Совершенствование организации текущего ремонта маршрутных автобусов АП №1 МУП «ППП» с разработкой стенда для ремонта двигателей ЯМЗ

Дипломный проект

Дипломный проект на тему «Совершенствование организации текущего ремонта маршрутных автобусов АП No1 МУП «ППП» с разработкой стенда для ремонта двигателей ЯМЗ» представлен на 90 страницах расчетно-пояснительной записки и на 9 листах формата А-1 графической части.
Расчетно-пояснительная записка включает в себя: введение, 5 разделов, общие выводы, содержание и список литературы.
В первом разделе представлен анализ производственно - технической деятельности предприятия и поставлены цели и задачи дипломного проектирования.
Во втором разделе произведен расчет технологический расчет производственно – технической базы АП No1 МУП «ППП». Так же в этом разделе приведен расчет производственной программы, объема работ и численности производственных рабочих АТП, произведен технологический расчет производственных зон и участков.
В третьем разделе предложен стенд для разборки-сборки двигателей ЯМЗ марок 740, 741, 236, 238. Здесь же произведен конструкторский расчет.
В четвертом разделе рассмотрены мероприятия по обеспечению безо-пасности жизнедеятельности на производстве, экологической безопасности.
В пятом разделе произведен расчет экономической эффективности разработки стенд для разборки-сборки двигателей ЯМЗ марок 740, 741, 236, 238.





3. КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА СТЕНДА ДЛЯ
РАЗБОРКИ-СБОРКИ ДВИГАТЕЛЕЙ
ЯМЗ МАРОК 740, 741, 236, 238

3.1 Исходные данные для проектирования стенда для разборки-сборки двигателей ЯМЗ

Согласно договору, заключенному между Пензенской государственной сельскохозяйственной академии в лице ректора, профессора Коротнева (далее исполнитель), с одной стороны и Пассажирским муниципальным автотранспортным предприятием г. Пензы с другой в лице главного инженера АП No1 Н.А. Мягкий (далее заказчик) в данном дипломном проекте необходимо разработать общую конструкцию стенда для ремонта двигателей ЯМЗ, а также провести расчет его основ-ных узлов и агрегатов. Договор прилагается.
Согласно требованиям заказчика, проектируемый стенд должен иметь следующие технические и эксплуатационный характеристики:
1. Стенд должен обеспечивать ремонт двигателей ЯМЗ марок 236, 238, 740, 741.
2. Стенд должен быть передвижной
3. Стенд должен обеспечивать возможность поворачивать ремонтируемый двигатель в любое пространственное положение вокруг его поперечной оси
4. При работе на стенде необходимо обеспечить улавливание или отвод и масла, грязи и других эксплуатационных жидкостей, стекающих с внутренних деталей разбираемого двигателя .
5. Стенд должен иметь возможность изготовления в условиях собственной производственной базы предприятия (кроме оригинальных деталей редуктора, а именно конических зубчатых колес, червяка, венца червячного колеса и корпуса редуктора)

3.2 Анализ существующих конструкций стендов для разборки-сборки двигателей ЯМЗ

Из всего разнообразия известных стендов чаще всего на авторемонт-ных предприятиях можно встретить стационарные стенды для ремонта определенной марки двигателя. Эти стенды зачастую изготавливаются собственными силами этих предприятий, так как массовое производство универсальных стендов для ремонта двигателей в нашей стране слабо развито. Кроме этого конструкция двигателей прошлого века мало отвечали условиям унификации ремонтного оборудования. Это делало необходимым иметь на крупных авторемонтных предприятиях большое количество разборочных стендов, ориентированных на определенную марку двигателей.
В последние годы крупные производители автотракторных двигателей, такие как ЯМЗ, КамАЗ, ЗИЛ, ЛиАЗ, начали выпускать двигатели с универсальными привалочными плоскостями и ремонтными отверстиями. Это сделало возможным разработку и изготовление ремонтных стендов, на которых можно производить ремонт двигателей различных марок.
По конструкции поворотного устройства двигателя можно выделить два типа ремонтных стендов: с ручным приводом и электромеханический.
По направлению поворота двигателя выделяют стенды с поворотом вокруг продольной и поперечной оси.
Одним из крупнейших производителей оборудования для автосервиса в нашей стране является открытое акционерное общество «Бонус», которое выпускает два вида стендов для разборки-сборки двигателей грузовых автомобилей.
Одним из стендов предлагаемых предприятием является стенд для ремонта двигателей КамАЗ, ЯМЗ марки СТУ-300(М-401) [17], изображенный на рисунке 3.1.
Данный стенд предназначен для проведения сборочно-разборочных операций с двигателями КамАЗ, ЯМЗ.
Конструкция стенда состоит из сварной рамы, двух стоек, одна из которых фиксируется в двух положениях. Первое положение- подвижная стойка установлена на максимальный размер для двигателя ЯМЗ (МАЗ), (КрАЗ), второе положение - для двигателя КамАЗ. На неподвижной стойке установлен червячный редуктор с ведущей траверсой, на другой - ведомая траверса. Траверсы имеют штыри, которые вводятся в отверстия блока обслуживаемого двигателя.



