Техническое перевооружение участка текущего ремонта автомобилей в мастерской ООО «Надежда» Инжавинского района с разработкой съёмника гильз цилиндра

Дипломная работа

В БР проведены мероприятия по перевооружению участка по текущему ремонту автомобилей в мастерской ООО «НАДЕЖДА» Тамбовской области, Инжавинского района
В первой части дается краткое описание АТП, ремонтно-обслуживающей базы и характеристика кадрового состава, структура управления и техническое оснащение.
Во второй части технологический расчёт данного АТП, а также определено количество рабочих, необходимых для выполнения технологического процесса, спроектирован участок по ТР автомобилей.
Третья часть посвящена конструкторской разработке устройства для выпрессовки гильз двигателя. Данное приспособление должно облегчить труд рабочих при выполнении технологического процесса текущего ремонта автомобилей, в частности демонтажа гильз цилиндра из блока. Выполнены необходимые конструкторские расчеты. Приведён рисунок обоснования разработки.
Рассмотрены вопросы по безопасности жизнедеятельности на АТП и проектируемом участке.
Произведен экономический расчёт проекта.
Объем графической части 5 листов.
Объем пояснительной записки 81 страниц, в том числе 9 рисунков, 18 таблиц, 90 формул.
Исходные данные для Съёмника: Требуемое усилие для снятия гильзы 1,37 кН, за прототип взяли съемник гильз для автомобиля КАМАЗ (И801.05.000),он надежен, но не является универсальным и практичным, так как имеет несменный, одноразмерный захват, и не имеет рукоятки для удобной эксплуатации, что является его недостатком. В работе предлагается его доработка.
Назначение и область применения съёмника
При капитальном ремонте двигателей грузовых автомобилей часто возникает необходимость замены гильз блока цилиндров. Как правило, гильзы имеют плотную посадку в блоке и для их замены необходимо применять специальные съемники.
Съемник гильз блока цилиндров для двигателя является средством механизации сборочно-разборочных работ. Основным назначением устройства является захват и удержание с последующим снятием гильзы блока цилиндров по различным отделам ремонтного предприятия, как в пределах отдельных участков, так и между ними. Сборочно-разборочные работы отличаются большим разнообразием и составляют значительную часть общей трудоёмкости технологического процесса. Правильный выбор специального оборудования снижает трудоёмкость и затраты на ремонт, резко улучшает условия работы на предприятии.
Применение съемника гильз блока цилиндров получило наибольшее распространение в сфере машиностроения, авторемонтных предприятий, а также при ремонте автомобилей на частных и государственных предприятиях.

1. Максимальное усилие рабочего 128,6 Н∙м (при требуемом усилие выпрессовки 1370 Н)
2. Максимальное усилие на рукоятях 128,6 Н
3. Максимальный ход винта 130 мм
4.сменные упоры разного диаметра



СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ производственно-хозяйственной деятельности 7
1.1 Краткая характеристика предприятия 7
2 Технологический расчёт автотранспортных предприятий
2.1 Исходными данными для технологического расчёта являются: 9
2.2 Корректировка нормативной периодичности технических обслуживаний и капитальных ремонтов 10
2.3 Расчёт производственной программы по количеству воздействий
2.4 Расчёт годового объёма работ по техническим обслуживаниям и текущим ремонтам 28
2.5 Определение годового объёма вспомогательных работ
2.6 Расчёт численности производственных рабочих 34
2.7 Расчет количества постов 37
2.8 Расчет площади производственных подразделений 38
2.9 Организация работ на участке по ТР 39
Этапы ремонта двигателя 39
2.10 Подбор технологического оборудования для участка
3 Конструкторская часть 45
3.1 Анализ существующего прототипа 45
3.2 Назначение и область применения съёмника 46
3.3 Описание технического предложения 47
3.4 Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции 49
3.4.1 Проверяем прочность траверсы (корпуса) на изгиб.
3.4.2 Расчёт винта на растяжение 51
3.4.3 Находим требуемое усилие для снятия гильзы 51
3.4.4 Определение максимального усилия рабочего на гайке съемника при демонтаже гильзы. 53
4 Безопасность жизнедеятельности 55
4.1 Общие положения 55
4.2 Требования техники безопасности 55
4.3 Анализ производственных опасностей и причины их возникновения 56
4.4 Производственное освещение 56
4.5 Проектирование осветительной установки 57
4.6 Электробезопасность 60
4.7 Расчет заземляющего контура 62
4.8 Общие требования к территории автотранспортного предприятия 65
4.9 Техника безопасности при ремонте автомобилей. 66
4.10 Пожарная безопасность. 68
5 Экономическая часть 69
5.1 Расчет общих затрат на выполнение производственной программы предприятия по техническому обслуживанию и ремонту подвижного
состава 69
5.2 Расчет эксплуатационных расходов, связанных с выполнением ТО и ремонта подвижного состава. 69
5.3 Текущие расходы на эксплуатацию внедряемого оборудования и дополнительных производственных помещений. 75
5.4 Расчет показателей экономической эффективности от использования более совершенных средств труда в области технического обслуживания и ремонта подвижного состава. 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ





