воздухе участка

5. Конструкторская часть

5.1 Описание установки для подготовки поверхности под напыление

5.2 Расчет вала

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве

6.1.2 Анализ условий труда на проектируемом участке

6.1.3 Классификация и присвоение категории проектируемому участку

6.1.4 Мероприятия по улучшению охраны труда и разработка комплексных решений

6.1.5 Расчет вентиляции на проектируемом участке

6.1.6 Экологическая безопасность

7. Технико-экономическое обоснование проекта

7.1 Абсолютные технико-экономические показатели проектируемого участка

Вывод и предложения

Литература

Приложение

Введение

Эксплуатация машин сопровождается процессами естественного старения, следствие которого – снижение технико-экономических показателей их использования. Для поддержания высоких показателей надежности эффективности работы машин необходимо управление их техническим состоянием, что достигается с помощью методов и средств ремонта и технического обслуживания.

Ремонт и восстановление деталей двигателей машин является один из важнейших направлений ремонтного производства. Эффективность ремонта техники определяется качеством и надежностью восстановления изношенных деталей. Этим самым решается проблема обеспечения эксплуатационных машин запасными частями, т.е. восстановление изношенных деталей – крупный резерв экономии материально-экономических ресурсов.

В условиях кризиса экономики особо важное значение приобретает правильный выбор наиболее эффективных технологий ремонта, создания и внедрения в производство нового более экономического технического оборудования, современных технологических процессов, прогрессивных форм и методов организации производства, труда и управления в ремонтном производстве. На современном этапе ремонтным предприятиям необходимо.улучшать использование их производственных фондов, которые определяют производственные мощности ремонтной базы.

Неотъемлемой частью улучшения уровня ремонтного производства является стимулирование рационализаторской и изобретательской деятельности непосредственно на самих ремонтных предприятиях, усовершенствование и модернизация существующего технического оборудования, результатом которых явилось бы снижение себестоимости восстанавливаемых деталей.

1. Организационно-экономическая характеристика предприятия

1.1 История создания предприятия

Брянский авторемонтный завод №2 был организован на базе бывшего БЦТО, затем БПТК в 1990г. БЦТО организован в 1979 году на базе бывшего центра для проведения технического обслуживания и углубленного ремонта грузовых автомобилей и автобусов. В 1981 году предприятие было полностью реконструировано для проведения ТО-2 и ТР автомобилей КАМАЗ. БЦТО была оснащена технологическим, гаражным, нестандартизированным оборудованием, оргоснасткой и нормативно-технической документацией. На БЦТО оборудованы две поточные линии производства ТО-2 автомобилей КАМАЗ на 6 постановочных мест, участок текущего ремонта, имеющий 21 посадочное место, оборудовано 3 специализированных поста по замене агрегатов.

Посты оборудованы электромеханическими подъемниками, электро-пневмо-гайковертами и другими средствами малой механизации, смонтирован пост смазки и заправки автомобилей централизованным маслохозяйством. Организован участок ТО-2 по ремонту автобусов. Организованы участки: по углубленному и текущему ремонту агрегатов, редукторов, передних и задних мостов, аккумуляторный участок, моторный, топливной аппаратуры, пневмооборудования. Построена механическая мойка автомобилей.

Для расширения производственной базы, необходимой для полного удовлетворения потребностей транспортных организаций в централизованном обслуживании и ремонте автомобилей КАМАЗ, капитальном ремонте автобусов в 1989 году построен главный производственный корпус площадью 5400 м² . Корпус оснащен участком ТО и ТР автомобилей на 18 посадочных мест, участками: ремонта аккумуляторов, ремонта автомобильного электрооборудования, кузнечным, помещениями складов запасных частей, автомобильных агрегатов, склад масел.Все участки оснащены необходимым оборудованием, оснасткой и инструментом, грузоподъемными механизмами.

Однако в настоящее время этот производственный корпус не эксплуатируется, так как завод имеет заказы по ТО и ТР в значительно меньшем объеме, чем это позволяют производственные мощности.

1.2 Общая характеристика предприятия

Автомобильный завод расположен в городе Брянске. Завод имеет статус акционерного общества закрытого типа.

В сферу производственной деятельности предприятия входят техническое обслуживание и ремонт автомобилей КамАЗ, прицепов и полуприцепов, ремонт узлов и агрегатов автомобилей КамАЗ, ремонт ДВС, ремонт карбюраторных автомобилей, предпродажная подготовка и обслуживание легковых автомобилей “Запорожец”, “Таврия”, “Ока” и мотоколясок, в том числе и упомянутых автомобилей с ручным управлением для инвалидов, капитальный ремонт двигателей, собственное изготовление запасных частей к автомобилям КамАЗ, шлифовка коленчатых валов различных типов легковых и грузовых автомобилей и автобусов.

На предприятии имеются следующие инженерные сооружения:

- производственный корпус №1, производственная площадь 5400м² ;

- производственный корпус №2, производственная площадь 5388м² ;

- административно-бытовой корпус, здание трехэтажное, площадь 2345м² ;

- склад запасных частей;

- мойка автомобилей с очистными сооружениями;

- трансформаторная подстанция;

- крытый переход (галерея) между административно-бытовым и главным производственным корпусом.

Инженерные коммуникации: силовое электроснабжение, включающее скрытые и открытые кабельные сети, распределительные пункты, наружное и внутреннее освещение, электрические сети для бытовых нужд.

- механический участок, оснащенный токарными станками с ЧПУ, универсальными токарными, фрезерными, плоско- и круглошлифовальными, расточными, сверлильными станками;

- участок ремонта автомобильных агрегатов;

- участок моторный по ремонту двигателей КамАЗ;

- участок моторный по ремонту карбюраторных двигателей;

- участок термообработки ТВЧ;

- участок ремонта дизельной топливной аппаратуры;

- участок мойки агрегатов и узлов;

- участок восстановления автозапчастей;

- участок ТО и ТР прицепов и полуприцепов;

- участок столярный;

- участок диагностики грузовых и легковых автомобилей и автобусов.

Участки и посты оснащены соответствующими испытательными стендами, ремонтным оборудованием, контрольными приборами, стендами сборки-разборки узлов и агрегатов, грузоподъемными механизмами. Общая производственная площадь корпуса 5328м² оргтехники, сети снабжения сжатым воздухом, сети снабжения водой для бытовых и производственных нужд, сети канализационные и очистные сооружения, сети вентиляционные, сети отопления.

Технологическая структура производственных площадей:

А) производственный корпус №1

на площади размещены участки и помещения:

- участок ТО и ТР автомобилей на 18 посадочных мест;

- участок ТО №1;

- участок предпродажной подготовки и обслуживания легковых автомобилей, моторных колясок и их хранения;

- участок аккумуляторный;

- участок ремонта автомобильного оборудования;

- участок кузнечный и наплавки тормозных барабанов;

- помещение склада автомобильных агрегатов;

- помещение склада автомобильных запасных частей;

- помещение склада масла.

Б) производственный корпус №2

- участок ТО и ТР автомобилей на 22 посадочных места.

В) Административно-бытовой корпус

Здание трехэтажное, общей площадью 2345м² .

На первом этаже размещены: контрольно-пропускной пункт, магазин, сауна с помещением для отдыха и лечебных процедур, служебные кабинеты.

На втором этаже размещены: столовая, бытовые помещения, служебные кабинеты.

На третьем этаже размещаются: служебные кабинеты администрации, служб завода, актовый зал.

Г) Склад запасных частей

Отдельно стоящее здание легкого типа на территории завода, общей площадью 480м² . Помещения оборудованы стеллажами и грузоподъемными механизмами.

Общая площадь 220м² , оснащена насосной установкой, сливом воды.

Д) Трансформаторная подстанция

Станция расположена за территорией завода. Трансформаторная подстанция модульного типа и включает в себя трансформатор мощностью 360кВт.

Завод имеет телефонную связь на 7 абонентов, внутреннюю телефонную и селекторную связь.

1.3 Анализ производственной деятельности

Технико-экономические показатели предприятия приняты по данным производственно-финансовых годовых отчетов. Анализ производится по абсолютным и удельным показателям: размер основных произведенных фондов (ОПФ), объем валовой и товарной продукции, себестоимость ремонта изделия, производственная площадь, средняя месячная заработная плата производственных рабочих, фондоотдача, фондовооруженность, производительность труда, выпуск продукции на единицу производственной площади.

Анализ технико-экономических показателей приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Технико-экономические показатели предприятия.

В данной таблице приведены основные технико-экономические показатели предприятия за последние три года.

Анализируя данные таблицы 1.1 за период с 200 по 200 год можно сделать вывод о том, что стоимость валовой и товарной продукции возросла почти в два раза. Это свидетельствует о росте производства за анализируемый период.

Численность производственного персонала существенно не изменилась.

За последние три года заработная плата возросла в 2,4 раза.

