Разработка прогрессивных методов и технологий ремонта и обкатки двигателей ЯМЗ-240

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Дизельные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях Российской Федерации. Однако, в условиях рыночной экономики, у многих эксплуатационников отсутствует достаточных средств для обновления устаревшего машинотракторного парка. Таким образом, остро встает проблема с ремонтом машин и тракторов, а именно с наименее надежным их агрегатом - двигателем.

Многолетний опыт, накопленный специалистами ремонтных служб нашего государства показывает, что капитальный ремонт двигателей силами эксплуатационников или в мелких ремонтных мастерских нецелесообразен, так как для обеспечения высокого качества капитального ремонта дизелей требуются специализированная технологическая оснастка, инструмент и оборудование, имеющиеся на ремонтных предприятиях [1].

Добиться качественного ремонта возможно лишь при строгом соблюдении всех технических и технологических требований на сборку и испытание двигателя.

За время эксплуатации дизеля до очередного капитального ремонта не требуется проводить ремонт других видов. Только в отдельных случаях может быть необходима замена агрегатов и механизмов (например, форсунок, водяного насоса и др.), которую можно производить без специализированной технологической оснастки.

Внедрение современных способов ремонта с применением современного оборудования, капитально отремонтированные дизели отрабатывают до следующего капитального ремонта примерно 80% моторесурса по сравнению с дизелями первой категории. Стоимость капитального ремонта дизелей на современных ремонтных предприятиях составляет около 30% стоимости дизеля первой категории. При использовании на предприятиях поточных методов разборки и сборки стоимость ремонта дизеля составляет лишь 20% стоимости нового дизеля.

В связи с этим, одним из способов повышения долговечности двигателей является их ремонт на специализированных ремонтных предприятиях, а способом снижения себестоимости ремонта - разработка и внедрение новых прогрессивных методов и технологий ремонта и обкатки двигателей.

Поэтому вопросы, рассматриваемые в настоящем проекте, являются актуальными.

1. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

1.1 История развития ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей»

В 1931 году на берегу реки Шошма г. Малмыжа, на юге Кировской области, были созданы мастерские для зимовки и ремонта моторного флота. Площадку назвали моторной мастерской «Севвостлеса». Она и послужила началом основания будущего Малмыжского ремонтно-механического завода.

В 1932 году мастерские стали расширяться, были поставлены дополнительные токарный, строгальный и фрезерный станки.

В 1933 голу мастерская была переименована в судоремонтную мастерскую «Горьклеса», а в 1936 году станочное оборудование переведено на индивидуальное оснащение электродвигателями, что увеличило ремонтное производство предприятия. В этот же, 1936 год, мастерская была переименована в судоэксплуатационную контору «Нижвятсплава». Она занималась эксплуатацией и ремонтом моторного флота, работающего на лесосплаве, а также выполняла отдельные крупные заказы «Нижвятсплава». В 1936 году была изготовлена канатная машина Романова, которая существовала до конца 50-х годов.

В последующие годы также делался упор на расширение производства, оснащение новыми станками и другим необходимым оборудованием и, в 1937-38 г.г., моторный флот пополнился более мощными катерами со стальными корпусами и с отечественными двигателями СТЗ - 30 л.с. и ЧТЗ - 60 л.с. Значительно расширились мастерские и рабочий поселок. Мастерская того времени занималась также изготовлением сплоточных машин ВКФ и запчастей к ним. Первая сплоточная машина была изготовлена в 1937 году. Ремонтировался также сельхозинвентарь для колхозов района.

С появлением тракторов ЧТЗ и автомашин на сплавных рейдах и лесоучастках, мастерские начали и их ремонт.

В связи с организацией лесозаготовительного треста «Вятполянлес», судоэксплуатационная контора была переименована в Малмыжские центральные ремонтные мастерские (ЦРМ) и подчинена этому тресту. Это название сохранилось до 1953 года, а затем было переименованы в Малмыжские центрально-ремонтные механические мастерские (ЦРММ).

В 1939-40 г.г. в ЦРМ работало 170 человек, средняя месячная зарплата рабочих составляла 50 рублей. Ежегодно мастерские ремонтировали 5-8 тракторов ЧТЗ-С60, 10-12 автомашин, 30-50 двигателей разных марок. С каждым годом темпы производства возростали.

В годы Великой Отечественной Войны, кроме основного назначения мастерские выполняли военные заказы: изготавливали детали для военных повозок и крепления для лыж. Также была проведена большая работа по переводу двигателей катеров, тракторов, автомобилей с жидкого топлива на газообразное, получаемое от сжигания березовой чурки в газогенераторных установках. Кроме этого оказывалась помощь лесозаготовительным предприятиям - посылались в леспромхозы ремонтники, которые ремонтировали механизмы на местах.

В послевоенные годы началась реконструкция - был построен главный корпус ЦРМ, в котором были размещены автотракторный и мотороремонтные цехи, а также кузница. В последние годы существования этого корпуса в нем размещался мотороремонтный цех, специализировавшийся на ремонте дизелей 6ч12/14 с заводскими модификациями К-161; К-661; К-661М; К-547 и др.

В связи со свертыванием леспромхозов южной части области и уменьшением объемов капремонта лесозаготовительной техники, в конце 50-х годов предприятие стало осваивать новую продукцию - капитальный ремонт дизелей Д6, Д12. Старые площади по территории были малы, поэтому, производство, в последнюю неделю декабря 1960 года, было переселено на верхнюю промплощадку, где, в настоящее время, располагается завод.

Благодаря спросу на капремонт судовых дизелей производство стремительно развивалось. Верхний поселок разрастался - строились дома, водопровод в дизельный цех, поселок, котельную. В 1961 году построена новая электростанция в которую установили 5 дизелей 1Д12 с генераторами по 200 кВт. Эта станция, как резервная, существует и в настоящее время.

В 1963 году Малмыжское ЦРММ были переименованы в Малмыжский ремонтно-механический завод (РМЗ), а в следующем 1964 году завод был выведен из подчинения комбинату «Кирлес» и передан в управление главного механика и главного энергетика Волго-Вятского Совнархоза. Ремонт тракторов был прекращен.