3 Конструкторская часть

3.1 Анализ существующего прототипа
Для примера рассмотрим съемник гильз для автомобиля КАМАЗ, который входит в комплект, который мы внедрили в цех. Он показан на рисунке 3

1 - балка, 2 – винт, 3 – захват, 4 – упор, 5 – гайка, 6 – гайка-барашек.
Рисунок 3 – Съемник гильз

Приспособление представляет собой балку 1 в которую установлен винт 2 с захватом 3. На винт накручена гайка 5. Также в балке 1 установлены два упора 4 зафиксированные гайками-барашками 6.
На рисунке 4 показан съемник, установленный в блок цилиндров.

Рисунок 4 – Выпрессовка гильзы.

Для снятия гильзы необходимо сложить захват 3 вдоль винта 2 и в таком виде завести внутрь гильзы. Далее зацепив захват 3 за нижний торец гильзы развернуть его перпендикулярно винту 2. После этого необходимо установить упоры 4 в отверстия на привалочной плоскости блока цилиндров и, вращая гайку 5, вывернуть винт 2 из балки 1 до полного снятия гильзы цилиндра.
Съемник гильз цилиндра, входящий в комплект надежен в применении, но не является универсальным и практичным, так как имеет несменный, одноразмерный захват, и не имеет рукоятки для удобной эксплуатации, что является его недостатком. В работе предлагается его доработка.

3.2 Назначение и область применения съёмника
При капитальном ремонте двигателей грузовых автомобилей часто возникает необходимость замены гильз блока цилиндров. Как правило, гильзы имеют плотную посадку в блоке и для их замены необходимо применять специальные съемники.
Съемник гильз блока цилиндров для двигателя является средством механизации сборочно-разборочных работ. Основным назначением устройства является захват и удержание с последующим снятием гильзы блока цилиндров по различным отделам ремонтного предприятия, как в пределах отдельных участков, так и между ними. Сборочно-разборочные работы отличаются большим разнообразием и составляют значительную часть общей трудоёмкости технологического процесса. Правильный выбор специального оборудования снижает трудоёмкость и затраты на ремонт, резко улучшает условия работы на предприятии.
Применение съемника гильз блока цилиндров получило наибольшее распространение в сфере машиностроения, авторемонтных предприятий, а также при ремонте автомобилей на частных и государственных предприятиях.

3.3 Описание технического предложения
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунком 5.