Далее рассмотрим размер и структуру ОПФ.

Таблица 1.2 – Структура основных производственных фондов.

Анализируя данные о замере и структуре основных производственных фондов предприятия за период с 200 по 200 год, можно отметить, что наблюдается тенденция роста размера основных производственных фондов.

За анализируемый период существенных изменений в структуре основных производственных фондов не наблюдается. Наибольший удельный вес в структуре основных производственных фондов занимают здания – 80%, а также машины и оборудование, на их долю приходится 15,8% в 200 году. Следует отметить, что удельный вес зданий возрос на 1,1%, а вот машин и оборудования снизился на 1,8%. Это объясняется тем, что машины и оборудование в процессе производства изнашиваются и нуждаются в замене, а для приобретения новых на предприятии не хватает средств.

Удельный вес транспортных средств увеличился на 0,4% и и свидетельствует о том, что за анализируемый период предприятие приобрело новые транспортные средства.

Таблица 1.3 – Анализ использования ОПФ на предприятии.

Анализируя данные таблицы 1.3 за период с 200 по 200 год можно сделать следующие выводы: фондовооруженность на предприятии выросла на 8%, рост ее обусловлен увеличением стоимости ОПФ, а также повышением уровня механизации основных трудоемких процессов на предприятии.

Фондоотдача является главным стоимостным показателем эффективности использования основных производственных фондов, и она показывает, сколько продукции предприятие получило в денежном выражении на единицу стоимости ОПФ.

За анализируемый период фондоотдача выросла почти в два раза, это объясняется как ростом валовой продукции, так и ростом стоимости ОПФ, но рост стоимости валовой продукции осуществляется более быстрыми темпами, чем основные производственные фонды.

Также следует отметить и рост производительности труда и себестоимость ремонта изделий. Производительность труда возросла в 1,5 раза, а себестоимость в 1,6 раза. Увеличение производительности труда вызвано ростом стоимости произведенной продукции, а рост себестоимости ремонта изделий обусловлен повышением уровня цен на расходные материалы, электроэнергию и другие затраты.

1.4 Обоснование темы проекта

На основании данных анализа производственной деятельности авторемонтного завода обосновываем тему проекта.

Анализируя тему проекта и работу предприятия за три последних года, можно прийти к выводу, что производственная площадь завода не изменяется, основные производственные фонды также не возрастают. Численность рабочих почти постоянна. Имеется тенденция к снижению программы ремонта и к увеличению себестоимости ремонта.

В связи с этим можно предложить реконструкцию участка по ремонту блок-картеров при неизменной производственной площади. Так как на заводе есть резерв площади и оборудование очень рассредоточено, то существует условие организации дополнительного участка по восстановлению деталей методом газопламенного напыления.

Организация этого участка дает резервы для увеличения программы ремонта, а также снижения трудоемкости ремонта.

2. Обзор литературы

2.1 Анализ существующих методов наращивания изношенных посадочных мест коренных опор блока

Основная причина отказа неподвижных сопряжений машин – нарушение неподвижности посадки.

Износ посадочных отверстий вследствие приваривания вкладышей коренных подшипников блока является причиной неравномерности крутящего момента, возрастания динамических нагрузок, увеличения вибраций, снижающих долговечность не только подшипников, но и все сборочной единицы.

Рассмотрим некоторые наиболее распространенные виды восстановления посадочных мест блока, а так же некоторые перспективные виды наплавки, которые обеспечивают в будущем широкое применение в ремонтном производстве.

а) Сущность способа восстановления контактной приваркой стальной ленты заключается в том, что на изношенную поверхность детали накладывают стальную ленту и приваривают ее электрической контактной шовной сваркой.

Предварительная обработка изношенных посадочных отверстий в блоке производится на радиально-сверлильном станке. Предварительно в расточенные посадочные отверстия вставляют отрезок ленты по ширине гнезда. Толщину привариваемой ленты в зависимости от величины износа принимают от 0,4 до 0,8мм. В отверстие корпусной детали, закрепленной на станине станка, вводят на глубину наложения первого шва сварочный ролик.

Включают насос охлаждающей жидкости ролика, вращения шпинделя станка, пневмопривод и сварочный ток. При этом сварочный ролик обкатывает с определенным давлением стальную ленту, накладывая кольцевой сварной шов. Определенный шаг сварных точек обеспечивает герметичность шва по всему параметру гнезда. Наложение шва заканчивается после перекрытия его начала на 5 – 6 точек.

Процесс приварки ленты ведут при напряжении 4-5 В, при сварочном токе 7,5 – 8,0 кА, цикле сварки 0,24 с., усилия прижатия роликов 1,8-2,0 кН, скорости сварки 0,58 м/мин, расходе охлаждающей жидкости 1-1,5 л/мин.

Контактная сварка чугунной детали и стальной ленты не приводит к значительным напряжениям в сварном соединении, так как процесс образования сварной точки длиться 0,05-0,1 с. и происходит при высоких скоростях нагрева и под воздействием давления, способствующего уплотнению металлов.

б) Способ детонационного напыления заключается в следующем: в рабочую камеру детонационной установки подаются горячая смесь и напыляемый порошок с помощью электрической искры смесь поднимается, из рабочей камеры по отвалу пламя распространяется с возрастающей скоростью до возникновения детонационной волны. Скорость распространения детонации 1000…3500 м/с, зависит от характеристик горючей смеси.

При исследовании продуктов детонации последние увлекают за собой частицы порошка, которые, кроме кроме тепловой получают и кинетическую энергию. Скорость выноса порошка 600…1000 м/с. Установленная по пути потока газов и порошка изношенная поверхность покрывается частицами напыляемого материала. Особенностью детонационного напыления является меньший нагрев частиц, и их более высокая скорость по сравнению, например, с плазменным напылением.

Недостатками этого способа являются: нагрев детали до 200-250 ⁰ С, при этом могут возникнуть внутренние напряжения; высокая себестоимость восстановления деталей; повышенный шум; объемные габариты; низкая производительность (расход порошка 1,8 кг/ч).

в) Плазменная наплавка.

В качестве источника тепловой энергии при плазменной наплавке применяется струя плазмы. Плазма представляет собой полностью или частично ионизированный газ, нагретый до очень высокой температуры и обладающий свойством электропроводимости. Плазменную струю получают в специальных устройствах, которые называют плазмотронами или плазменными горелками. В качестве плазмообразующего газа применяют аргон, азот, гелий, водород и их смеси. Аргонная плазменная струя имеет наибольшею температуру (до 15÷20 тыс. ⁰ С) и сверхзвуковую скорость истечения до 1000-1500 м/с. Присадочный материал при плазменной наплавке вводится в сварочную ванну в виде порошка или проволоки. Для того чтобы получить плазменную струю между анодом и катодом, возбуждают электрическую дугу, и в зону горения вводят плазмообразующий газ, который проходя через дуговой промежуток, нагревается до высокой температуры и ионизируется, т.е. распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы. Высокая концентрация тепловой энергии в плазменной струе, стабильность дугового разряда, возможность раздельного регулирования степени нагрева основного и присадочного материалов обуславливают преимущества применения плазмы при наплавке детали.

К преимуществам данного способа наплавки относятся возможность регулирования в широких пределах физико-механических свойств покрытий в зависимости от материала восстанавливаемых деталей и высокая производительность (около 3…8 кг/ч).

Недостатками плазменного способа наплавки несомненно является высокая стоимость оборудования и его эксплуатационные затраты, сопровождается сильным ультрафиолетовым излучением.

г) Газопламенное напыление.

Способ основан на нанесении покрытия на деталь напылением газовой струей порошка, нагретого пламенем газа до жидкого или вязкотекучего состояния. Порошок подается в зону плавления с помощью трансформирующего газа.

Подготовка деталей: перед нанесением покрытия поверхность детали обезжиривают. Для напыления тугоплавких материалов применяют установку УЛН-8-64, которая состоит из распылительной головки, автономно расположенного питателя и вспомогательного оборудования. Она работает на оцителено-кислородном пламени. Трансформирующим газом служит кислород.

Метод газопламенного напыления обладает преимуществом перед плазменной: используются различные типы газопламенных пистолетов гораздо меньших размеров чем плазмотроны, отсутствие электродов и высокого напряжения, отсутствие возбуждающих газов. Стоимость оборудования и затраты на эксплуатацию при этом ниже.

д) В ремонтном производстве применяют также местные осаждения при неподвижном электролите. Отверстие герметизируют снизу, заливают в него электролит, устанавливают анод и подключают к источнику тока. Само отверстие служит ванночкой. Этот способ часто применяют для восстановления посадок под подшипники в корпусных деталях.

Железнение проводят в электролите при катодной плотности тока 10…20 А/дм² . Его предварительно нагревают до температуры 50…60 ⁰ С и заливают в местную ванну. В дальнейшем ее поддерживают на уровне 60…90 ⁰ С за счет выделения теплоты при электролизе.