В 1965 году завод освоил ремонт мощных дизелей: М-601 - стационарных для электростанций и буровых установок, М-753 - тепловозных, М-50 - судовых с реверс-редуктором в комплекте. Но ввиду с малым поступлением ремфонда, дороговизной запчастей, ремонт этих дизелей в последующие два года был прекращен.

С 1967 по 1970 год были построены цех для сборки дизелей, столовая на сто мест, линии электропередач, гараж, трансформаторная подстанция из сборного железобетона произведенного в построенном цехе железобетонных изделий. Также, очистку деталей стали производить на крошкоочистительной машине. Ввели в строй гальванический участок, что позволило сэкономить на ремонте деталей значительные суммы. Был создан новый участок по ремонту и доводке топливной аппаратуры, изготавливался нестандартный инструмент, штампы, прессформы. Стали ремонтировать двигателя к автомобилю ЗИЛ-130.

Благодаря новшествам в производстве выпуск товарной продукции с 1961 по 1970 годы увеличился в 3,5 раза.

Позже, постепенно завод перешел к ремонту и двигателей автомобилей ГАЗ, УАЗ, МАЗ и КАМАЗ в мотороремонтном цехе, построенном в 80-х годах прошлого столетия.

С 1 мая 1994 года завод был переименован в открытое акционерное общество «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей», а оборудование и старые здания предприятия расположенного на берегу реки Шошма были полностью демонтированы.

Генеральный план завода представлен на графическом листе №1.

В настоящее время, в связи со значительным сокращением поступления ремфонда, мотороремонтный цех ликвидирован, а ремонт вышеупомянутых двигателей и дизелей А-41, Д-240, ЯМЗ- 238, ЯМЗ-240 и др. производится в дизельном цехе.

1.2 Анализ производственной деятельности завода

До начала первой половины 1990-х годов Малмыжский ремзавод работал в две смены, объем двигателей прошедших текущий и капитальный ремонт составлял от шести до семи тысяч двигателей в год. Численность работающих составляло около 1200 человек. Коллектив завода уделял большое внимание совершенствованию процессов сборки, балансировки, обкатки и качеству отремонтированных двигателей. Наряду с производственной работой на заводе большое внимание уделялось улучшению условий труда и быта работников. В цехах имелись красные уголки, раздевалки, бытовые комнаты, душевые, работала столовая, а на территории завода была баня. Также, на территории завода был медпункт с процедурным и стоматологическим кабинетом. Работал юрист-консультант. В техотделе завода работали три конструктора, три технолога. На каждом производственном участке были свои мастера.

В связи с переходом к рыночной экономике и прекращением финансирования государством промышленных и сельскохозяйственных предприятий, являющихся основными заказчиками, Малмыжский ремзавод потерял большую часть потенциальных клиентов. Поэтому, в настоящее время большинство предприятий вынуждены часть ремонтов производить собственными силами, что негативно сказывается на состояние машинно-тракторного парка. В этих условиях завод должен искать заказчиков, заключать договора, находить пути выхода из сложившейся ситуации. В связи с этим предприятие было вынуждено осваивать новые виды работ: переоборудование автомобилей - замена карбюраторных двигателей на дизельные; изготовление циклонов для зерносушилок, смесителей для приготовления кормосмесей и комбикормов, дробилок для измельчения зерновых культур; ремонт кормораздатчиков марки «Хозяин»; изготовление бетономешалок грейферов для лечебной грязи и т.д. Также, было создано подсобное хозяйство ООО «Бурец» на базе бывшего колхоза им. Кирова, которое по настоящее время производит продовольственное и семенное зерно, картофель. Но ввиду засухи летом 2010 года прибыль хозяйства была минимальная. На зимний период сельхозработники выводятся на биржу труда.

В 2004 году на территории завода была введена в строй линия по производству ячменного солода, что, в течение двух лет, позволило предприятию получать весомую прибыль. Однако, с появлением конкурентов, солод стало производить нерентабельно, так как возросла себестоимость продукции, обусловленная ростом цен на энергоносители.

Из-за снижения основных объемов ремонтных работ ремзаводу пришлось сократить и производственные площади - сократилась площадь разборочного, сборочного и испытательного (обкаточного) участков. Были закрыты: мотороремонтный цех, компрессорный, железобетонный, кислородный и столярный участки, химическая лаборатория, а также медпункт, процедурный и стоматологический кабинет.

На настоящий момент среднесписочный состав коллектива завода составляет всего 68 человек. В техническом отделе работают всего два человека.

В настоящее время основными факторами сокращения и развития ремонтного производства в целом являются:

- преданность ремонтному делу;

- исключение дробления предприятия на несколько самостоятельных;

- поиск новых клиентов, заказчиков машиностроительной продукции; универсальность предприятия, поиск ремонтных объектов;

- ответственность руководителей за судьбу каждого члена коллектива.

На основании анализа производственной деятельности предприятия можно сделать вывод, что перестроечный процесс внес значительные изменения в работу ремонтных предприятий, в частности Малмыжского ремзавода, хотя, с позиции науки, все понятия и подходы к организации ремонта сохранились. Не изменилась система ремонта и технического обслуживания, методы ремонта, формы организации поточного производства, организации производственного процесса, создание нормативно-технической документации. В тоже время изменилась форма собственности ремонтных объектов (ОАО Малмыжский РМЗ»), характер взаимоотношений между ремонтным предприятием и заказчиком. Эти изменения не интенсифицировали ремонтное производство, а наоборот, привели к потере некоторых предприятий, оснащенных современным оборудованием, а также к ликвидации, сокращению металлорежущего и кузнечно-прессового оборудования, переспециализация на выпуск продукции не связанной с профилем предприятия.

На Малмыжском ремзаводе, как и в абсолютном большинстве ремонтно-обслуживающих предприятий, производственные мощности не загружены, из-за этого они потеряли квалифицированных рабочих, а финансовое положение катастрофическое. Основная масса работников предпенсионного или пенсионного возраста.