Рисунок 3.1 – Общий вид стенда для ремонта двигателей КамАЗ, ЯМЗ марки СТУ-300(М-401)

Для ремонта двигателя необходимо установить подвижную стойку в необходимое положение и закрепить. Опустить двигатель на подхваты, за-фиксировав его четырьмя винтами, завернув их до упора в ремонтные отверстия, имеющиеся в блоке двигателя. Поворот двигателя в необходимое положение производится рукояткой и по средствам червячного редуктора.
Основные технические характеристики данного стенда приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Краткие технические характеристики стенда для ремонта двигателей КамАЗ, ЯМЗ марки СТУ-300(М-401)
Техническая характеристика Значение
Марка ремонтируемого двигателя КамАЗ, КрАЗ, ЯМЗ (МАЗ)
Тип стенда стационарный
Тип привода ручной
Габаритные размеры, мм 1370х925х980
Масса, кг 195
Цена, руб. 23000

Преимущества:
1. Относительно низкая цена;
2. Возможность перемещения одной опорной стойки относительно другой;
3. Возможность использования различных траверс для навески двигателя.
Недостатки:
1. Стационарное положение;
2. Неудобная ориентация поворотной рукояти относительно рабочего места;
3. Большие габаритные размеры редуктора;
4. Отсутствие в комплекте поставок маслогрязеуловителя.
Второй стенд, предлагаемый этим предприятием-изготовителем является стенд с электромеханическим приводом поворотного устройства двигателя марки Р 660 [19], изображенный на рисунке 3.2.
Данный стенд предназначен для проведения сборочно-разборочных операций с двигателями КамАЗ, ЯМЗ.

Рисунок 3.2 - Общий вид стенда для ремонта двигателей КамАЗ, ЯМЗ марки Р 660.

Конструкция стенда состоит из сварной рамы, двух стоек, одна из которых фиксируется в двух положениях. Первое положение - подвижная стойка установлена на максимальный размер для двигателя ЯМЗ (МАЗ), (КрАЗ), второе положение - для двигателя КамАЗ. На неподвижной стойке установлен червячный редуктор, приводимый во вращение от реверсного асинхронного электродвигателя переменного тока через клиноременную передачу, на другой - ведомая траверса. Привод стенда закрыт металлическим кожухом, на лицевой части которого расположены кнопки управления реверсной прокрутки механизма поворота двигателя. На раме двигателя установлено съемная емкость для сбора стекающего масла, грязи и других эксплутационных жидкостей.
Основные технические характеристики данного стенда приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Краткие технические характеристики стенда для ремонта двигателей КамАЗ, ЯМЗ марки Р 660.
Техническая характеристика Значение
Марка ремонтируемого двигателя КамАЗ, КрАЗ, ЯМЗ (МАЗ)
Тип стенда стационарный
Тип привода электромеханический
Мощность, потребляемая двигателем, кВт•ч 2,2
Напряжение питания, В 220
Габаритные размеры, мм 1450х1000х980
Масса, кг 208
Цена, руб. 38000