Иногда анодные травления поверхности проводят непосредственно в электролите железнение: включают ток обратной полярности (“+” на деталь и “-” на анод) и травят при плотности тока10-15 А/дм² в течение 1…1,5 мин. Затем переключают полярность (“-” на деталь и “+” на анод) и выполняют железнение необходимой толщины.

Преимущества железнения: возможность регулирования твердости покрытия в широких пределах от НВ 150 до НВ 600, дешевизна и доступность применяемых исходных материалов.

Недостаток процесса: нестабильность процесса по кислотности электролита и необходимость подогрева при горячем остапивании большая трудоемкость.

В данном разделе были рассмотрены основные из применяемых способов наплавки изношенных деталей машин, приведены их достоинства и недостатки в отношении качества наплавляемого материала. Так же были рассмотрены некоторые виды наиболее перспективных в будущем видов наплавки.

Целью данного дипломного проекта является выбор наиболее приемлемого для данного предприятия вида автоматической наплавки для восстановления изношенных посадочных мест коренных подшипников и проектирование участка для наплавки указанного вида работы.

3. Исследование дефектов блок-картера

Самые распространенные дефекты блок-картера следующие: трещины перемычек между цилиндрами; трещины в стенках водяной рубашки; износ, отклонение от соосности гнезд вкладышей коренных подшипников; износ торцевых поверхностей коренных опор под упорные полукольца; коробление привалочной плоскости, сопрягаемой с головкой цилиндров; износ гнезд под втулки распределительного вала; износ резьбы (срыв, залом шпилек) в теле блока; износ отверстия под толкатель.

Коренные опоры блока являются наиболее изнашиваемыми его частями. Они работают в условиях динамических нагрузок. Поэтому возникает необходимость в улучшении условий работы и факторов влияющих на качество ремонта при восстановлении блока цилиндров картера.

В листе графической части дипломного проекта приводятся результаты исследования поступающих в ремонт блок-картеров на наличие дефектов, а также их частость.

Исследования проводились на выборке из 30 блок-картеров. Сбор данных проводился на авторемонтном заводе. Полученные результаты по частоте дефектов блок-картера приведены в таблице 3.1 и на листе графической части.

Таблица 1.3 – Дефекты блок-картера их частость.

Анализируя полученные данные мы видим, что наиболее часто изнашиваются гнезда вкладышей подшипников – 100%, а износ и срыв резьбы в теле блока – 88% и коробление привалочной плоскости, сопрягаемой с головкой цилиндров – 77%.

В этом разделе были описаны, приведенные нами научные исследования изучения дефектов блок-картера, которые наиболее часто встречаются.

4. Технологическая часть

4.1 Характеристика восстанавливаемой детали

Коренные опоры блок-картеров у дизельных двигателей входят в общую сложную отливку из серого мелкозернистого чугуна С418 и С421, обладающих высокими литейными и механическими качествами. Они относятся к неподвижным элементам механизма, образующего корпус двигателя и обеспечивающего жесткое крепление коренных подшипников скольжения, тем самым, образуя устойчивую работу всему кривошипно-шатунному механизму. Элементом коронной опоры двигателя является разъемная крышка коренного подшипника.

Все поверхности посадочных мест коренных опор двигателя сопрягаются с опорным шейками коленчатого вала через подшипники скольжения – коренные вкладыши. Гнезда под вкладыши имеют шероховатость поверхности и должны соответствовать R_а = 1,25мКм.

4.2 Выбор рационального способа восстановления коренных опор

Рациональный способ восстановления коренных опор определяют, пользуясь критериями: технологическим (применяемости), техническим (долговечности) и технико-экономическим (обобщающим).

4.2.1 Технологический критерий

Технологический критерий характеризует возможность применения нескольких способов восстановления, исходя из конструктивно-технических особенностей детали. К числу конструктивно-технических особенностей относятся: геометрическая форма и размеры, матириал, термическая или другой вид обработки, твердость, шероховатость поверхности и т.д.

По техническому критерию для восстановления коренных опор блока подходят следующие способы:

- детонационное напыление;

- плазменная наплавка;

- газопламенное напыление;

- местное осождение.

4.2.2 Технический критерий

Технический критерий оценивает каждый способ (выбранному по технологическому критерию) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления свойств поверхности, т.е. обеспечение работоспособности за счет долговечности, сцепляемости, износостойкости и достаточной твердости покрытия восстанавливаемой детали.

Для каждого выбранного способа проводится комплексная качественная оценка значения коэффициента долговечности К_Д .

По техническому критерию, для восстановления посадочных мест коренных опор блока, больше подходит метод газопламенного напыления.

4.2.3 Технико-экономический критерий

Технико-экономический критерий связывает стоимость восстановления детали и ее долговечности после устранения дефектов.

Технико-экономический критерий оценивают по формуле В.А. Шадричева

К_Т = С_в /К_Д

где К_Т – коэффициент технико-экономического критерия (эффективности);

С_в – себестоимость восстановления 1 м² изношенной поверхности, руб/м² ;

К_Д – коэффициент долговечности при восстановлении.

Эффективным считается способ, у которого К_Т min.

По технико-экономическому показателю, более эффективным методом восстановления посадочных мест коренных опор блока является газопламенное напыление, т.к. К_Т наименьший. Все расчетные данные сведены в таблице 4.1

Таблица 4.1 – Оценочные критерии различных видов наплавки

4.3 Анализ предлагаемого технического восстановления блок-картера

4.3.1 Мойка

Мойка блока производится после его разборки на участке комплектовки.

Блок помещают в моечную машину ОМ-4610. В ней осуществляется промывка масляных каналов от загрязнения и отложения на стенках каналов. Очистка масляных каналов посадочных мест является одной из важнейших операций ремонта, т.к. от величины отложения масляных каналах зависит межремонтный ресурс посадочных мест блока. Очистка производится раствором “Лабомид-209” ТУ38-10738-80. Применяются следующие параметры очистки:

1. Температура моющего раствора Т = (85±5) ⁰ С;

2. Давление подаваемой жидкости Р = (0,4÷0,8) мПа;

3. Время воздействия раствора t = 10-15 мин;

4. Концентрация раствора составляет 20÷30 г/л;

После очистки коленчатый вал поступает на пост дефектовки, где производится его дефекация.

4.3.2 Дефектовка

Контроль и установление дефектов начинают в визуального осмотра блока, далее идет проверка на магнитном дефектоскопе МД-50П. Для контроля гнезд вкладышей коренных подшипников применяют нутрометр НИ 100-160.

Основные дефекты и способы их устранения приведены в таблице 4.2

Таблица 4.2 – Основные дефекты и их устранение

4.4 Ремонт посадочных отверстий блок-картера

В настоящее время разработаны технологические процессы и комплекты оснастки для высококачественного восстановления блок-катреров автотракторных двигателей. Технологическими процессами предусмотрено устранение всех дефектов в соответствии с техническими требованиями на капитальный ремонт двигателя. Разработанная оснастка позволяет качественно восстанавливать посадочные отверстия в блоке, обеспечивая высокий межремонтный ресурс двигателя.

а) Ремонт коренных опор блока

Для коренных опор и опор распредвалов блока характерны следующие дефекты: отклонение в диаметре; нарушение соосности; проворот коренных вкладышей и аварийный износ послетей блока; ослабление посадки, трещины и изломы крышек коренных подшипников; износ отверстий под втулки распределительного вала.

Причины этих дефектов: из-за деформации блока цилиндров происходит нарушение соосности коренных опор. Как правило, естественные износы коренных опор двигателей не наблюдаются. Но им присущ такой характерный дефект как аварийные износы от проворотов коренных вкладышей. Обычно это происходит так; сначала каленвал какой-либо коренной шейкой схватывается со вкладышем, затем наступает его заклинивание, которое сопровождается поворотом вкладыша в опоре. При провороте вкладышей часто наблюдаются аварийные износы опор (задиры). Износы от проворотов вкладышей составляет 0,2-0,6 мм. В итоге посадочные места (постели) под вкладыши восстанавливают газопламенным напылением. На сначала аварийно-изношенные коренные опоры растачиваются под ремонтный размер, увеличенный против номинальных на 0,5-1,0 мм на диаметр.

При отклонении в диаметре или соосности больше чем на 0,03 мм блок подлежит ремонту методом расточки отверстий в линию со смещением оси. При этом соблюдается следующая последовательность: расточка, дробеструйная обработка поверхности детали, обезжиривание и газопламенное напыление.

Изношенные посадочные места коренных опор и отверстия под втулки распределительного вала восстанавливаются на горизонтально-расточном станке, одновременно двумя борштангами со совмещенными резцами. Резцы на борштангах выставляются с помощью индикаторного приспособления под размер: для расточки постелей блока цилиндров под вкладыши коренных подшипников 100,5 мм; для расточки втулки распредвала передней 53,6 мм, средней 53,8 мм и задней 41,6 мм.

