Исследование возможностей диагностирования автомобильных трансмиссий на тяговом стенде

Содержание

1 Технико-экономическое обоснование

1.1 Индикация современных средств диагностирования

1.2 Стенды для диагностики тягово-экономических качеств автомобилей

1.3 Тягово-силовой стенд модели К-467М

1.4 Диагностирование автоматических трансмиссий на тягово-силовом стенде К467М

1.5 Область применения стенда после модернизации

2 Исследовательская часть

2.1 Исходное назначение тягово-силового стенда К-467М

2.2 Осуществление процесса диагностики автоматических трансмиссий на стенде К-467М

2.3 Модернизация тягово-силового стенда К467М

2.3.1 Компьютеризация стенда

2.3.2 Изменение электрической схемы стенда

2.3.3 Датчики скорости

2.3.4 Датчик частоты вращения коленчатого вала автомобиля

2.3.5 Датчик силы

2.4 Диагностирование АКПП

2.5 Проведение испытаний

3 Конструкторская часть

3.1 Ориентировочный расчет вала

3.2 Подбор подшипников

3.3 Подбор шпонок

3.4 Расчет шлицевого соединения

3.5 Расчет вала на прочность

3.5.1 Определение внутренних силовых факторов

3.5.2 Вычисление геометрических характеристик опасных сечений

3.5.3 Расчет вала на статическую прочность

3.6 Конструирование опор и крышек подшипников вала

4 Безопасность жизнедеятельности

4.1 Влияние освещения на условия деятельности человека

4.1.1 Основные светотехнические характеристики

4.1.2 Системы и виды производственного освещения

4.1.3 Основные требования к производственному освещению

4.1.4 Нормирование производственного освещения

4.1.5 Источники света и осветительные приборы

4.1.6 Расчет искусственного освещения пространства над стендом с люминесцентными лампами типа ЛБ – 40

4.2 Влияние шума и вибрации на условия деятельности человека

4.2.1 Воздействие на человека шума и его допустимые уровни

4.2.2 Измерение шума на рабочем месте

4.2.3 Влияние вибрации на условия деятельности человека

4.2.4 Мероприятия по защите от шума и вибрации

5 Экономическая часть

5.1 Расчет стоимости модернизации тягово-силового стенда К-467М

5.1.1 Расчет стоимости изготовления датчиков скорости

5.1.2 Расчет стоимости изготовления датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя

5.1.3 Расчет стоимости модернизации электрической схемы стенда

5.2 Расчет срока окупаемости

5.3 Оценка экономической эффективности инвестиций

Заключение

Список использованных источников

Приложения

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Введение

Условия работы водителя автомобиля все время усложняются из-за увеличения количества автомобилей и из-за роста грузовых и пассажирских потоков. Возникла необходимость облегчения работы водителя и повышения ее эффективности при одновременном повышении безопасности движения. Мощным средством решения этих сложных задач стала автоматизация управления автомобилем путем применения автоматических трансмиссий.

Самым распространенным видом автомобильной автоматической трансмиссии стала гидромеханическая передача. Из-за широкого распространения именно ее за рубежом называют «автоматическая трансмиссия».

Гидромеханическая передача содержит гидродинамический трансформатор, механические передачи и систему управления автоматическим переключением передач. При механической трансмиссии поток мощности от двигателя к колесам автомобиля идет через шестерни, т.е. через жесткую механическую связь. При гидромеханической же передаче этот поток мощности идет еще и через гидродинамический трансформатор, рабочие колеса которого связаны друг с другом через жидкость. Благодаря этому уменьшаются динамические нагрузки, вызываемые как крутильными колебаниями, идущими от двигателя, так и неравномерностью хода зубчатых передач. Смягчаются также динамические эффекты от неровностей дорожного покрытия.

Гидродинамический трансформатор благодаря особенностям своей характеристики изменяет (трансформирует) крутящий момент двигателя. Поэтому число передач в механической части гидромеханической передачи делается меньше числа передач в механических коробках передач - 5-6 передач вместо 13-16 в большегрузных автопоездах и на одну- две передачи меньше в легковых автомобилях.

В настоящее время гидромеханическими коробками оборудуют 98% выпускаемых в США легковых автомобилей. Для Японии эта цифра равна 60%, для Германии - 30%. Даже в нашей стране, отличающейся настороженным

отношением к АКПП, наметилась тенденция к увеличению объема продаж автомобилей с трансмиссиями, в состав которых входит АКПП.