Преимущества:
1. Наличие электромеханического привода;
2. Возможность перемещения одной опорной стойки относительно другой;
3. Возможность использования различных траверс для навески двигателя.
Недостатки:
1. Стационарное положение;
2. Необходимость подключения стенда к электрической сети напряжением 220В
3. Большие габаритные размеры редуктора;
Другой распространенный стенд для ремонта двигателей грузовых автомобилей – стенд Р-776-01, изготавливаемый московским предприятием ООО «АВТОТЕХЭКСПОРТ» [18], изображенный на рисунке 3.3.
Данный стенд предназначен для ремонта двигателей ЯМЗ марок 740,741,236,238.
Конструкция стенда состоит из сварной рамы и двух стоек. За счет применения траверс различной конструкции на стенде можно получить два положения привалочных плоскостей друг относительно друга. Первое положение - для двигателя ЯМЗ марок 740,741, второе положение - для двигателя ЯМЗ марок 236,238. На левой стойке установлен двухступенчатый редуктор (коническая и червячная ступени) с ведущей траверсой, на другой - ведомая траверса. Траверсы имеют штыри, которые вводятся в отверстия блока обслуживаемого двигателя.

Рисунок 3.3 - Общий вид стенда для ремонта двигателей ЯМЗ
марки Р-776-01

Основные технические характеристики стенда приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3 – Краткие технические характеристики стенда для ремонта двигателей ЯМЗ марки Р-776-01.
Техническая характеристика Значение
Марка ремонтируемого двигателя ЯМЗ 740,741,236,238
Тип стенда стационарный
Тип привода Ручной
Передаточное число редуктора 63
Габаритные размеры, мм 1700х1000х1250
Масса, кг 230
Цена, руб. 25000
Преимущества:
1. Относительно низкая цена;
2. Удобное расположение поворотной ручки относительно рабочего места;
3. Возможность использования различных траверс для навески двигателя.
Недостатки:
1. Стационарное положение;
2. Отсутствие возможности перемещения одной опорной стойки относительно другой;
3. Отсутствие в комплекте поставок маслогрязеуловителя.
Из проведенного анализа существующих конструкций стендов для ремонта двигателей грузовых автомобилей наиболее близким к заявленным заказчиком техническим характеристикам является стенд для разборки-сборки Р-776-01. для более глубокой унификации данного стенда предлагается внести в его конструкцию следующие изменения:
1. Разработать и рассчитать элементы основания стенда, которое по-зволит установить стенд на поворотные колеса, обеспечив тем самым пере-мещение стенда с одного рабочего места на другое. Предлагаемое основание должно также обеспечивать относительное перемещение одной опорной стойки относительно другой на расстояние 220 мм, что позволит использовать данный стенд для ремонта практически всех известных двигателей грузовых автомобилей.
2. Разработать комплект универсальных траверс для крепления двигателей марок ЯМЗ 740,741,236,238 (при необходимости ремонта на стенде двигателей других марок к данному стенду необходимо будет разработать и изготовить специальные траверсы, исходя из специфики и местоположения ремонтных отверстий на ремонтируемом двигателе).
3. Добавить в комплект поставки емкость для сбора масла, грязи и других эксплутационных жидкостей.
3.3 Описание конструкции стенда для ремонта двигателей ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, ЯМЗ-740, ЯМЗ-741