В целом, в результате перестроечных государственных реформ произошел развал ремонтной базы России, оснащенной высокопроизводительным оборудованием, укомплектованной высококвалифицированными специалистами - рабочими, профессиональными инженерно-техническими работниками с многолетним опытом практической работы. Перемещение из этих предприятий объемов производства в мастерские хозяйств является очень неграмотным неэкономическим шагом. Это привело к ухудшению качества ремонта и ускоренному списанию техники. До этого, разрушения ремонтной базы никогда не было. Отрицательно сказывается на работе ремонтных предприятий полный разрыв связей централизованных специализированных снабженческих организаций и ремонтных предприятий.

Продолжение такой политики в отношении ремонтно-обслуживающей базы разрушительно, поэтому главнейшая задача в настоящее время и на будущее - нахождение путей ее возрождения и развития, как это делалось в советское время и считалось государственной политикой.

Предприятия, имеющие относительно устойчивое финансовое положение в России, как правило, связаны с производством новых изделий. Однако, без надлежащей помощи со стороны государства перепрофилирование невозможно, так как на устаревшем, неспециализированном оборудовании, без квалифицированных кадров, производство новых конкурентоспособных изделий крайне невыгодно, а порой и совсем невозможно.

В связи с этим, Малмыжскому ремзаводу необходимо продолжать работу в соответствии с запросами рынка, увеличивать номенклатуру ремонтируемых объектов, производить ремонт машин и агрегатов разных марок и моделей, переходить на ремонт двигателей и агрегатов зарубежного образца, и на производство собственных новых конструкторских разработок защищенных патентами на изобретения и свидетельствами на полезную модель.

Анализ производственной деятельности завода представлен на листе №2, графического материала проекта.

1.3 Постановка цели и задач по проекту

Проведенный анализ производственной деятельности ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей» показал, что необходимо продолжать работу в соответствии с запросами рынка, увеличивать номенклатуру ремонтируемых объектов. В частности, в близлежащих районах Кировской области и республики Татарстан имеется необходимость в обслуживании и капитальном ремонте дизельных двигателей ЯМЗ-240, устанавливаемых на тракторы К-700, К-701. То есть, спрос на эту ремонтопригодную продукцию имеется.

В связи с этим, на имеющейся базе дизельного цеха завода необходимо:

- разработать схему и технологический процесс ремонта двигателя ЯМЗ-240;

- определить состав подразделений;

- произвести расчет производственных рабочих, управленческого и вспомогательного персонала;

- произвести расчет оборудования и рабочих мест, а также расчет площадей и технологической планировки производственного корпуса исходя из уже имеющейся планировки;

- произвести обоснование и расчет конструкторской разработки с созданием конструкторской документации;

- провести технико-экономическое обоснование проекта;

- рассмотреть вопросы по безопасности жизнедеятельности предприятия и мероприятий по экологической безопасности;

- сделать выводы по дипломному проекту.

2. ОБОСНОВАНИЕ РЕМОНТА ДВИГАТЕЛЯ ЯМЗ-240 И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОИЗВОДСТВА

2.1 Краткая техническая характеристика двигателя ЯМЗ-240

Ярославский моторный завод является крупным изготовителем дизелей, которые широко применяются в самых различных отраслях. В частности он выпускает двухрядный 12-ти цилиндровый дизельный двигатель ЯМЗ-240 и его модификацию ЯМЗ-240Н, соответственно, с мощностями 360 и 500 л.с. Рабочий объем их цилиндров составляет 22,3 литра, а степень сжатия 16,5.

Основное отличие двигателя ЯМЗ-240Н от ЯМЗ-240 заключается в дополнительном оборудовании его двумя турбокомпрессорами и специальной регулировке топливной аппаратуры. Несмотря на некоторую специфичность конструкции, двигатели ЯМЗ-240 и ЯМЗ-240Н имеют большую степень унификации с остальными моделями семейства четырехтактных двигателей Ярославского завода. Основой унификации служит единая размерность цилиндров, подшипников, клапанов и топливной аппаратуры. Унификация основных изнашиваемых деталей дает значительные преимущества в эксплуатации, организации ремонта и снабжения двигателей запасными частями.

Вышеназванные марки двигателей применяются на тяжелых карьерных самосвалах БелАЗ-540А и БелАЗ-548А Белорусского автомобильного завода и тракторах К-700.

Основные причины, способствующие выходу деталей дизельного двигателя из строя: разрушение; износ выше некоторого предела; коррозия; пластическая деформация выше некоторого предела; недопустимое изменение физических свойств материала деталей; человеческий фактор.

ОАО «Малмыжский РМЗ» имеет оснастку и оборудование позволяющее производить ремонт этих двигателей.

2.2 Расчёт участка по ремонту

2.2.1 Режим работы и расчёт фондов времени

Режим работы предприятия, то есть характер рабочей недели, число рабочих дней, смен и их продолжительность, зависит от характера производства.

В ремонтных предприятиях, как правило, режим работы планируют по прерывной рабочей неделе в одну смену. Для лучшего использования дорогостоящего оборудования работу механического цеха, испытательной станции и некоторых других производственных участков следует предусмотреть в две смены.

При пятидневной рабочей неделе с двумя выходными днями средняя продолжительность смены составляет 8,2 часа. Если продолжительность смены установлена 8 часов, то каждая восьмая суббота будет рабочим днём. При шестидневной рабочей неделе смена длится 7 часов, в предвыходные и в предпраздничные дни 6 часов.

Исходя из принятого режима работы предприятия, по действующим нормативам устанавливаем годовые номинальные фонды времени оборудования Фн.о и рабочих Фн.р, а затем с учётом соответствующих коэффициентов использования подсчитывают годовые действительные фонды времени Ф_д.о и Ф_д.р, представленные в таблицах 2.1 и 2.2.

Годовой действительный фонд времени определяется по формуле

Ф_д.о = h₀ • Ф_н.о, (2.1)

где h₀ - коэффициент использования оборудования.