Увеличение автомобилей с автоматическими коробками передач способствует необходимости их диагностирования и ремонта. Так как автоматическая трансмиссия является одним из самых сложных и высокотехнологичных элементов автомобиля, поиск и определение причин ее неисправности является сложной задачей. А неверное определение причин неисправности может грозить большими материальными затратами, так как элементы АКПП являются наиболее дорогостоящими.

Определение причин неисправности на каждом этапе диагностики АКПП и ремонта требуются специалисты высокой квалификации, а также использование современного специального оборудования.

1.1 Индикация современных средств диагностирования.

К числу основных требований, предъявляемых к современным средствам технического диагностирования (СТД) автомобилей, относятся заданная точность измерений и необходимая достоверность диагностирования, удобство и простота считывания, возможность запоминания результата измерения, возможность выдачи результата измерения в текстовом или графическом виде и т. д. К числу перечисленных требований, влияющих на выбор типа индикации, относятся погрешность измерения тех или иных параметров. Для большинства технических измерений, связанных с диагностированием автомобиля, достаточно 2 .3-го, а в некоторых случаях даже 10-го класса точности (табл. 1.1).

Таблица 1.1 – Класс точности измерений

До настоящего времени в средствах технического диагностирования в преобладающем большинстве использовалась аналоговая индикация. Объясняется это относительно низкой их стоимостью.

В качестве индикаторов в них используются микроамперметры магнитоэлектрической системы, обеспечивающие заданную точность, хорошую чувствительность и линейность. В некоторых СТД, например, в стендах для диагностирования тормозов и тягово-экономических показателей, применяются многострелочные (двухстрелочные) индикаторы.

В отличие от цифровых аналоговые индикаторы позволяют получить не только количественную, но и качественную информацию о контролируемом процессе, например о нахождении параметра в заданных пределах, динамике протекания процесса и т. п.

Практика показала, что в тех случаях, когда основными составляющими погрешности измерения являются погрешности датчика и блока преобразования, существенного выигрыша в точности измерения получить не удается.

При измерении параметров медленно меняющихся процессов преимущества цифровой индикации при считывании явно выражены; при измерении параметров динамических процессов цифровая индикация оказывается эффективной, если за 8…10 последовательных циклов измерений значение параметра меняется не более чем на ±2 единицы младшего разряда индикатора.

В приборах с аналоговой индикацией намного сложнее, чем с цифровой, считывание, поскольку они перегружены шкалами, а оператору приходится не только выбирать нужную шкалу, но зачастую проводить в уме арифметические операции, что приводит к увеличению времени считывания и появлению дополнительных ошибок.

Основным назначением измерительных индикаторов является выдача диагностической информации в том или ином виде; в этом отношении цифровые индикаторы имеют по сравнению с аналоговыми решающее преимущество, поскольку выдают информацию непосредственно в «готовом» виде, не требующем дополнительной обработки оператором.

1.2 Стенды для диагностики тягово-экономических

качеств автомобилей

Стенды тяговых качеств (СТК) служат для комплексного диагностирования автомобиля по таким основным показателям его эксплуатационных свойств, как мощность и топливная экономичность. Они позволяют имитировать в стационарных условиях тестовые нагрузочные и скоростные режимы работы автомобиля. При этом чаще всего используют следующие диагностические параметры: мощность на ведущих колесах (колесная мощность) — Nк; крутящий момент (или тяговое усилие) на ведущих колесах — Мк (Рк); линейная скорость на окружности роликов — Vа; удельный расход топлива — Q; эффективная мощность двигателя — Nе; момент сопротивления (сила сопротивления вращению) колес и трансмиссии — Мf (Рf); время выбега — tв; время (или путь) разгона — tр (tр); ускорение (замедление) при разгоне (выбеге) — jр (jв).

Кроме того, тяговые стенды позволяют проводить ряд работ, связанных с углубленным поэлементным диагностированием автомобиля. Например, с использованием стробоскопической лампы определяют буксование муфты сцепления, по скорости вращения барабана оценивают исправность спидометра, прослушиванием и осмотром трансмиссии, работающей под нагрузкой, выявляют неисправности отдельных ее узлов и деталей и т.п.

При испытании автомобилей на барабанных стендах применяют режимы: максимальной тяговой силы или максимального крутящего момента, максимальной скорости, частичной нагрузки двигателя, принудительной прокрутки ведущих колес и трансмиссии автомобиля.