После этого посадочные места подвергаются напылению, как одному из способов восстановления, при которой покрытия наносится на поверхность постелей блока газовой струей порошка, нагретой пламенем газа до жидкого состояния. Расплавленный металл распыляется струей газа на частицы размером 3…300 мкм, со скоростью 100-300 м/с наносится на поверхность.

К положительным сторонам газопламенного напыления можно отнести: получение покрытий любой толщины максимум до 4,0 мм; получение любой твердости и прочности нанесенного слоя; возможность регулирования в широких пределах физико-механических свойств покрытий в зависимости от материала восстанавливаемой детали.

Однако у способа существуют следующие недостатки: наносимые покрытия, растрескиваются во время напыления или во время охлаждения, расслаиваются во время обработки резанием. Все эти дефекты могут появиться из-за неправильно выбранных режимов нанесения покрытия, плохого обезжиривания поверхности перед напылением, неправильно выбранного порошка для металлизации, вследствие чего происходит плохое сцепление наносимого слоя с металлической основой.

В разработанной технологической карте принят данный способ с некоторыми усовершенствованиями, которые позволяют избежать перечисленные выше дефекты покрытия и заключаются в следующем: к способам защиты поверхностей от коррозионно-усталосного разрушения технологически относятся в первую очередь различные технологические обработки поверхностей, повышающие их усталостную прочность и защищающие от коррозионного воздействия окружающей среды. Эффективны способы механической, термической и химико-термической обработки. По этому, в данном технологическом процессе, после подготовительной расточки отверстий перед процессом напыления введен процесс дробеструйной обработки посадочных отверстий подшипников. Процесс основан на явлении упрочнения металла пластическим деформированием. Например, обработка поверхности дробью диаметром 1,6 мм в течение 2 минут может повысить износостойкость в условиях фреттинг-коррозии почти втрое. Увеличение износостойкости поверхности при упрочнении пластическим деформированием объясняется уменьшением пластичности поверхности слоя, превращением остаточного аустенита в мартенсит, наличием остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое.

Дробеструйная обработка проводится с дополнительной целью как можно больше увеличить шероховатость поверхности для повышения качества сцепяемости напыленного металла с чугунной основой блок-картера.

Дробеструйную обработку проводят при помощи разработанного приспособления. Оно представляет собой дробеструйную камеру, внутри которой находится дробеструйный пистолет. Блок помещают внутрь камеры и производят обработку посадочных отверстий дробью, вылетающей из сопла пистолета с большой скоростью. В качестве дроби используют образивный материал, применяемый для изготовления шлифовальных кругов, например, белый электрокорунд 2,4 А с размером зерна 1500…2000 мкм по ГОСТ 3647-80.

После дробструйной обработки проводится обезжиривание посадочных мест подшипников перед напылением для удаления любых видов загрязнений. Обезжиривание проводят в специальной ванне, внутрь которой помещается блок. В качестве реактива применяются растворитель №646, который наносится на обрабатываемую поверхность ватным тампоном.

Затем, восстанавливаемый блок устанавливается на стол для наплавочных работ. Для усовершенствования и облегчения выполнения процесса вместо громоздких газоструйных металлизаторов предусматривается применение газопламенной порошковой горелки “Искра-1В” конструкция Железногорского завода “Ренмашпомирент”.

Горелка “Искра-1В” газопламенная порошковая предназначена для нанесения износостойких и защитных покрытий порошковыми материалами на поверхности изделий, к которым предъявляются повышенные требования в отношении износостойкости, жаростойкости и коррозийной стойкости.

Технические характеристики газопламенной порошковой горелки “Искра-1В”.

1. Производительность 1,5 кг/час;

2. Рабочее давление газов, мПа

ацетилен ГОСТ 5457-75 – 0,70…0,10

кислород ГОСТ 5583-78 – 0,40…0,45

воздух (аргон, азот)

3. Расход газов, л/мин.

ацетилен – 10…15

кислород – 20…23

4. Емкость съемного бункера порошка, л – 0,35…0,50

Конструкция горелки предусматривает разогрев пламени до 4500⁰ С и обжим его струей воздуха для более точной подачи газовой струи.

Для наплавки используются композиционные порошки

ПТ–Ю 5 Н и ПТ–Ю 10 Н

ПТ–Ю 5 Н: состав – Ni +5,2;

твердость – НВ 210;

прочность – 55 мПа;

Свойство порошка и покрытий: Экзотермически реагирующий порошок, образующий соединения Ni–. Гарантируются регламентированный тепловой эффект и хорошая текучесть через отверстия 1,7 и 2,5 мм. Хорошая износостойкость в сочетании с коррозионной стойкостью и сопротивлением ударным нагрузкам.

ПТ–Ю 10 Н: состав – Ni +9;

твердость – НВ 170;

прочность – 55 мПа;

Применяют эти порошки в качестве подслоя для нанесения более твердых покрытий и для восстановления. Порошки на основе самофлюсующихся сплавов – для создания износостойких рабочих слоев восстановление и упрочнения посадочных мест и уплотнений деталей.

После напыления необходимо провести обработку напыленных посадочных мест до номинального размера.

После расточки проводится контроль восстановленных посадочных мест индикаторным нутромером.

б) Сравнительно распространенным и хроническим дефектом блоков цилиндров быстроходных дизелей является коррозионно-кавитационные разрушения нижних посадочных мест под гильзы. Технологичность ремонта с таким дефектом зависит от конструктивного исполнения. Предпочтительно когда уплотнительные кольца расположены в каналах выполненных в блоке цилиндров, а не в каналах на гильзах цилиндров, так как надежность уплотнения в первом варианте выше.

В настоящее время применяют следующие способы устранения коррозионно-кавитационных разрушений нижних посадочных мест в блоках и гильз:

1) нанесение полимерных специальных композиций;

2) газопламенное напыление;

3) установка ремонтных втулок;

4) пайка;

5) изготовление в блоке новой канавки ниже или выше первоначальной;

6) расточка существующей канавки до устранения кавитационных раковин и установка утолщенного уплотнительного кольца;

7) применения специальных охлаждающих жидкостей или присадок к ним.

Верхние посадочные места в блоках под гильзы кавитационным разрушения не подвергаются. Их только защищают двух ярусной разверткой от образования копоти.

в) Ремонт блоков с трещанами нижних перемычек между цилиндрами осуществляют в следующей последовательности. Зачищают поверхность перемычки от посадочного места в блоке под гильзу до постели от капиль и литейной корки до блеска на 10-15 мм с каждой стороны машинами ИП2009А с кругами ПП 80×20×20, продувают сжатым воздухом, обезжиривают бензином БР-1 “Галоша”. Устанавливают блок горизонтально наносят на трещину 2-3 капли герметика АН-IV в зоне канавки под уплотнительное кольцо. Через 15-20 мин. наносят защитный состав из 70% кальцита и 30% прокаленной буры валиком в 2-3 мм. Заваривают одиночными поперечными валиками, затем с обоих сторон перемычки продольным сплошным швом окончательно поперечными уплотняющими валиками проволокой ПАНЧ-11 с прямой полярностью.

г) Резьбовые соединения предназначены для обеспечения жесткости стыка и герметичности сопряжения, а также предохранения деталей от осевого перемещения. Основными их дефектами являются: срыв резьбы, заломы шпилек и болтов, износ резьбы, сломы резьбовых отверстий. При заломах шпилек (болтов) и их центре сверлят отверстия на всю длину, забивают в нее экстрактор и вывинчивают. Если ест возможность к заломанной шпильке навернуть гайку, то следует этим воспользоваться и затем торцевым ключом удалить гайку вместе со шпилькой. Ремонт резьбы повторной прогонкой приводит к снижению ее прочности. Поврежденные или изношенные резьбовые отверстия ремонтируются установкой резьбовых спиральных вставок. Отверстие рассверливают под ремонтный размер и нарезают новую резьбу увеличенного диаметра сохраняя первоначальный шаг. В подготовленные отверстия вставляют спиральную вставку, а затем ввертывают шпильку номинального размера. Использование спиральных пружинных вставок из нержавеющей стали позволяет повысить прочность резьбовых соединений на 20-30% по сравнению с новыми.

д) Изношенные внутренние поверхности отверстий под толкатели восстанавливают развертыванием под ремонтный размер на вертикально-сверлильном станке.

4.5 Проектирование участка по восстановлению блок-картеров

Было принято решение спроектировать участок по ремонту блок-картеров автотракторных двигателей на месте старого вулканизационного участка.

При проектировании данного участка необходимо определить годовую программу ремонта блок-картера. Программа формируется из количества единиц детали, нуждающихся в ремонте в течение года. Исходя из данных статистической службы завода принимаем производственную программу 300ед. в год.