Таблица 2.1- Годовые действительные фонды времени оборудования

Оборудование	Односменная работа (Фн.о = 2070 часа)
	hо	Фд.о, ч
Металлорежущее, деревообрабатывающее, гальваническое, стенды для разборочно-сборочных работ. Кузнечно-прессовое, термическое, контрольно-испытательные стенды. Сварочные, моечные установки.	0,98 0,97 0,97	2030 2010 2010

Годовые действительные фонды времени рабочих определяем по формуле

Ф_д.р = h_p • Ф_н.р, (2.2)

где h_p - коэффициент использования рабочего времени.

Таблица 2.2 - Годовой действительный фонд времени рабочих

Категория специальности	Специальность рабочего	Продолжительность отпуска, раб. дни	hp	Фд.р, ч
1 2 3	Кузнец, медник, электрогазосварщик, аккумуляторщик, маляр. Мойщик, испытатель, гальваник, вулканизаторщик. Слесарь, токарь, плотник	24 18 15	0,88 0,89 0,90	1820 1860 1860

2.2.2 Выбор технологического процесса ремонта двигателя

Под методом ремонта принято понимать способы и приемы организации ремонтного производства с расчленением и специализацией ремонтных работ по отдельным сборочным единицам. Чем больше объем работ, тем выгоднее больше расчленять и специализировать ремонтные работы на отдельные технологические операции. На Малмыжском РМЗ до 1995 года успешно применялся обезличенный поточно-узловой метод ремонта. Предприятие обслуживало множество хозяйств из районов Кировской и других областей. Это обеспечивало высокий равномерный темп производства, позволяло получить эффект индустриального специализированного предприятия.

Но в связи с переходом государства от плановой к рыночной экономике, на заводе стало невозможно организовывать ремонт таким методом, ввиду уменьшения ремонтных работ и сокращением численности рабочих.

Наилучшей формой организации производственного процесса является поточный метод, для которого характерно расчленение технологического процесса на отдельные короткие операции, выполняемые на специализированном оборудовании, последовательно расположенных рабочих местах - поточных линиях. Одним из главных признаков поточного метода - поточная линия, представляющая собой комплекс взаимосвязанного оборудования, работающего согласованно с заданным ритмом по единому технологическому процессу. При этом рабочие места располагаются в соответствии с последовательностью технологического процесса. Главная задача при этом методе - обеспечение непрерывности процесса. В поточной линии выполнение работ и перемещение объектов ремонта производится конвейером.

При обезличенном ремонте годные или подлежащие восстановлению детали, узлы и агрегаты в процессе восстановления машины (агрегата, узла) теряют принадлежность к своему объекту.

Прогрессивность узлового метода ремонта заключается в том, что весь комплекс работ, составляющий технологический процесс ремонта сборочной единицы или разборки и сборки двигателя выполняется на специализированном рабочем месте, специализированном оборудовании, постоянными рабочими. Преимущество этого метода заключается в том, что за счет повышения квалификации рабочих увеличивается производительность труда и улучшается качество ремонта, лучше используется ремонтное оборудование, инструмент, приспособления и площади, снижается себестоимость работ и срок пребывания машин в ремонте.

Поточно-узловая организация ремонта двигателей предусматривает сборку на подвижных тележках, передвигаемых вдоль цеха по участку сборки от рабочего места разборки до окончательной сборки. В процессе движения вдоль рабочих мест на двигатель устанавливаются отремонтированные узлы и в конце сборочного участка, производится только доукомплектация двигателя. Этот метод ремонта позволяет механизировать трудоемкие транспортные работы, так как наиболее тяжелые и громоздкие детали перемещаются на тележках и конвейерах. Рабочие места при этом выделяются четко и не загромождаются. Запуск отремонтированного двигателя производится в специально приготовленном для этой цели рабочем месте, оснащенном вентиляторами для отсоса выхлопных газов.

При непрерывном поточном производстве рабочие места расположены последовательно в соответствии с очередностью выполнения операций, предусмотренных технологическим процессом. Время их выполнения на каждом рабочем месте равно или кратно ритму потока, а передача предметов труда на последующие операции производится механизированными транспортными средствами постоянно и непрерывно.

Кроме непрерывно-поточного существует прерывно-поточный и переменно-поточный формы организации поточного производства.

Прерывно-поточный вид имеет в основном все признаки непрерывно-поточного, но отсутствует единый ритм продукции, продолжительность выполнения отдельных операций не всегда равна или кратна ритму потока, отдельные сборочные единицы иногда передаются партиями.

Переменно-поточная технология характеризуется тем, что на одних и тех же рабочих местах попеременно изготавливают или собирают разные изделия.

Организация не обезличенного ремонта определяется принятым методом ремонта на предприятии. При поточно-узловом методе в ремонте находится большое количество двигателей нескольких марок различного технического состояния, задействованы несколько десятков рабочих, тысячи сборочных единиц сосредоточены на производственных площадях. При такой ситуации необходимо сократить принадлежность деталей к конкретной машине. Задача эта сложная, требует четкости в определении траектории движения деталей во время и на производственных площадях и при необходимой возможности нахождения каждой детали в технологическом процессе. Эта работа ведется с целью максимального снижения трудоемкости и материальных затрат за счет ликвидации потерь деталей, рационального использования ресурса сборочных единиц, предотвращения поломок деталей при разборочно-сборочных операциях. Большая часть изложенных принципов решается на участках дефектации и комплектации.

При обезличенном способе организации производства, дефектация предусматривает решение следующих важных задач: определяет техническое состояние каждой детали или, при частной разборке, устанавливает остаточный ресурс узла или агрегата. На основе индивидуальных показателей каждой сборочной единицы определяется маршрут их движения и объемы ремонтных работ. Кроме этого, решаются экономические задачи: квалифицированная дефектовка позволяет определить индивидуальную себестоимость по каждому ремонтируемому двигателю, обеспечивать управляемость процессом ремонта, планировать загрузку оборудования, распределять работу между исполнителями, определять потребность и учитывать расход материальных ресурсов. Очень важно, что при этом не распариваются детали сопряжений. Следует отметить, что дефектация деталей обязательна, независимо от форм организации труда. Документация по дефектации - результат большой научной работы по определению технического состояния деталей, возможности дальнейшего использования по направлениям. Она обеспечивает более рациональное использование сборочных единиц. Поэтому наличие квалифицированной дефектной ведомости - обязательное условие не обезличенного ремонта. Она должна обеспечить на основе объективного состояния деталей маршрутную технологию восстановления, сборку узлов и агрегатов. Поэтому возрастает роль дефектовщика, который является главным технологом ремонта изношенных двигателей.