1.3 Тягово-силовой стенд модели К-467М

Стенд тяговый модели К-467 предназначен для технического диагностирования автомобилей, путем контроля тяговой силы на колесах, времени разгона, скорости движения для использования в автотранспортных предприятиях, станциях ремонта и обслуживания автомобилей. В основу стенда заложен принцип обратимости движения - испытуемый автомобиль устанавливается неподвижно, а «дорога» движется с определенной скоростью. Для этой цели стенд имеет две пары роликов, позволяющих имитировать определенные режимы движения автомобиля при различных нагрузках. Дорожные сопротивления движению автомобиля на стенде создаются специальным нагрузочным устройством - электротормозом. Тяговая сила на ведущих колесах будет пропорциональна нагрузке, создаваемой тормозом и определяется по реактивному моменту на корпусе тормоза. Кинематическая схема стенда представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Кинематическая схема стенда К467М

1.4 Диагностирование автоматических трансмиссий

на тягово-силовом стенде К467М

Для осуществления процесса диагностирования автомобиля с автоматической трансмиссией на тяговом стенде, необходимо имитировать движение автомобиля в различных режимах нагружения (движение в гору, по ровной дороге). При этом контролировать моменты переключения передач, при какой скорости движения и частоты вращения коленчатого вала двигателя происходит переключение, значение силы тяги на колесе, время переключения передачи, разгон автомобиля в функциональной зависимости от времен. Зная эти показатели можно судить о техническом состоянии автоматической коробки передач, определить неисправность и ее сложность, целесообразность ремонта агрегата.

Изначальная конструкция тягового стенда не позволяет провести таких испытаний. Поэтому в ходе дипломного проектирования в конструкцию стенда были внесены некоторые изменения, касающиеся частичной компьютеризации стенда, осуществление задания постоянного усилия нагружения, контролирования оборотов двигателя и скорости беговых роликов.

Внесенные изменения позволили выполнять процесс диагностирования автомобилей с автоматическими коробками передач. При применении данного стенда на станциях технического обслуживание, значительно снижается время на поиск неисправности в АКПП, более точно определяется неисправность и методы ее устранения, что в целом позволяет снизить время ремонта автомобиля, а значит обслужить большее количество клиентов и получить прибыль.

Алгоритм диагностирования автомобилей, оснащенных автоматическими трансмиссиями на тягово-силовом стенде, представлен на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 – Алгоритм диагностирования автомобилей с АКПП

1.5 Область применения стенда после модернизации

После внесения изменений в конструкцию стенда значительно расширилась его область применения по направлению, как учебной деятельности, так и возможной производственной. Область применения стенда представлена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Область применения тягового силового стенда

Модернизация тягового стенда позволила выявлять и исследовать неисправности, возникающие в автоматических коробках перемены передач во время эксплуатации автомобилей. Стенд дает возможность диагностировать АКПП непосредственно с автомобилем, без каких либо разборных операций.

2 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

Введение

Автоматическая коробка переключения передач (АКПП) - один из самых сложных и высокотехнологичных элементов автомобиля. При строгом соблюдении правил эксплуатации и сервиса срок службы современных автоматических трансмиссий сравним с ресурсом двигателя. В большинстве случаев автоматические коробки передач попадают в ремонт именно вследствие нарушения установленных правил эксплуатации. При ремонте автоматических трансмиссий необходимо большое внимание уделять диагностики, так как выявление неисправностей определит целесообразность ремонта и в последующем сократит его время.

Диагностирование - процесс определения технического состояния объекта без его разборки по внешним признакам путем измерения величин, характеризующих его состояние и сопоставление его с нормативами. Диагностирование автоматических трансмиссий подразумевает множество различных методов. Наиболее целесообразными и информативными являются методы, при которых АКПП функционирует в реальных эксплуатационных режимах. Реализация таких режимов работы автоматической трансмиссии возможна на стендах тяговых качеств.

Стенды тяговых качеств, служат для комплексного диагностирования автомобиля. Они позволяют имитировать в стационарных условиях тестовые, нагрузочные и скоростные режимы работы автомобиля. При этом используют следующие диагностические параметры: мощность на ведущих колесах, крутящий момент на ведущих колесах, линейная скорость на окружности роликов, расход топлива, время разгона.

При диагностировании автомобилей с автоматической трансмиссии на стендах тяговых качеств возникают проблемы с постановкой диагноза. Это происходит в основном из-за невозможности реализации тестовых, нагрузочных и скоростных режимов требуемых для АКПП, а также недостаточной

информативностью диагностических параметров, которые позволяют измерять данные стенды.

В данном дипломном проекте была проанализирована работа тягово-силового стенда К-467М и исследована возможность проведения на нем диагностирования автомобилей с автоматическими трансмиссиями.

2.1 Исходное назначение тягово-силового стенда К-467М

Стенд тяговый модели К-467М предназначен для технического диагностирования автомобилей, путем контроля тяговой силы на колесах, времени разгона, скорости движения для использования в автотранспортных предприятиях, станциях ремонта и обслуживания автомобилей.