4.5.1 Расчет годовой трудоемкости программы ремонта блок-картеров

Трудовую трудоемкость определяем по следующему выражению [17]:

(4.1)

где - удельная трудоемкость ремонта блок-картера, чел.ч;

- количество отремонтированных блок-картеров, шт.

Средняя удельная трудоемкость работ по восстановлению блок-картера 9,5 чел.ч из справочника [1]

4.5.2 Расчет и подбор ремонтно-технического оборудования участка

Из всего объема работ по восстановлению блок-картеров около 70% будет производиться на станочном оборудовании, 20% составляют наплавочные работы.

Исходя из этого процентного соотношения восстановительных работ можно определить необходимое количество оборудования.

Годовая трудоемкость станочных работ составит:

Т_{с m} = 0,7 · Т_уч , чел.ч (4.2)

где Т_уч – годовая трудоемкость участка, чел.ч;

Т_{с m} = 0,7 · 2850 = 1995 чел.ч

Проводим расчет станочного оборудования участка по следующей формуле [12]

S_{с m} = Т_{с m} · К_н /Ф_д.о. · η_о (4.3)

где Т_{с m} – трудоемкость станочных работ, чел.ч;

К_н – коэффициент неравномерности загрузки участка

(К_н = 1,0…1,3)

η_о – коэффициент использования станочного оборудования

(η_о = 0,85÷0,9);

Ф_д.о – действительный фонд времени оборудования, ч

Ф_д.о = Ф_н ·n_с · η_о , ч (4.4)

где Ф_н – номинальный годовой фонд времени работы, ч;

n_с – число рабочих смен в сутки;

η_о – коэффициент использования станочного оборудования

(η_о = 0,98)

Номинальный годовой фонд времени работы:

Ф_н = (К_р t_{с m} – К_n t_c ) · n, ч (4.5)

где К_р – число рабочих дней в году (при пятидневной неделе 253 дня);

t_{с m} – продолжительность смены, ч;

К_n – число предварительных и предпраздничных дней;

t_c – время, на которое сокращается смена в предпраздничные и предвыходные дни, ч;

n – число смен

Ф_н = (253 · 8 – 9 · 1) ·1 = 2015 ч

Ф_д.о = 2015 · 1 · 0,98 = 1974,7 ч

S_{с m} = 1995 · 1,3/1974,7 · 0,85 = 1,5 ≈ 1 шт

Определяем количество наплавочных установок по формуле:

(4.6)

где Т_н = трудоемкость наплавочных работ, чел.ч

К_и = коэффициент использования оборудования по времени

(К_и = 0,85)

n_с = количество смен, (n_с = 1)

Т_н = 0,2 · Т_уч , чел.ч (4.7)

Т_н = 0,2 · 2850 = 570 чел.ч

Принимаем количество наплавочных установок

Все расчетные и выбранное оборудование сводим в таблицу 4.3

Таблица 4.3 – Ведомость оборудования участка по восстановлению блок-картеров.

4.5.3 Расчет производственной площади

Определение производственных площадей может производиться различными способами.

Выбираем способ расчета площади, занимаемой оборудованием и переходным коэффициентом. Расчет ведем по следующей формуле [12]:

, м² (4.8)

где – площадь занимаемая оборудованием и машинами, м2;

– коэффициент, учитывающий рабочие зоны и переходы

(3÷2,5);

F_м = 0, так как на участке отсутствуют машины.

, м² (4.9)

где - количество оборудования i-той марки, шт;

- удельная площадь, занимаемая оборудованием i-той марки

Коэффициент, учитывающий проходы и рабочие зоны принимаем равным 3,5.

4.5.4 Расчет необходимого количества производственных рабочих

Численность основных производственных рабочих на участке рассчитываем по следующей формуле [12]:

, чел (4.10)

где - действительный фонд рабочего времени рабочего, ч

К – коэффициент перевыполнения норм выработки, К = 1,05÷1,15

(4.11)

где К_о – общее число рабочих дней;

t_cm – продолжительность рабочей смены, ч;

η_р – коэффициент потерь рабочего времени (η_р = 1,15);

ч

Принимаем количество рабочих чел.

Количество производственных рабочих на участке распределены по видам работ и производственным операциям.

Сводим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 – Распределение рабочих по видам работ.

Средний разряд рабочих определяется по формуле [12]:

(4.12)

где - число рабочих соответствующего разряда, чел.

- списочное число рабочих на участке, чел.

4.6 Энергетическая часть расчетов участка по восстановлению блок-картеров

4.6.1 Расчет среднегодового расхода электрической энергии

Расход электроэнергии на проектируемом участке будет состоять из расхода силовой и осветительной электроэнергии [11]:

W_г = W_г.с. + W_г.осв ; кВт (4.13)

где W_г – среднегодовой расход электроэнергии, кВт;

W_г.с. – среднегодовой расход силовой электроэнергии, кВт;

W_г.осв – среднегодовой расход осветительной электроэнергии, кВт

Для расчета среднегодового расхода силовой электроэнергии необходимо определить мощность электроприемников (Р_уст ) для каждой единицы установленного оборудования. Затем с учетом коэффициента спроса для каждой группы электроприемников рассчитывают активную мощность по формуле [12]:

Р_а = η_с · ΣР_уст , кВт (4.14)

где η_с Σ – коэффициент спроса, учитывающий недогрузку (по мощности) и неодновременность работы электроприемников, потери в сети и электродвигателях (η_с = 0,15÷0,25)

Мощность Р_уст оборудования на участке составляет

Р_а = 0,20 · 10,5 = 2,1 кВт

Годовой расход силовой электроэнергии определяем по формуле [11]:

W_г.с. = ΣР_а · Ф_д · η_з , кВт (4.15)

где Ф_д – действительный фонд времени оборудования, ч;

η_з – коэффициент загрузки оборудования (0,5÷0,75);

W_г.с. = 2,1 · 1974,7 · 0,6 = 2370 кВт

Среднегодовой расход осветительной энергии определяем по формуле:

W_г.осв = Т_ос · F_уч · S_о / 1000 , кВт (4.16)

где Т_ос – годовое число использование максимальной осветительной нагрузки, ч.;

F_уч – площадь участка, м² ;

S_о – удельная мощность осветительной нагрузки, кВт/м²

Из справочника литературы принимаем

Т_ос = 800ч S_о = 0,015 кВт/м²

W_г.осв = 800 · 36 · 0,015 = 432 кВт

W_г = 2370 + 432 = 2802 кВт

4.6.2 Расчет среднегодового расхода тепла на отопление и вентиляцию

Годовой расход пара на отопление и вентиляцию рассчитываем по формуле [11]:

д_т · Т_от · V_зд / 1000 · i , м² (4.17)

где д_т – расход тепла на 1м² здания, ккал/ч;

д_т = 20 ккал/ч

Т_от – число часов отопительного периода, ч;

Т_от = 4368 ч.

V_зд – объем производственного здания, м³ ;

i – теплосодержание пара, ккал/кг;

i = 540 ккал/ч

Q_г.р.п. = (20·4368·216)/(1000·540) = 35 м³

4.6.3 Расчет годовой потребности в сжатом воздухе участка

Потребность в сжатом воздухе определяем по формуле [11]:

Q_в = К_с · К_п · К_э · ΣQ_ср · Ф_д · η , м³ (4.18)

где К_с – коэффициент спроса на воздух, К_с = 0,4÷0,6;

К_п – коэффициент, учитывающий потери воздуха из-за неплотностей соединения, К_п = 1,5;

ΣQ_ср – суммарный средний расход пневмоприемников, м³ /ч;

Ф_д – действительный годовой расход времени оборудования, ч;

η – число смен работы

Q_в = 0,5·1,5·1,3·4·1374,7·1 = 7701 м³

5. Конструкторская часть

5.1 Описание установки для подготовки поверхности под напыление

Одна из важных характеристик газотермических покрытий, определяющих их эксплуатационные свойства, - прочность сцепления напыленного слоя с основой (деталью, на которую они нанесены). Для повышения ее способности к образованию прочной связи с покрытием, а также ее развития путем придания ей шероховатости детали перед напылением подвергают абразивно-струйной обработке. При этом на поверхностях, подлежащих напылению, создается шероховатость в высотой микронеровностей 10 – 60 мкм (в ряде случаев до 100 мкм).

Основные данные и характеристики приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1 – Технические данные установки для подготовки поверхности под напыление.

Устройство и работа изделия

Установка для подготовки поверхности под напыление (приведена в листе графической части) состоит из следующих основных частей: корпуса 1, крышки 2, стола 4, полки 5, шпинделя 6, штурвала 7, дробемета 8, пистолета дробеструйного 10.