При не обезличенном ремонте главным организующим центром является комплектация. Если рабочее место соответствующим образом не организованно, не может быть и речи о не обезличенном ремонте. Именно комплектация должна гарантировать сохранность принадлежности сборочных единиц ремонтируемой технике. Если своевременно и полностью будут укомплектованы узлы и агрегаты недостающими деталями, то сборка будет проходить более быстро. Весь вопрос в том, как организационно и технологически обеспечить быструю комплектацию.

Двигатель, требующий капитального или текущего ремонта, поступает на разборочно-моечный участок. Там он подвергается разборке и мойке составных частей. Далее детали двигателя поступают на дефектовочный участок, там делятся на годные и негодные. После этого часть деталей поступает на ремонт по различным участкам. Отремонтированные детали поступают на комплектовку, затем на сборочный участок. И по окончанию ремонта поступает на обкатку, после этого на покраску и на склад готовой продукции.

Все приведенные выше формы организации технологического процесса применялись ранее на Малмыжском РМЗ, но, в настоящее время, из-за небольших объемов ремонтируемой продукции применяется не обезличенный поточный метод.

Таким образом, ремонт двигателя ЯМЗ-240 в дизельном цехе Малмыжского РМЗ по экономическим соображениям предполагает применение не обезличенного поточного метода ремонта.

2.2.3 Разработка схемы и технологического процесса

Как уже отмечалось в современных условиях, для организации ремонта двигателя ЯМЗ-240 рекомендуется не обезличенный поточный способ ремонта, при котором узлы, детали и агрегаты в процессе ремонта или восстановления сохраняют принадлежность своему объекту.

Для организации комплектации с обеспечением сохранения деталей к конкретному двигателю наиболее оправданным себя методом является применение специализированных контейнеров. В каждом из них размещаются, как правило, детали одной сборочной единицы, кроме базисных, которые при дефектации получают соответствующий номер (номер заказа или хозяйственный номер машины, присвоенный владельцем), и перемещаются одновременно согласно технологическому процессу. Главное требование к контейнеру: все детали независимо от значимости и размеров должны иметь строго зафиксированное место в контейнере; конструкция контейнера должна обеспечивать легкость установки на подвесное приспособление и напольные конвейеры и другие средства, перемещения и снятия с них загруженного контейнера. Его размеры не должны препятствовать свободному проходу через моечные машины. Детали в контейнере следует размещать таким образом, чтобы струя моющей жидкости достигала всей поверхности деталей.

Разработаны типовые контейнеры, которые применяются в Малмыжском РМЗ.

Количество контейнеров должно быть одинаковым для всех узлов и агрегатов: один на разборке агрегатов, другой на мойке, третий на дефектовке, четвертый на комплектации, пятый на сборке узла (агрегата), то есть, если каждый узел или агрегат размещаются в одном контейнере, то для одного ремонтируемого узла (агрегата) потребуется пять контейнеров, расположенных на всех постах.

Технология комплектации контейнера при не обезличенном ремонте следующая: на рабочем месте дефектации какого-либо узла (агрегата) в специализированный контейнер помещаются только те детали (строго по зафиксированным постоянным местом), которые пригодны к дальнейшему использованию. Дальнейшее доукомплектование осуществляется уже на рабочем месте комплектации. Сюда со склада поступают детали, восстановленные на данном предприятии, новые и восстановленные централизованно. В поступившем контейнере явно видны места, не заполненные недостающими деталями, которые заполняются согласно ведомости дефектов запасными частями, полученными со склада. Контейнер отправляется на рабочее место только в том случае, если в нем нет незаполненных мест, то есть полностью доукомплектованным.

Схема исполнения комплектации при не обезличенном ремонте следующая (ввиду того, что на предприятии планируется ремонт двигателей и агрегатов нескольких марок): в процессе тщательной дефектации деталей контейнер на этом месте заполняется годными деталями, затем прикладывается ведомость недостающих деталей для каждого узла или агрегата. Далее контейнер транспортируется к складу, который расположен рядом с участком дефектации, но как бы вне технологического процесса (сдвинут по технологическому процессу влево на 3-4 метра). Пол склада приподнят на 30-60 см, то есть, находится на уровне контейнера. Рабочий, который будет ремонтировать какой-то узел (агрегат), на основании ведомости недостающих деталей получает их со склада, устанавливает каждую из них в строго определенное место в контейнере и доставляет его на рабочее место сборки. Просто и эффективно, без лишних перевалок и посредников, работа выполняется квалифицированно и быстро.

Размещение деталей строго в определенное место в контейнере имеет большое значение - позволяет быстро находить нужную деталь. Кроме этого, контейнер устанавливают таким образом, чтобы, исходя из последовательности сборки узла или агрегата, всегда иметь детали под рукой, то есть все направлено на повышение производительности труда.

Так как ремонт многономенклатурный, то требуется особый подход на различных обкаточных операциях и при испытаниях. В частности, к каждому блоку или двигателю на предприятии прикрепляется технологический кронштейн, размеры которого являются базовыми на линии разборки, сборки, обкатки, испытания. В этом случае на одной разборочной и сборочной линии можно ремонтировать агрегаты нескольких марок.

Рассмотрение основных технологических процессов при не обезличенном ремонте, имеющих свою специфику (дефектация, комплектация, восстановление и ремонт деталей), показала возможность их выполнения в соответствии с требованиями не обезличивания. Исполнение других процессов при поточном производстве не вызывает особых сложностей, так как такие операции как окраска, сушка, обкатка, испытание, сдача ОТК, комиссии и другие, не требуют запасных частей из-за недостатка которых могли бы возникнуть трудности. Кроме этого, эти операции требуют индивидуального подхода и не зависят от метода организации производства.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что общая схема технологического процесса ремонта с поточной организацией производства при не обезличенном ремонте сохраняется.