Проведенный анализ существующих конструкций стендов для ремонта двигателей грузовых автомобилей выявил следующее направление конструирования подобных стендов:
1. Применение в конструкции стенда массивного основания, позволяющего обеспечить перемещение одной опорной стойки относительно другой;
2. Установка стенда на поворотные колеса;
3. Использование в конструкции стенда двухступенчатого ре-дуктора с ручным приводом;
4. Предусмотреть в конструкции стенда возможность установки на стенд специализированных траверс для ремонта двигателей различных марок.
Перед началом проектирования стенда были изучены и вычерчены пивалочные плоскости и крепежные ремонтные отверстия двигателей ЯМЗ марок 740,741,236,238.
На двигателях ЯМЗ-740 и ЯМЗ-741 на боковых сторонах блока цилиндров заводом изготовителем предусмотрены специальные резьбовые отверстия (М20х1,5) для монтажа его на ремонтный стенд, причем для унификации ремонтного оборудования эти отверстия имеют одинаковые координаты.
Двигателя ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 также имеют крепежные отверстия, только прилавочные плоскости у них расположены под углом 45 градусов к горизонтали.
Расстояние между осями крепежных отверстий в поперечном сечении двигателей составляют 606 и 433 мм соответственно для двигателей марок ЯМЗ-740 и ЯМЗ-638. следовательно, для адаптации проектируемого стенда для ремонта двигателей заявленных марок необходимо обеспечить перемещение одной опорной стойки стенда относительно другой на расстояние 220 мм.
Так как заказчику необходим стенд для ремонта двигателей марки ЯМЗ только вышеуказанных марок, то в данном дипломном проекте будут разработаны универсальные крепежные траверсы необходимые для крепления данных двигателей на стенд.
Для обеспечения возможности перемещения стенда с одного рабочего места на другое раму стенда предлагается установить на поворотные колеса, которые при необходимости имеют возможность фиксироваться от прокручивания.
Для обеспечения возможности поворота ремонтируемого двигателя в любое пространственное положение относительно продольной оси в конст-рукции стенда предлагается применить ручной, двухступенчатый поворот-ный редуктор, включающий в себя коническую и червячную передачу.
Предлагаемый редуктор включает в себя две ступени: червячную и коническую. Применение конической передачи в конструкции редуктора позволит значительно уменьшить габариты червячной передачи и удобно соорентировать поворотную рукоятку относительно рабочего места. Применение червячной передачи позволит исключить необходимость разработки механизма фиксации углового положения ведущей траверсы. Так как червячной передачи характерно свойство самоторможения, т.е. невозможность передачи крутящего момента в направлении червячное колесо-червяк.
Для обеспечения чистоты рабочего места на основании рамы необхо-димо установить съемный переносной масло-грязеуловитель для сбора сте-кающего масла и грязи в процессе разборки и мойки ремонтируемого двигателя.
Общий вид конструктивного решения проектируемого стенда показан на рисунке 3.4.


Рисунок 3.4 – Конструктивное решение стенда для ремонта двигателей ЯМЗ.
Стенд состоит из следующих основных узлов: поворотного редуктора поз.1 с поворотной ручкой поз.2, опорных левой и правой стоек поз 3 и 4 соответственно, траверс для крепления двигателя поз.5, крепежных головок поз.6, крестовины поз.7, масло-грязеуловитель поз.8.
Для удобства работы на левой опорной стойке крепится инструмен-тальная полка (поз.9). Стойка опорная левая имеет возможность перемещаться и занимает два фиксированных положения: пол.1 и пол.2, - для ремонта двигателей ЯМЗ-740, ЯМЗ-236 соответственно. Для удобства перемещения подвижной стойки на ее торцевой части установлена ручка (поз.10).
Траверсы к выходным концам валов крепятся по средствам специально изготовленной шайбой (поз.1) и двух болтов (поз.2) М14 (смотри рисунок 3.5). Крутящий момент передается от редуктора на траверсу по средствам шлицевого соединения.


Рисунок 3.5 – Крепление траверсы к выходному валу редуктора.

Ведомая траверса имеет одно фиксированное положение, что обеспе-чивает фиксацию траверсы в горизонтальном положении и исключает ее качание в момент навески ремонтируемого двигателя на стенд. Фиксация углового положения ведомого вала подвижной стойки осуществляется за счет механизма, изображенного на рисунке 3.6.
В валу подвижной стойки имеется несквозное сверление. В него фик-сированным положением вала устанавливается подпружининый шарик (поз.1), усилие фиксации можно регулировать по средствам утяжки пружины (поз.2) специальным болтом (поз.3).


Рисунок 3.6 – Механизм фиксации углового положения левой траверсы

Опоры двигателя имеют вид, изображенный на рисунке 3.7. Установка опорных болтов на траверсу осуществляется через специальную втулку (поз.1), которая имеет ось параллельную оси установленного двигателя. Крепежный болт (поз.2) и втулка (поз.1) имеют возможность качания относительно горизонтали на угол 45o, что позволяет унифицировать одни и те же траверсы для крепления двигателя, оси левых и правых крепежных отверстий которого расположены под углом 180o друг к другу (ЯМЗ 236,238) и 90o (ЯМЗ 240,241