Стенд стационарный роликовый предназначается для работы в условиях умеренного и холодного климатов по категории размещения 4.2 (закрытые отапливаемые помещения в соответствии с ГОСТ 15150-69).

Технические данные:

Питание – от трехфазной сети переменного тока напряжением 380В, частотой 50 Гц.

Диапазон измерения тяговой силы, Н(кгс) – от 0 до 10000.

Предел допускаемого значения основной приведенной погрешности стенда в заданном диапазоне, %, не более - ± 5.

Диапазон измерения скорости, км/ч – от 0 до 100.

Предел допускаемого значения основной приведённой погрешности стенда в заданном диапазоне, %, не более ± 4.

Диапазон измерения интервалов времени, с - от 1 до 99,9.

Предел допускаемого значения относительной погрешности стенда в заданном диапазоне, %, не более ± 4.

Потребляемая мощность, кВт, не более 4.

Принцип действия стенда.

В основу стенда заложен принцип обратимости движения – испытуемый автомобиль устанавливается неподвижно, а «дорога» движется с определенной скоростью. Для этой цели стенд имеет две пары роликов, позволяющих имитировать определенные режимы движения автомобиля при различных нагрузках. Дорожные сопротивления движению автомобиля на стенде создаются специальным нагрузочным устройством - электротормозом. Тяговая сила на ведущих колесах будет пропорциональна нагрузке, создаваемой тормозом и

определяется по реактивному моменту на корпусе тормоза.

Устройство стенда.

Конструктивно он состоит из опорного устройства с двумя парами роликов, первая пара роликов, нагружающая индукторным тормозом, а вторая – поддерживающая; пульта с необходимыми контрольно-измерительными приборами и дистанционным пультом управления, передвижного вентилятора для обдува радиатора двигателя автомобиля, вытяжного устройства для отвода выхлопных газов и колодок, для предотвращения произвольного съезда автомобиля в период испытаний.

Описание кинематической схемы.

Основой стенда является опорное устройство, опорное устройство состоит из рамы, на которой размещаются все элементы схемы. Каждый из четырех роликов диаметром 235 мм установлены на двух сферических подшипниках.

Передние (по ходу автомобиля) ролики соединяются через три втулочно-пальцевые муфты с электротормозом. Статор электротормоза установлен в двух подшипниковых опорах. Реактивный момент статора через кронштейн передается на датчик, электрический сигнал которого пропорционален величине тормозного момента (тяговой силе на колесах автомобиля). Этот сигнал передается на соответствующий регистрирующий прибор пульта стенда.

Для осуществления заезда и съезда автомобиля с опорного устройства имеются стопоры.

Для предотвращения случайного стопорения роликов во время испытаний в электрической схеме стенда предусмотрено реле скорости.

2.2 Осуществление процесса диагностики автоматических

трансмиссий на стенде К-467М

Для осуществления диагностирования автомобилей оснащенных АКПП на тяговом стенде необходимо задать тестовые нагрузочные и скоростные режимы, эмитирующие функционирование автоматической коробки в реальных условиях эксплуатации. Учитывая особенности работы АКПП, наиболее подходящий режим для исследования ее работы, является режим разгона автомобиля по ровной горизонтальной поверхности при полном открытии дроссельной заслонки (динамический режиме). Для этого необходимо задать постоянное усилие нагружения роликов стенда приблизительно равное силе сопротивления движению автомобиля по дороге. В исходной конструкции стенда задание постоянных усилий нагружения не предусмотрено, поэтому необходимо внести некоторые изменения в электрическую схему стенда.

При испытании автомобиля с АКПП в динамическом режиме на тяговом стенде. Для оценки работы автоматической трансмиссии необходимо получить и исследовать такие диагностические параметры как: скорость автомобиля, обороты коленчатого вала двигателя и силу тяги на ведущих колесах. Измеряя данные параметры можно построить графики зависимостей скорости движения автомобиля от времени, силы тяги на колесе от времени и скорости движения автомобиля от частоты вращения коленчатого вала двигателя. При помощи этих зависимостей, возможно, получить данные не только о состоянии автоматической трансмиссии, но и двигателя, и главной передачи автомобиля. Что в свою очередь является немаловажным фактором, так как при диагностировании автомобиля оснащенного АКПП определить, какой именно агрегат неисправен, достаточно сложно.