2.2.4 Определение состава подразделений

Состав участков определяют исходя из технологического процесса ремонта двигателей и данных типовых процессов ремонтных предприятий [ ].

В соответствии с принятой технологией для организации ремонта двигателей на заводе необходимо разместить следующие производственные участки: разборно-моечный, участок дефектовки, комплектовочный, механический, сварочно-наплавочный, термический, сборки двигателей, испытания двигателей, окраски, сушки, доукомплектовки двигателей, ремонта топливной аппаратуры, ремонта электрооборудования, ремонта системы охлаждения и смазки.

К вспомогательным площадям относятся площади занятые отделениями: отдела главного механика и главного энергетика, инструментального отделения, лаборатории, складских, культурно-бытовых и других помещений. Участок отдела главного механика не планируется. Изготовление и ремонт инструмента, оснастки планируется выполнять на оборудовании основных производственных участков, в частности в механическом цехе и инструментальном участке. Остальные вспомогательные помещения находятся в одном совмещенном здании с дизельным цехом и удовлетворяют санитарным требованиям. Их оставляем на своем месте.

2.2.5 Расчет количества производственных рабочих, управленческого и вспомогательного персонала

Для определения необходимого количества производственных рабочих, управленческого и вспомогательного персонала необходимо произвести расчет.

Число производственных рабочих по участкам определяем по формулам

Р_уч.я = Т_уч /Ф_н.р • К, (2.3)

Р_уч.сп = Т_уч /Ф_д.р • К, (2.4)

где Р_уч.я и Р_уч.сп - явочное и списочное число рабочих; Т_уч - трудоемкость работ по участку или рабочему месту, чел.-ч; Ф_н.р и Ф_д.р - номинальный и действительный фонд времени рабочего, ч; К - планируемый коэффициент перевыполнения норм выработки (К = 1,05…1,15), принимаем 1,05.

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3. - Численность производственных рабочих по участкам

Наименование участка	Трудоемкость работ, чел.- ч	Фонд времени рабочего, ч	Число рабочих
			явочное	списочное
		Фн.р	Фд.р
				расчетное	принятое	расчетное	принятое
Разборочно-моечный Дефектовочный + Комплектовочный + Окраски, сушки и доукомплектовки Механический Сварочно-наплавочный Термический Сборки двигателя Испытания двигателя Ремонта топливной аппаратуры Ремонта электрооборудования Ремонта системы охлаждения и смазки	3503, 98 950,23 831,45 356,34 16926 1187,79 2553,75 13362,6 3503,98 5938,95 5285,67 2553,83	2070 2070 2070 2070 2070 2070 2070 2070 2070 2070 2070 2070	1860 1860 1860 1820 1860 1820 1820 1860 1840 1860 1860 1860	1,6 0,34 0,38 0,16 7,79 0,54 1,17 6,12 1,6 2,73 2,43 1,12	2 1 8 1 1 6 2 3 2 1	1,79 0,48 0,42 0,18 8,66 0,62 1,34 6,84 1,81 3,04 2,7 1,25	2 1 9 1 1 7 2 3 3 1
Итого	56954,57			25,94	27	29,13	30

Определяем численность вспомогательных рабочих, их принимаем 5% от общего числа списочных рабочих,

Р_всп = 29,13 • 0,05 = 1,46 чел., принимаем Р_всп = 2 чел.

Численность инженерно-технических работников 10 -- 12% от числа производственных и вспомогательных работников,

Р_итр = (29,13 + 1,46) • 0,10 = 3,06 чел., принимаем Р_итр = 3 чел.

Счётно-контрольный персонал 4% от числа производственных и вспомогательных работников,

Р_сч = (29,13 + 1,46) • 0,04 = 1,22 чел., принимаем Р_сч = 1 чел.

Младший обслуживающий персонал 2% от числа производственных к вспомогательных работников,

Р_мо = (29,13+ 1,46) • 0,02 = 0,61 чел., принимаем Р_мо = 1 чел.

Весь штат ремонтного предприятия составит:

Р = Р_сп + Р_всп + Р_ит + Р_сч + Р_мо, (2.5)

Р = 30 +2 + 3 + 1 + 1 =37 чел.

2.2.6 Расчёт оборудования и рабочих мест

Технологическое оборудование по производственному назначению подразделяется на основное (станочное, демонтажно-монтажное и др), комплектное, подъемно-транспортное и подъемно-осмотровое, общего назначения , верстаки, шкафы, стеллажи.

Рассчитаем технологическое оборудование участка по обкатке двигателя, Число испытательных стендов для обкатки и испытания двигателей определяется по формуле

S_и = М_д • t_и • С / (Ф_д.о • h_с), (2.6)

где М_д - число двигателей, проходящих обкатку и испытание в расчётном периоде, шт.; t_и - время обкатки и испытания двигателя, ч.; С - коэффициент, учитывающий возможность повторной обкатки и испытания двигателя, С = (1,05...1,1), принимаем С = 1,1; h_с - коэффициент использования стендов, h_с = 0,97.

S_и = 180 • 1,5 • 1,1 / (2010 • 0,97) = 0,152 шт., принимаем 1 стенд.

Расчёт числа рабочих мест участка по обкатке двигателя определяем по формуле

М_Р = Т_i • ( Ф_д.р.м • Р_о), (2.7)

где: Т_i - годовая трудоёмкость работ участка, чел.-ч; Ф_д.р.м - годовой действительный фонд времени рабочего места, ч; Р_о - средняя плотность работ (число исполнителей, работающих одновременно на рабочем месте по ремонту одного объекта).

М_Р = 3503,98 / (1840 • 1) = 1,9, принимаем 2 рабочих места.

2.2.7 Расчёт площадей и технологическая планировка производственного корпуса

По зависимости удельной площади на единицу ремонта от программы предприятия с достаточной точностью можно рассчитать общую производственную площадь и площади подразделений.

Удельная площадь на единицу ремонта изменяется с изменением программы предприятия примерно по закону гиперболы и может быть определена из выражения [2]

??_у = + В, (2.8)

где ??_у - удельная площадь на единицу ремонта, м²; А - коэффициент, показывающий долю площади, изменяющуюся с изменением программы; В - коэффициент, показывающий долю площади не изменяющуюся с изменением программы; W - программа предприятия в приведённых единицах.