На корпусе 1 установлена откидывающаяся крышка 2. Корпус является основополагающей частью устройства, в котором происходит непосредственного подготовка поверхности ремонтируемого блока к напылению. Также в нем имеется два отверстия с нарукавниками, предназначенными для удержания пистолета 10 рабочим при обработке поверхности.

Загрузка в корпус производится с помощью электротали, сверху за счет откидывания крышки. Для установки блока, в корпусе смонтирован поворотный стол 4, с ножным приводом. Для придания жесткости установки поворотного стола, в корпусе предусмотрены ребра жесткости. Основания стола и полка 5 выполнены в виде решетки, для обеспечения свободного прохода зернонарунда от поверхности обрабатываемой детали в дробемет 8.

Стол монтируется на штурвал 6, который вращается в корпусе подшипников на двух втулках из гетинакса. Верхняя втулка защищена от зернокорудна сальником 19, что предотвращает заклинивание шпинделя 5. При вращении, на нижней части шпинделя крепится штурвал 7, привод стола.

Мелкие частицы и пыль образующиеся при обработке детали, удаляются вытяжным устройством.

Для обеспечения наблюдения за процессом обработки поверхности детали, крышка камеры оборудована смотровым окном.

К корпусу приварены опоры с регулировочными болтами 16, обеспечивающие правильное положение корпуса относительно горизонтальной поверхности пола.

В нижней части бункера дробеструйной камеры приварен дробемет 8, являющийся основным узлом подачи зернокарунда к пистолету. В корпусе дробемета смонтировано сопло обеспечивающего захват зернокарунда и подачу его к пистолету с большой скоростью.

Подвод зернокарунда от дробемета к пистолету производится по резиновому шлангу. В параллельные ветви “компрессор – дробемет – пистолет” смонтирована ветвь “компрессор – пистолет” – которая обеспечивает паток сжатого воздуха и засасывания зернокарунда из дробемета по принципу эмекции.

При подводе сжатого воздуха к дробемету, установлен масловлагоотделитель 30, который предназначен для очистки воздуха от влаги и частиц масла подающегося от компрессора к пистолету.

Для регулировки давления подаваемого воздуха в дробемет 8 установлен вентиль 15.

Внутри корпуса (шкафа) размещен абразивноструйный пистолет, засасывающий абразивную крошку из резервуара.

Через штуцер при открытом кране подается сжатый воздух в энжекторный узел. При этом через шланг-заборник происходит засасывание абразивной крошки, находящейся в резервуаре нижней части корпуса, т.е. в дробемете. Поток сжатого воздуха с абразивной крошкой выходит через наконечник изготовленный из керамики к закаленной стали, так как он должен обладать высокой износостойкостью.

5.2 Расчет вала

При установке блока на стол, возможны два случая нагружения вала:

1. За счет смещения центра тяжести блока относительно оси вала, возникает изгибающий момент.

2. При вращении вала возникает крутящий момент, который равен произведению блока на коэффициент трения подпятника и на расстояние опорной поверхности от оси вала.

Расчетная схема для расчета вертикального вала изображена на рисунке 5.1

Рисунок 5.1 – Схема и эпюра изгибающего и крутящего момента.

Анализ, конструкции показал, что максимальное плечо а = 0,1 м, радиус опорной поверхности от оси вала R = 0.04 м, масса блока m = 280 кг.

Поскольку смазка поверхности плохая, принимаем коэффициент трения f = 0,25.

Определяем напряжения кручения по формуле [6]:

(5.1)

где М_кр – крутящий момент, Нм

d – диаметр вала, м

Суммарное напряжение изгиба и кручения

(5.2)

Определяем момент эквивалентный по формуле [6]:

(5.3)

Изгибающий момент определяется по формуле [6]:

(5.4)

где m – масса блока, м

g– ускорение земного притяжения, м/с²

Крутящий момент определяем по формуле [6]:

(5.5)

где - коэффициент трения подпятника

R – расстояние опорной поверхности от оси вала, м

Тогда эквивалентные напряжения будут равны

Вывод: поскольку динамические напряжения отсутствуют, такие напряжения допустимы.

Определим усилие вращения штурвала на каждую руку, если вращать двумя руками.

(5.6)

, Н (5.7)

где Д – диаметр штурвала, м

Выполним уточненный расчет по формулам для неприработанной и приработанной пяты [6]:

Момент крутящий определяем по формулам

а) для новой пяты:

(5.8)

где - коэффициент трения подпятника

r₁ , r₂ – радиус опорной поверхности от оси вала.

Момент при уточненном расчете несущественно отличается от приближенного.

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве

6.1.2 Анализ условий труда на проектируемом участке

В ремонтно-восстановительном производстве важнейшее условие техники безопасности – устранение причин, порождающих производственный травматизм и тормозящий рост производительности труда. Это достигается комплексом мер, направленных на изучение причин производственного травматизма, технологии производственных процессов.

Обязательное условие для ликвидации этих и других недостатков – повышение знаний работающими техники безопасности, внедрения системы безопасных методов труда, соблюдение норм пожаро и электробезопасности, строгое соблюдение промсанитарии производственно-технологических процессов указанных в законодательстве об охране труда.

Для восстановления блок-картера дизельного двигателя в данном дипломном проекте используется оборудование являющееся источником повышенных опасностей, способных привести к травмам и расстройству здоровья.

В таблице 6.1 представлены вредные и опасные факторы, которые могут возникнуть в проектируемом участке.

Таблица 6.1 – анализ вредных и опасных факторов.

“+” данный фактор может присутствовать на участке;

“–”данный фактор отсутствует на участке.

Факторы:

1 – электрооборудования;

2 – повышенная температура;

3 – вибрация;

4 – шум;

5 – запыленность и загазованность;

6 – открытый огонь;

7 – плохая освещенность;

8 – повышенная влажность;

9 – токсичность;

10 – механические поломки;

11 – вращающиеся части и элементы станков.

6.1.3 Классификация и присвоение категории проектируемому участку

По ГОСТ 12.1.005–88 работы по предполагаемому технологическому процессу относятся к работам средней категории II–б. Для этой категории оптимальными являются следующие метеорологические условия:

– температура воздуха 15-21⁰ С;

– относительная влажность ≤ 75%;

– скорость движения воздуха ≤ 0,4 м/с;

Эти условия обеспечивают нормальный тепловой баланс человеческого организма. Температура воздуха вне постоянных рабочих мест должна находиться в пределах 13-24⁰ С. В общем случае температура в производственных помещениях, где температура может быть не более 3⁰ С выше средней температуры наружного воздуха самого жаркого для месяца (≤28⁰ С).

По требованиям к молниезащите производственный корпус №2 относится ко II категории. Молниезащита II категории обеспечивает защиту от прямого удара молнии, от заноса высоких потенциалов через наземные и подземные коммуникации, а также от электрической и электромагнитной индукции.

Помещение участка по опасности поражения электрическим током относится ко второму классу, в цехе существует наличие токопроводящей пыли, высокой температуры воздуха в отдельных местах цеха, возможность одновременного прикосновения к металлическим частям электрооборудования с одной стороны и к соединенным с землей неметаллоконструкций с другой.

Предприятие ОАО “БАРЗ-2” относится к IV классу по санитарной классификации. Ширина защитной зоны вокруг предприятия IV-300 составляет V-100м. Данная защитная зона защищает близлежащее жилье застройки от вредных и неприятно-пахнущих веществ, повышенного уровня шума.

Производственный корпус и расположенный в нем участок по восстановлению посадочных отверстий блок-картера соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям к помещениям и производственным зданиям.

Участок по восстановлению блок-картера находится внутри производственного корпуса №2, который по технической документации строительства относится к категории “В” по системе пожароопасности к 1^й степени, по системе огнестойкости здания (материал пола, постройки и перекрытий-железобетон являются огнестойким).

6.1.4 Мероприятия по улучшению охраны труда и разработка комплексных решений

Для предупреждения случаев производственного травматизма и соблюдения техники безопасности предусматриваются следующие мероприятия.

При механической обработке посадочных отверстий блок-картера используются автоматическое режимы работы станков. При этом режиме участие рабочего в прочесе обработке сводится к минимуму, т.е. сокращается время непосредственного контакта человека с оборудованием. Дополнительно к этому, пристособления для расточки сконструированы так, что все вращающиеся части оборудования имеют защитные ограничения исключающие контакт с ними частей тела человека, предохраняющие от отлетающей стружки, брызг расплавленного металла и др. Дополнительными средствами защиты являются защитные очки и спецодежда. Ограждения также могут обеспечить некоторую защиту в случае поломки инструмента.

Приспособление для расточки сконструировано так, что практически исключена возможность вырыва оправки или смещения детали с места обработки.

Правильный обор инструмента и соответствие ему назначенных режимов резания, а также своевременная замена инструмента по мере износа снижают вероятность его поломки.

Расчет режимов напыления и наплавки, подбор ремонтного оборудования приведен в технологической части дипломного проекта.