Рисунок 5 - Съемник гильз блока цилиндров
Так как наш существующий прототип не является универсальным, а подходит лишь для одного типа двигателя, то целесообразно произвести доработку, направленную на расширение технологических возможностей съемника. А именно увеличение диапазона снимаемых гильз посредством добавления сменных упоров 3, а так же для наибольшего удобства и практичности в эксплуатации оснастим приспособление эргономичными рычагами 5 с рукоятями 6.
Данные доработки позволят демонтировать гильзы из блока цилиндров независимо от их размеров, и не использовать дополнительные ключи для процесса выпрессовки гильз.
Съемник состоит из балки 1, в который установлен винт 8, через который передается усилие при выпрессовке гильзы, и вкручены две шпильки 9. Шпильки 9 имеют возможность перемещения по пазам в балке 1 и стопорятся от перемещения гайками 10. На одном конце винта 8 устанавливается серьга 2, представляющая собой шарнир со съёмной осью 4. Этот шарнир исполняет роль крепления упора 3 к винту 8. Упор 3 подбирается под конкретный размер гильзы.
Вращением гайки 7 за рычаги 5 с рукоятями 6 производят выпрессовку гильзы, с последующим алгоритмом:
Для снятия гильзы необходимо сложить серьгу 2 вместе с упором 3 вдоль винта 8 после завести внутрь гильзы. Далее зацепив упором 3 за нижний торец гильзы развернуть серьгу 2 перпендикулярно винту 8. После этого необходимо установить шпильки 9 в отверстия на привалочной плоскости блока цилиндров, и зафиксировать их в одном положении, затянув гайками-барашками 10. Вращая рычагами 5 гайку 7, и создавая давление на балку, вывернуть винт 8 относительно балки 1 до полного снятия гильзы из гнезда цилиндра. Затем достают гильзу полностью и освобождают её от съемника.

3.4 Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции
Основным расчетом, подтверждающим работоспособность конструкции, будет расчет усилия, необходимого для демонтажа гильзы из блока цилиндров данным съемником.
На примере гильзы цилиндров двигателя КАМАЗ наружный диаметр которой равен 135 мм, проведем расчет усилия, необходимого для демонтажа данного подшипника, установленного в блок с натягом, и определим, возможно ли с помощью данного съемника выполнить эту работу.

3.4.1 Проверяем прочность траверсы (корпуса) на изгиб
Условие прочности:
у=M_max/W_x ≤[y],      (40)
где у – нормальное напряжение, МПа;
M_max – максимальный изгибающий момент, Н∙м;
W_x – осевой момент сопротивления, 〖мм〗^3.
[y] – допускаемое нормальное напряжение, МПа;
Осевой момент сопротивления определяем по формуле
W_x=(b_2 h^2)/6-(b_1 h^2)/6      (41)
где b_1 – диаметр отверстия в траверсе, для данной траверсы 17,84мм
h – высота траверсы, мм;
b_2 – ширина траверсы, мм

Рисунок 6 – Траверса в разрезе

В соответствии с рисунком 6 - h= 30 мм, b_2 = 50 мм
Осевой момент сопротивления
W_x=(50〖∙30〗^2)/6-(17,84∙30^2)/6=4950〖мм〗^3
Допускаемые напряжения для материала винта и материала гайки [σ], МПа, определяем по формуле
[σ] = σт/[nт]      (42)
где σт – предел текучести, МПа. Принимаем для Стали 45, σт= 540МПа ;
[nт]– коэффициент запаса прочности принимаем для Стали 45, [nт] = 3
Допускаемые напряжения для материала винта, траверсы и материала гайки составит
[σ] = (540/3) = 180 Мпа
Прочность траверсы съемника будет обеспечена, если сила F будет не больше F_max.

Рисунок 7 – Траверса

В соответствии с рисунком 7,∆l=l_1= l_2 = 125 мм
Из условия прочности и выражения для определения максимального изгибающего момента
М_и=R_A∙l_1=F/2∙l_1,     (43)
получаем:
[σ]≥M_max/W_x =(F_max l)/(2W_x ),    (44)
откуда максимальное осевое усилие:
Fmax≤(2[σ] W_x)/∆l,      (45)
следовательно, максимальное осевое усилие составит
Fmax≤(2∙180∙4950)/125=14256Н≈14,25 кН

3.4.2 Расчёт винта на растяжение
Возьмём винт из прототипа, диаметр резьбы которого 16 мм
Условие прочности по напряжениям растяжения в винте
σ=4F/(〖πd〗_1^2 )≤⌊σ⌋,     (46)
где F – растягивающая сила
d_1 – внутренний диаметр резьбы
σ=(4∙1500)/(3,14∙〖13,546〗^2 )=10,41 Мпа
10,41 МПа≤180 Мпа следовательно, условие прочности выполняется.