Площадь определяется по формуле[1]

F = W• ??_у , (2.9)

Подставив в формулу (2.9), вместо ??_у , его значение и, если, учесть коэффициент приведения капитального ремонта отдельных двигателей к основному двигателю ЯМЗ-240, К_пр, получим формулу

F = А + В • W • К_пр, (2.10)

Таким образом, площадь разборочно-моечного участка по формуле (2.10) определится: Р_р.м = 258 + 0,074 • 180 • 0,79 • 1,04 • 1,04 • 1,55 • 1,31 • 0,58 • 0,58 • 1,31 0,62 = 264 м².

Расчёт площадей других участков аналогичен, значения площадей приведены в таблице 2.4

Таблица 2.4 - Площади участков цеха по ремонту двигателей

Наименование участков	Площадь, м2
Разборочно-моечный	264
Дефектовочный	232
Комплектовочный	232
Механический	487
Сварочно-наплавочный	149
Термический	149
Сборки двигателя	152
Испытания двигателя	185
Окраски, сушки и доукомплектовки	172
Ремонта топливной аппаратуры	77
Ремонта электрооборудования	77
Ремонта системы охлаждения и смазки	77
Итого	2253

При разработке планировочных решений необходимо учесть следующие технологические требования [3]:

Взаимное расположение отделений и участков в соответствии с технологическим процессом, обеспечивающее выполнение всех операций;

Отсутствие пересечений потоков технологических линий;

3. Размещение участков, обеспечивающее перемещение ремонтируемых агрегатов и отдельных громоздких деталей по наикротчайшему пути, а взаимосвязь разборочно-сборочных участков и участков по восстановлению деталей в соответствии с ходом технологического процесса и направления основного грузопотока;

4. Концентрация участков, требующих большого количества воды в одном месте;

5. Согласно противопожарным требованиям, огнеопасные - тепловые участки (сварочно-наплавочный, термический) рекомендуется располагать группами у наружных стен и изолировать от других помещений огнестойкими стенами;

В отношении господствующих ветров, производственный корпус должен быть расположен так, чтобы пожароопасные участки и участки с вредными вы делениями были расположены с подветренной стороны;

Рядом с огнеопасными участками нельзя располагать участки с легко воспламеняющимся производством;

По санитарно-гигиеническим требованиям необходимо изолировать участки с вредными выделениями и шумами (гальванические, полимерных материалов, испытательные).

Так как дизельный и механический цеха, термический, сварочно-наплавочный и другие участки имелись на предприятии, то их оставляем на старом месте, но корректируем площадь, и на основании принятого решения составляем компоновочный план цеха по ремонту двигателей.

Компоновочный план представлен на листе 3 графической части.

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА

При эксплуатации подвижного состава возникает необходимость ремонта двигателя. Ремонт двигателя может сопровождаться частичной или полной его разборкой. Особенностью разборки двигателя является необходимость его кантования в процессе работы для обеспечения доступа к различным частям, деталям и агрегатам.

3.1 Анализ существующих конструкций

Стенд для разборки и сборки двигателей конструкции Ярославского моторного завода представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Стенд для разборки и сборки двигателей конструкции Ярославского моторного завода

При установке двигателя на стенд снимаются четыре технологические заглушки на блоке цилиндров и находящиеся под ними четыре технологических отверстия совмещаются с установочными пальцами 6 и 8 на концах поворотных балок, после чего пальцы ввертываются до упора. Поворот двигателя вокруг горизонтальной оси стенда производится вращением рукоятки 3 червячного редуктора. Поворот вокруг вертикальной оси стенда осуществляется после нажатия на педаль 10 фиксатора, установленную на станине 1.

Техническая характеристика стенда:

- тип стационарный

- способ поворота вручную, через червячный редуктор

- угол поворота двигателя, град. 360

- габаритные размеры, мм 149010401125

- масса, кг 210

Подъем, транспортировка и установка двигателя на стенд осуществляется кран-балкой грузоподъемностью 2 т с применением подвески.

Стенд для разборки и сборки двигателей конструкции Казанского завода ГАРО представлен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Стенд для разборки и сборки двигателей конструкции Казанского завода ГАРО.

Техническая характеристика стенда:

- тип стационарный

- способ поворота вручную, через зубчатый редуктор

- угол поворота двигателя 360

- габаритные размеры, мм 1300800960

- масса, кг 180

Основное отличие данного стенда от предыдущего заключается в отсутствии вертикальной оси поворота двигателя, в остальном конструкции стендов схожи.

На рисунке 3.3 представлен стенд фирмы RAVAGLIOLI. Данные стенды позволяют удобно работать с агрегатами, которые можно повернуть на любой угол.

Техническая характеристика стенда:

- тип передвижной

- грузоподъемность, кг 2000

- масса, кг 300.

3.2 Описание предлагаемой разработки

Предлагается конструкция стенда для ремонта У-образных двигателей, основными достоинствами которого является универсальность, простота конструкции, доступность материалов и возможность изготовления на предприятии с минимальным парком металлообрабатывающего оборудования. Стенд предлагаемой конструкции представлен на рисунке 3.4 и на листе ВГСХА 104.01.00.00 ВО графической части проекта.

Стенд состоит из основания 1, на которое устанавливаются две вертикальные стойки - левая 2 и правая 3. В верхней части стоек во втулках устанавливаются поворотные балки - левая 4 и правая 5. В пазах поворотных балок устанавливаются пластины опорные 7 с винтами 9 и гайками 10. К фланцу левой стойки шпильками 12 и гайками 13 крепится редуктор 19 с рукояткой 8.

Подлежащий ремонту двигатель устанавливается между поворотными балками 4 и 5 на опорные пластины 7 и крепится винтами 9 в технологические отверстия на блоке. Гайки 10 предназначены для закрепления пластин 7 в пазах поворотных балок. В случае необходимости двигатель при ремонте можно повернуть на 360°. Поворот двигателя осуществляется через червячный редуктор 19 вращением рукоятки 8.