При работе оборудования возникают механические колебания, являющиеся источником повышенного шума. Сильный шум создается в процессе напыления при полете порошка со сверхзвуковой скоростью. Вибрация и шум воздействуют на органы чувств человека и в случае превышения определенного уровня могут вызвать повышенную утомляемость человека и способствовать расстройству здоровья.

С целью уменьшения вибрации, станки устанавливаются на фундамент с применением виброгасящих прокладок. Для исключения воздействия шума применяют специальные противошумные наушники.

При осуществлении предложенного технологического процесса происходит выделение вредных газов и пыли. К ним относятся: отдельные компоненты сгоревших газов, которые могут попасть в дыхателдьные пути человека; возникновение вредной пыли при проведении дробеструйной обработки и при работе точильного аппарата; в связи с этим предусматривается принудительная вентиляция.

Возможность получения травм при транспортировке грузов предполагается главным образом значительной массой ремонтируемых деталей и отказов систем электроподъемного механизма, поэтому необходимо исключить нахождение в любой зоне его работы. С учетом массы ремонтируемых деталей был установлен в участок электротельфер для подъемных и установочных работ.

Важным источником потенциальных производственных опасностей является электрооборудование, воздействие которого может нанести ущерб здоровью человека (вплоть до летального исхода) и сооружениям (в случае возникновения пожара). Средствами защиты служат: изоляция токоведущих частей; применение плавких вставок, размыкающих цепь в случае превышения определенного значения тока; заземление оборудования для снижения силы тока, проходящего через тело человека до безопасной величины.

Требования к технике безопасности при проведении дробеструйной обработки:

1. Запрещается загрузка, разгрузка и установка на оборудование деталей более 60 кг без применения ПТМ.

2. Запрещается применять нетиповую оснастку при металлизационных работах и дробеструйной обработки деталей.

3. При проведении дробеструйной обработки необходимо соблюдать все типовые правила безопасности.

4. Смена и установка деталей в дробеструйную камеру, регулировка и настройка режимов работы и т.п. разрешается только при выключенном общем рубильнике питания.

5. Под ногами у рабочего должны быть деревянная решетка с резиновым ковриком.

6. Все оборудование должно иметь надежное заземление.

7. У рабочего места не разрешается хранение легковоспламеняющихся материалов.

8. Приточно-вытяжная вентиляция должна работать надежно.

9. Изоляция токоведущих проводов должна быть надежна.

10. Все оборудование должно эксплуатироваться под наблюдением ответственных лиц, имеющих необходимую техническую и практическую подготовку в области сварочного и металлорежущего дела.

11. Оператор-дробеструйщик должен работать в брезентовом костюме, головном уборе, очках и противошумных наушниках.

6.1.5 Расчет вентиляции на проектируемом участке.

Вентиляционные устройства в помещениях ремонтных мастерских и участках предназначены для улучшения условий труда, уменьшение запыленности и задымленности воздуха, повышения сохранности оборудования. Для расчета вентиляции участка необходимо знать кратность воздухообмена в час и объем помещения. Нормативные данные кратности обмена воздуха берем из справочника.

Объем помещения определяется по следующей формуле [13]:

V_n = F_n · h , м³ (6.1)

где F_n – площадь участка, м²

h – высота помещения, м

V_n = 36 · 6 = 216 м³

Зная объем помещения участка и норму обмена воздуха в час, можно определить потребную производительность вентилятора:

W_в = V_n · К_в , м³ /ч (6.2)

где К_в – кратность обмена воздуха в час, К_в = 4

W_в = 216 · 4 = 864 м³ /ч

При расчете вентиляции необходимо учесть потери напора воздуха на прямых участках труб.

, Па (6.3)

где - коэффициент, учитывающий сопротивления труб (для железных )

- средняя скорость воздуха на рассчитываемом участке сети, м/с (для прилегающих участков к вентилятору 8…12 м/с, удаленных 1…4м/с)

- длина трубы, м

- принятый диаметр трубы на участке, м

Па

Местные потери в переходах, коленах, определяем:

, Па (6.4)

где - коэффициент местных потерь напора (одно колено при угле перегиба , )

Па

Определяем суммарные потери напора на участке вентиляции:

,Па (6.5)

Па

При условии, что суммарные потери напора будут равны напору вентилятора, вентиляция будет осуществляться:

(6.6)

где - максимальный напор вентилятора

Количество оборотов вентилятора

, об/мин (6.7)

где N – номер вентилятора

А – безразмерное число

об/мин

Мощность двигателя вентилятора определяется по формуле:

, кВт (6.8)

где - полное давление вентилятора, Па

- производительность вентилятора

- коэффициент полезного действия вентилятора 0,7…0,8

- коэффициент полезного действия передачи 0,90…0,95

кВт

Принимаем мощность двигателя 1,5кВт. Принятый вентилятор соответствует всем режимам рабочих условий в участке.

Для запыленного и загазованного воздуха предлагается установить очистительную систему.

Наиболее, для данного типа загрязнений воздуха (абразивная и металлическая пыль) подходит скруббер Вентури.

Схема скруббера Вентури представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – схема скруббера Вентури

1 – труба-распылитель

2 – проточный каплеуловитель

3 – запыленный воздух

4 – шланг

5 – вода

6 – очищенный воздух

К мерам противопожарной безопасности на участке относятся следующие пункты:

– отопительные приборы должны располагаться на расстоянии 5-8 см от деревянных конструкций, обеспечивающих противопожарную безопасность;

– на случай пожара участок должен быть оснащен средствами пожаротушения к которым относятся противопожарные щиты, укомплектованные лопатами, баграми, ведрами, пенными (ОХП-10) углекислотными (ОУ-2) огнетушителями, ящик с песком;

– СОЖ, масла, растворители, вещества содержащие легковоспламеняющиеся компоненты следует хранить в шкафах, которые установлены на складе в строго установленном месте.

6.1.6 Экологическая безопасность

При проектировании участка по восстановлению блок-картеров на ОАО “БАРЗ-2” необходимо учитывать мероприятия по охране окружающей среды и экологическую безопасность.

В частности в рамках этих мероприятий необходимо до минимума сократить выброс в атмосферу вредных веществ, сопутствующих восстановительному процессу. Для реализации данного условия, в помещении цеха, где располагается участок по восстановлению блок-картеров, необходимо орудовать фильтрами очистки воздуха отправляемого в атмосферу. Придуман вопрос в очищении атмосферы зеленым насаждением, они являются естественными фильтрами.

На участке предусматриваются места для складирования ветоши и обтирочных материалов. Использованные смазочные материалы собираются в специальные емкости, выброс их в канализацию исключается. Использованная при технологическом процессе восстановления блок-картеров вода поступает в цеховой отстойник для очистки от механических примесей и прочих элементов.

При проектировании участка по восстановлению блок-картеров руководствовались принципом нанесения минимального вреда окружающей среде, отходами сопутствующими ремонтному производству.

7. Технико-экономическое обоснование проекта

7.1 Абсолютные технико-экономические показатели проектируемого участка

Стоимость основных производственных фондов определяем по формуле [11]:

, руб. (7.1)

где - стоимость части здания пригодной для эксплуатации, руб.

Затраты на реконструкцию отдельных элементов здания, руб.

- стоимость оставшегося оборудования, руб.

- стоимость недостающего оборудования, руб.

- стоимость оставшихся приборов и инструментов, руб.

- стоимость недостающих инструментов, руб.

тыс.руб.

(по данным таблицы 1.2)

Затраты на реконструкцию зданий включают в себя расходы на недостающее оборудование, расширение площади участка, подвод воды и сжатого воздуха.

Принимаем (5÷10) /100 , руб.

Стоимость недостающего оборудования принимаем по каталогу [11], с учетом поправочных коэффициентов. Общая стоимость всего недостающего оборудования:

тыс.руб.

При проектировании участка необходимо определить объем дополнительных капитальных вложений, необходимых для внедрения проекта в производство.

Объем дополнительных капитальных вложений можно определить по следующей формуле [11]:

С₀₁ = С₀ + y · КВ

∆К = С₀₁ – С₀ (7.2)

где С₀ , С₀₁ – соответственно стоимость основных производственных фондов проектируемого и исходного предприятия, руб.

у – переводной коэффициент, у = 6

КВ – дополнительные капиталовложения, КВ = 27,5

С₀₁ = 19016 + 6 · 27,5 = 19181 тыс.руб.

∆К = 165,0 тыс.руб.

Для определения затрат на проектирование участка по восстановлению блок-картера, необходимо рассчитать годовую смету расходов на проектируемом участке.

Определяем полную заработную плату производственных рабочих [11]:

С_пр.п = С_пр + С_доп + С_есн , руб. (7.3)

где С_пр – основная заработная плата производственных рабочих, руб.