Рисунок 3.7 – Опоры двигателя и механизм их качания

Основание стенда представляет собой сварную трубчатую конструк-цию из трубы диаметром 75 мм (поз.1). К нижней части неподвижной стойки приварена втулка (поз.2), которая одевается на один конец крестовины и фиксируется на нем при помощи двух болтов М20 (поз.3). С противоположной части к этой втулке приварен кусок швеллера No10 (поз.4), к которому при помощи четырех болтов М14 (поз.5) крепится поворотное колесо (поз.6). На двух других перпендикулярных концах крестовины аналогичным способом крепятся две втулки подобной конструкции, что и вышеописанная. Перпендикулярный конец крестовины короче трех других на 230 мм и в него вставлена труба диаметром 54 мм (поз.7) , которая фиксируется в двух положениях при помощи винта (поз.8). На другом конце этой трубы закреплена подвижная стойка.





3.4 Расчет основных узлов и деталей проектируемого стенда

3.4.1 Расчет привода поворотного устройства стенда для ремонта
двигателей ЯМЗ

Исходя из принятой конструкции стенда, для привода поворотного устройства двигателя целесообразнее применить червячный редуктор, что исключит необходимость проектирования механизма фиксации его углового положения. Это обусловлено свойством самофиксации червячной передачи, т.е. невозможностью передачи крутящего момента в направлении червячное колесо-червяк которое возникает при смещении центра тяжести поворачиваемого двигателя относительно оси поворота. Кроме червячной передачи рационально будет в конструкции стенда применить коническую передачу с углом передачи крутящего момента 90 градусов. Это позволит рационально сориентировать положение рукояти поворота привода относительно рабочего места.
Исходя из конструктивных особенностей разрабатываемого стенда, предлагается для него применить кинематическую схему изображенную на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 Кинематическая схема привода поворота двигателя стенда
для ремонта двигателей ЯМЗ.
Данная кинематическая схема подразумевает передачу крутящего момента от поворотной ручки на входящей вал редуктора 1. Шестерня установленная на валу 1 через прямозубую коническую передачу передает крутящий момент на вал 2, при этом направление передачи момента изменяется на 90 градусов. Со второго вала через червячную передачу момент передается на третий вал который через соединение связан с опорой, к которой крепится ремонтируемый двигатель.

3.4.2 Определение весовых нагрузок на выходном валу привода
поворотного устройства и определение исходных данных для расчета привода

При установке ремонтируемого двигателя на стенд пол.1 (см. рисунок 3.10) центр тяжести ремонтируемого двигателя проходит через ось поворота при этом на выходном валу не возникает, ни какого крутящего момента. При необходимости рабочий производящий ремонт двигателя имеет возможность повернуть ремонтируемый двигатель в любое удобное для него положение. При повороте центр тяжести двигателя начинает смещаться относительно оси, вызывая образование противодействующего момента. Характер изменения плеча приложения силы в веса двигателя при его повороте носит линейный характер, и максимального своего значения достигает при повороте двигателя на угол 90 градусов Рисунок 3.10 пол.2. А так как вес двигателя в период его поворота является неизменной величиной то на величину противо-действующего крутящего момента (Мпд) буде влиять только положение точки приложения веса двигателя. Следовательно его максимальное значение будет наблюдаться при повороте ремонтируемого двигателя на угол 90 градусов
Вес двигателя ЯМЗ 741 (mдвиг) в комплектном состоянии вместе с корзиной сцепления составляет 388 кг.

Рисунок 3.10 – Изменение положение центра тяжести двигателя ЯМЗ 741
с изменением угла поворота.

Определим максимальный противодействующий момент [7]
, (3.1)
Где hmax – максимальное смещение центра тяжести двигателя С2 отно-сительно центра поворота О (hmax=0,135м)
-сила веса двигателя
, (3.2)
Где mдвиг – масса двигателя ЯМЗ-741 (mдвиг=388 кг)
g- ускорение свободного падения (g=9.8м/с2)


Из условий ремонтных работ норма времени на поворот двигателя на угол 90 градусов не должна превышать 1,5 мин. Для нашего стенда примем время поворота двигателя на угол 180 градусов равным 1 мин (Т180o=1 мин).
Также, исходя из физиологических возможностей средне статистиче-ского человека (т.к. привод имеет ручной привод) количество оборотов рукояти длинной 100..350 мм составляет 20-35шт за одну минуту.
С учетом вышеописанных нормативов получаем:
Частота вращения выходного вала поворотного устройства