Горизонтальность стенда регулируется вращением винтов 9 в углах основания 1. Расстояние между стойками 2 и 3 можно изменять перемещением стоек в пазах продольных балок основания. Фиксация стоек осуществляется гайками 10. Расстояние между винтами 9 поворотных балок можно изменять перемещением опорных пластин 7 в пазах балок.



Рисунок 3.4 - Стенд предлагаемой конструкции

Техническая характеристика стенда:

- тип стационарный

- способ поворота вручную, через червячный редуктор

- угол поворота двигателя, град. 360

- редуктор РЧУ - 80

- передаточное число 40

- допустимый крутящий момент на тихоходном валу, Н •м 225

- габаритные размеры, мм 13501050920

- масса, кг 160

3.3 Прочностные расчеты

Детали устройства, испытывающие силовые нагрузки, совмещенные с силами трения (винты, гайки, оси и валы, зубчатое зацепление), выполнены из стали 45 с термообработкой 32...37,5 НRС_Э; остальные элементы конструкции, где требуется применение электросварки, из стали Ст.З [6].

3.3.1 Расчет на прочность зажимных винтов

При кантовании двигателя должна быть исключена возможность его перемещения вдоль поворотных балок 4 и 5, для чего необходимо создать достаточное усилие трения между поверхностями балок 4 (или 5) и опорными пластинами 7. Усилие зажима создается гайками 10 (общее количество 8 шт).

Принимается к расчету вес двигателя 500 кг (5000 Н).

Минимальное требуемое усилие зажима Р₃, Н, для удержания двигателя определяется по формуле

Рз = Р/з, (3.1)

где Р - вес двигателя, Н; з - коэффициент трения между поверхностями сопрягаемых деталей.

Принимается Р=5000 Н; з =0,15 для пары сталь - сталь.

Р₃=5000/0,15=33350Н.

Сила Р_в, Н, приходящаяся на каждый из зажимных винтов, определяется по формуле

Р_В= Р₃/8=33350/8=4170 Н.

Усилие, прилагаемое рабочим к рукоятке зажимной гайки, принимается Р_р=50 Н.

Сила Р_в, Н, действующая на зажимной винт от усилия рабочего Р_р, определяется по формуле

Р_в= Р_р • (D_м / d₂) • (1/tg в), (3.2)

где Р_р - усилие рабочего на рукоятке, Н; D_м - плечо силы Р_р, равное удвоенной длине рукоятки зажимной гайки, мм; d₂ - средний диаметр резьбы винта, мм; в - угол подъема винтовой линии резьбы, град.

Из сборочного чертежа принимается: D_м = 200 мм; d₂ =14,7 мм для резьбы М16.

Величина tg в определяется из формулы

tg в = S /(р•d₂), (3.3)

где S - шаг резьбы, мм.

Для резьбы М16 шаг S=2 мм [6].

tg в =2/(3,14•14,7)=0,043,

Р_в=50 • (200/14,7) • (1/0,043)=15820Н,

Р₃=Р_В • 8=15820 • 8=126560 Н.

Усилия рабочего достаточно для обеспечения неподвижности двигателя на стенде.

Далее, определяется прочность зажимного винта от приложения к нему усилия рабочего.

Ненапряженный винт испытывает растягивающие напряжения.

Условие прочности резьбы винта на растяжение записывается уравнением [6]

?_р= 4 • Р_в / (р• d₁²) ? [?_р], (3.4)

где ?_р - расчетное растягивающее напряжение в резьбе винта, МПа; d₁ - внутренний диаметр резьбы, мм; [?_р] - допускаемое растягивающее напряжение материала винта, МПа.

Для резьбы М16 внутренний диаметр d₁ =13,8 мм; для материала винта - сталь 45 допускаемое растягивающее напряжение [?_р]=200 МПа [6].

?_р = 4•15820/(3,14-13,8²) = 106 Мпа ? [?_р]=200 МПа.

При затяжке винта в нем возникают дополнительные скручивающие усилия. Упрощенно винты в напряженных соединениях рассчитываются только на растяжение, а скручивание учитывается увеличением растягивающей силы Р_в на 25…35%.

Растягивающее напряжение с учетом скручивающих усилий

?_р=1,3 •4 • 15820/(3,14 •13,8²) =138 МПа ? [?_р] = 200 МПа.

Условие прочности выполняется.

3.3.2 Расчет шлицевого соединения

Боковые поверхности зубьев шлицевого соединения работают на смятие, а основание их - на изгиб и срез.

Для шлицевых соединений решающее значение имеет расчет на смятие.

Условие прочности на смятие зубьев шлицевого соединения записывается уравнением

?_{с м}= М / (ш • F •1 • r_{с р}) ? [?_{с м}], (3.5)

где ?_см и [?_см] - соответственно расчетные и допускаемые напряжения смятия, МПа; М - крутящий момент, передаваемый шлицевым соединением, Н•м; ш - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий по рабочим поверхностям зубьев;F - площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на 1 мм длины соединения, мм²; 1 - рабочая длина зуба, мм; г_ср - средний диаметр соединения, мм.

Крутящий момент, передаваемый шлицевым соединением, является суммой двух моментов: момента сил трения М_тр в парах ось-втулка при кантовании двигателя и момента от неуравновешенных сил М_нс при несовпадении центра тяжести двигателя с осью поворота балок 4 и 5 (см. рисунок 3.4).

Момент сил трения М_тр, Н•м, в парах ось-втулка определяется по формуле

М_тр =0,5•f•Р•d, (3.6)

где f - коэффициент трения пары ось-втулка; Р - вес двигателя, Н; d - диаметр оси, мм.

В условиях недостаточной смазки принимается коэффициент трения f= 0,2; вес двигателя Р=5000 Н и d=50 мм (из чертежа).

М_тр=0,5•0,2 • 5000 • 50=25 Н•м.

Момент сил от неуравновешенности двигателя М_нс, Н•м, определяется по формуле

М_нс = P•h, (3.7)

где h - максимальная величина смещения центра тяжести двигателя от оси поворота балок, мм.

М„_с=5000 • 0,1= 500 Н•м.

...