3.4.3 Находим требуемое усилие для снятия гильзы
Для посадки гильзы в блок цилиндров рекомендуется посадка Н7/k6.
Размеры гильзы:
внутренний диаметр d = 120 мм;
наружный диаметр D = 135 мм;
ширина В ≈ 230 мм.
Для данной посадки натяг будет равен:(посадка Ø120 (Н7(0,025/0))/(k6(0,018/0,002)):)
N_max= 0,018 – 0 = 0,018 мкм.
Определяем оправку на обмятие микронеровностей u, мкм:
u = 5,5(〖Ra〗_1 + 〖Ra〗_2)     (47)
где 〖Ra〗_1 = 〖Ra〗_2 = 1,6 мкм – средние арифметические отклонения профиля микронеровностей.
Поправка на обмятие микронеровностей составит:
u = 5,5(1,6 + 1,6) = 17,6 мкм.
Деформация деталей, равная по значению расчетному натягу ∆ ,мкм, составит:
∆ = N_max – u = 18 – 17,6 = 0,4 мкм.
Среднее контактное давление в соприкасающихся поверхностях вала и внутреннего кольца гильзы pm, Н/мм2, определяется по формуле:
p_m=∆/d(c_1¦E_1 +c_2¦E_2 )       (48)
где ∆ – деформация деталей, мкм;
d – посадочный диаметр, мм;
c_1 и c_2 – безразмерные коэффициенты;
E_1 и E_2 – модули упругости материалов охватываемой и охватывающей деталей (для стали E = 2,1 ∙105 Н/мм2).
Безразмерные коэффициенты определяются по формулам и составят
с_1=(1+(d_1¦d)^2)/(1-(d_1¦d)^2 )-μ=(1+(0/120)^2)/(1-(0/120)^2 )-0,3=0,7,    (49)
с_2=(1+(d¦d_2 )^2)/(1-(d¦d_2 )^2 )+μ=(1+(120/135)^2)/(1-(120/135)^2 )+0,3=6,31,    (50)
где d1 – диаметр отверстия охватываемой детали d1 = 0;
d2 – наружный диаметр охватывающей детали, мм;
μ1 и μ2 – коэффициенты Пуассона (для стали μ = 0,3).
Среднее контактное давление в соприкасающихся поверхностях блока и внутренней части гильзы составит:
p_m=0,4/135(0,7¦(2,1 ∙10^5 )+6,31¦(2,1 ∙10^5 )) =0,1 Н/〖мм〗^2
Требуемое усилие F,кН, для снятия гильзы определяем по формуле
F = πd_2 lpmf,      (51)
где l –длина посадочной поверхности (ширина гильзы),мм;
f – коэффициент сцепления (трения), для стальных деталей при температурной сборке (c предварительным нагревом) f = 0,14.
Требуемое усилие для снятия гильзы получаем
F = π·135·230·0,1·0,14 = 1365 Н = 1,37 кН,
Так как 1,37 кН < 14,25 кН, следовательно, с помощью данного съемника возможно выполнить работу по демонтажу из блока данной гильзы, с огромным запасом.

3.4.4 Определение максимального усилия рабочего на гайке съемника при демонтаже гильзы
Максимальное допустимое осевое усилие на винте съемника, Fmax, рассчитанное из условия прочности траверсы на изгиб, равно 14,25 кН, следовательно, максимальное усилие рабочего при демонтаже деталей определяем из условия, что осевое усилие на винте равно 14,25 кН.
Момент Т, Нм, в резьбе определяем по формуле
Т=Fmax∙d_2/2 tg(γ+φ^,)    (52)
где γ - угол подъема резьбы, град.,
φ^, - приведенный угол трения, град.
Момент в резьбе составит.
Т=1,37∙10^3∙(135∙10^(-3))/2 tg(4°20^'+8°50^' )=21,6Нм
Так как у нас нет дополнительных трений на винте момент завинчивания Т_зав.,Нм, который необходимо приложить к воротку, определяем по формуле:
Т_зав= Т = 21,6 H·м
Максимальное усилие рабочего при завинчивании винта съемника определяем по формуле:
Fmaxр = (Т_зав/l_р)/2      (53)
где l – длина проекции рычага, м, l=0,084м.
Максимальное усилие рабочего составит
Fmaxр = (21,6/0,084)/2=128,6Н∙м
Максимальное усилие рабочего составит 128,6 Н∙м, что допустимо при выполнении работ данным съемником при снятии гильзы.