С_доп – дополнительная заработная плата рабочих на предприятии (20% по данным ОАО “БАРЗ-2”)

С_есн – начисления на заработную плату, руб.

С_есн = 26,2%

С_пр = Т_общ · С_ч · К_t , руб. (7.4)

где Т_общ – общая (суммарная) трудоемкость на выполнение всего годового объема работ предприятия, чел.ч.

С_ч – часовая ставка рабочих, начисленная по среднему разряду

(С_ч = 27,8 руб./ч)

К_t – коэффициент, учитывающий доплату за сверхурочные и другие работы (К_t = 1,025…1,030)

С_пр = 2850 · 27,8 · 1,030 = 14678 руб.

С_доп = 0,2 · С_пр , руб. (7.5)

С_доп = 0,2 · 14678 = 2936 руб.

С_есн = 26,2(С_пр + С_доп )/100, руб. (7.6)

С_есн = 26,2(14678 + 2936)/100 = 4615 руб.

С_пр.п = 14678 + 2936 + 4615 = 22229 руб.

Определение общественных расходов

Отчисление на амортизацию оборудования рассчитываем по формуле [11]: А_об = (10÷13) С_об /100 , руб. (7.7)

где С_об – стоимость установленного оборудования, руб.

А_об = 13 · 150100/100 = 19513 руб.

Отчисление на амортизацию приборов и инструментов находим по формуле:

А_п.и = (13÷14) С_п.и /100 , руб. (7.8)

где С_п.и – стоимость приборов и инструментов, руб.

А_п.и = 14 · 15000/100 = 2100 руб.

Затраты на текущий ремонт оборудования рассчитываем по следующей формуле [11]:

W_об = (3,5÷4) С_об /100 , руб. (7.9)

W_об = 4 · 150100/100 = 6004 руб.

Затраты на содержание оборудования и малоценного инвентаря определяем по следующей формуле [12]:

W_{с. об} = (0,4÷0,5) С_об /100 , руб. (7.10)

W_{с. об} = 0,5 · 150100/100 = 750 руб.

W_с.м.ин – из расчета 0,52 · 2 = 1,04 руб.

Затраты на электроэнергию производим по следующей формуле:

C · W_г.с = 5737 · 0,80 = 4589 руб.

где W_г.с = 5737 (см. раздел 4.6.1)

Затраты на пар, потребляемый для производственных целей, отопление и вентиляции.

Годовой расход пара составляет Q_г.р.п. = 32м³ (см. раздел 4.6.2).

Стоимость 1м³ пара составляет 65,2 руб. (по данным ОАО “БАРЗ-2”).

С_{Q г.р.п.} = 32 · 65,2 = 2086 руб.

Затраты на воду для производственных целей составляют: годовой расход воды 30м³ (по технологическим требованиям восстановления коленчатого вала), стоимость 1м³ воды составляет 3 руб.

С_{Q в} = 30 · 3 = 90 руб.

Затраты на вспомогательные материалы находим по формуле [11]:

W_в.м = (0,015÷0,020) · (С_р.м + С_з.ч ) , руб. (7.11)

W_в.м = 0,020 · (25100 + 0) = 502 руб.

Затраты на сжатый воздух составляют:

С_{Q с.в} = 7701 · 2,4 = 17482 руб.

Определим количество затрат на мероприятия по охране труда.

По нормативным данным отводятся 75÷80 рублей на одного производственного рабочего.

W_р.д = 70 · 2 = 140 руб.

Определяем прочие расходы, они составляют 3% от суммы общепроизводственных расходов.

, руб (7.12)

руб.

Определяем себестоимость ремонта изделия (блок-картера) на проектируемом участке по формуле [11]:

С_к.б. = С_пр.н + С_р.м + С_он , руб. (7.13)

где С_пр.н – полная заработная плата производственных рабочих, руб.

С_р.м – нормативные затраты на ремонтные материалы, руб.

С_он – стоимость общепроизводственных накладных расходов, руб.

С_к.б. = 22229 + 25100 + 55020 = 102349 руб.

Себестоимость одного восстановленного блок-картера на проектируемом участке составит:

С_к.б. = 102349/300 = 341 руб.

Себестоимость одного восстановления поверхности под вкладыши блок-картера на предприятии составляет по технологии приваркой стальной ленты – 605 руб.

Определяем годовую экономию (прибыль) от снижения себестоимости по формуле [11]:

Э_г = (С₁ – С₂ ) · N_пр , руб. (7.14)

где С₁ и С₂ – соответственно себестоимость ремонта на исходном и

проектируемом варианте, руб.

N_пр – программа восстановления блок-картера на проектируемом

участке, шт.

Э_г = (605 – 341) · 300 = 79200 руб.

Экономическая эффективность дополнительных капитальных вложений к основным производственным фондам, необходимым для расширения производства, внедрения новых технологических процессов определяется по формуле [11]:

Э_пл = Э_г /∆К (7.15)

где ∆К – размер дополнительных капитальных вложений, руб.

Э_пл = 79200 / 165100 = 0,47

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения проекта участка по восстановлению блок-картера определяем по формуле [11] при условии, что программа ремонтного предприятия не изменяется.

Э_г.э. = ∆К – Е_n · ∆К , руб. (7.16)

где Е_n = 0,14…0,20 – норматив общей (абсолютной) эффективности

Э_г.э. = 79200 – 165100 · 0,14 = 56086 руб.

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений определяем по следующей формуле [11]:

О_г = ∆К/Э_г , лет (7.17)

где ∆К – капитальные вложения, руб.

Э_г – годовая экономия, руб.

О_г = 165100/56086 = 2,94 лет

Таблица 7.1 – Технико-экономические показатели проекта

Выводы и предложения

При анализе технико-экономических показателей предприятия ОАО“БАРЗ-2” было установлено, что себестоимость восстановления блок-картеров возрастает. Это связано с уменьшением программы ремонта, а также с достаточно высокой трудоемкостью технологического процесса восстановления блок-картеров на авторемонтном заводе.

В предложенном проекте участка по восстановлению посадочных отверстий блок-картеров предусматриваются современные установки высокопроизводительного оборудования, которые позволяют улучшить качество ремонта и восстановления посадочных отверстий, а также снизить трудоемкость процесса восстановления блоков.

В частности в конструкторской разработке данного дипломного проекта предложен вариант внедрения в технологический процесс камеры дробеструйной для подготовки поверхности перед напылением посадочных отверстий блок-картеров, что позволит сократить трудоемкость при наплавочных работах и улучшить качество напыляемой поверхности.

Данная разработка обусловлена тем, что на авторемонтном заводе нет эффективного оборудования для восстановления посадочных отверстий методом газопламенного напыления.

Данный дипломный проект был разработан на перспективу с учетом увеличения программы ремонта блок-картеров на ОАО “БАРЗ-2”.

Литература

1. Авдеев М.В. и др. Технология ремонта машин и оборудования – М.: Агропромиздат, 1986 – 247с.

2. Анурьев В.Н. Справочник конструктора машиностроения ТОМ-1 – М.: Машиностроение, 1982

3. Гузенков П.Г. Детали машин – М.: Колос, 1984, - 351с.

4. Дунаев П.Ф., Левиков О.П. Конструирование узлов, деталей машин – М.: Высшая школа, 1985

5. Курчаткин В.В. и др. Надежность и ремонт машин – М.: Колос, 2000 – 776с.

6. Кочетов В.Т. Сопротивление материалов – Ростов: Издательство Ростовского университета, 1987, – 311с.

7. Ландо С.Я. Ремонт блока-цилиндров электросваркой и эпоксидным клеем – М.: Машиностроение, 1970

8. Левитский В.С. Машиностроительное черчение – М.: Высшая школа, 1988, - 351с.

9. Ничипорчик С.Н. Детали машин в примерах – Минск: Высшая школа, 1981

10. Новичихина Л.И. Техническое черчение – справочное пособие – Минск: Высшая школа, 1983, - 222с.

11. Смелов А.П. и др. Курсовое и дипломное проектирование по ремонту машин – М.: Колос, 1984

12. Серый И.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения, - 3-е издание – М.: Агропромиздат, 1987, - 367с.

13. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой – М.: Колос, 1993, - 195с.

14. Усков В.П. Справочник по ремонту базовых деталей двигателей, Брянск, 1998, - 589с.

15. Хасул А.М. Техника напыления – М.: Агропромиздат, 1994, - 283с.

16. Хмелевой и др. Оборудование для ремонта сельскохозяйственной техники: Справочник – М.: Россельхозиздат, 1987, - 288с.

17. Черепанов С.С. Организация специализированного ремонтного предприятия – М.: Колос, 1970

18. Шадревич В.А. Ремонт автомобилей. – М.: Высшая школа, 1976, - 360с.

19. Шкабак В.С. Охрана труда Л.: Агропомиздат, 1990, - 247с.