Наиболее информативным для оценки работы автоматической трансмиссии является график зависимости скорости автомобиля от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Теоретический график этой зависимости представлен на рисунке 2.1. При его анализе, возможно, получить данные о моментах переключения передач, времени разгона автомобиля на каждой передачи, изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя при переключении передач. Диапазон корректных переключений передач автоматической трансмиссии лежит в области между зеленым, и синим графиком. Красным цветом показаны возможное переключение передач при использования режим «Кик-Даун».

Рисунок 2.1 – Теоретический график переключения передач в АКПП

В изначальной конструкции стенд не позволяет измерять и сохранять все необходимые параметры для диагностирования автомобиля, оснащенных АКПП, поэтому в его конструкцию необходимо добавить измерительную систему на базе персонального компьютера.

После модернизации стенда появится возможность задать абсолютно любой режим и цикл режимов нагружения, а также благодаря непосредственному доступу к агрегату в процессе диагностирования позволяет использовать различные методы диагностики, например виброаккустический.

При исправной работе АКПП процесс переключения передач проходит в зависимости от скорости автомобиля, оборотов коленчатого вала двигателя и нагрузки на двигатель. Соответственно, если АКПП не следует алгоритму переключений или эти переключения слишком затянуты во времени, то это свидетельствует о возникшей неисправности.

2.3 Модернизация тягово-силового стенда К467М

В рамках данного дипломного проекта, для возможности диагностирования автомобилей оснащенных автоматическими трансмиссиями, в конструкцию стенда были внесены следующие изменения: изменена электрическая схема стенда с добавлением новых компонентов, внедрен измерительный комплекс на базе персонального компьютера. Измерительный комплекс, включает в себя датчики частоты вращения роликов стенда с преобразователем сигнала (датчики скорости), датчик частоты вращения коленчатого вала автомобиля, датчик силы. Для подключения датчиков к персональному компьютеру используется аналого-цифровой преобразователь.

2.3.1 Компьютеризация стенда

Основной задачей совершенствования силового стенда путем подключения к нему измерительного комплекса на базе персонального компьютера является расширение возможностей по направлению определения скорости движения автомобиля на стенде, определение частоты вращения коленчатого вала двигателя, определение силы тяги на колесе и отображения их в более приемлемой форме.

Любой ЭВМ - совместимый персональный компьютер (ПК) может выполнять роль мощного измерительного комплекса, если его снабдить одним или несколькими аналоговыми входами. Вычислительная мощь ПК позволяет подвергать собранные с его помощью информационные данные любой, даже очень сложной обработке. Добиться этого можно, подключив аналого-цифровой преобразователь (АЦП), к стандартному последовательному или параллельному портам.

В персональный компьютер установлен аналого-цифровой преобразователь в виде платы серии L-783 фирмы L-CARD. Внешний вид платы представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 Внешний вид платы L-783

Плата серии L-783 является современным, быстродействующим и надежным устройствам на базе высокопроизводительной шины PCI для ввода, вывода и обработки аналоговой и цифровой информации в персональных IBM совместимых компьютерах. Благодаря интерфейсу PCI обеспечивается высокая скорость обмена информацией (данными) с программой пользователя, исключаются конфликты с другими платами, установленными в PC, и гарантируется полное отсутствие каких-либо конфигурационных перемычек и переключателей. Все режимы работы такой платы задаются программным образом. Плату можно рассматривать и как удобное средство для многоканального сбора информации, и как законченную систему с собственным процессором, позволяющую пользователю реализовать свои собственные алгоритмы обработки сигналов на уровне программирования установленного на платах современного сигнального процессора (DSP) фирмы Analog Devices, Inc. ADSP-2184/2185/2186.

Технические параметры АЦП, цифровых линий и внешние условия работы представлены в табл. 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1 – Технические параметры АЦП

* - АЦП платы L-783 может работать на частоте 3300 кГц, но при этом точностные параметры платы не гарантируются.

** - Типичные зависимости межканального прохождения в зависимости от частоты запуска АЦП при различных коэффициентах усиления приведены в приложении A.

Таблица 2.2 – Внешние факторы

Схема подключения сигналов от датчиков на аналоговый разъем платы АЦП представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Схема подключения сигналов от датчиков

На данной схеме показан источник с заземленным выходом. Источники сигнала должны работать на низкоомную нагрузку 50¸75 Ом для этого необходимо установить резистор, как показано на схеме (рис. 2.3), сопротивление которого находится по формуле 2.1.

R=Zк-Rи, Ом, (2.1)

где Zк=50¸70 Ом – сопротивление кабеля;

Rи – внутреннее сопротивление источника сигнала.

При работе с АЦП могут возникнуть некоторые неисправности, которые приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3 – Характерные неисправности и методы их устранения

К аналоговому разъему АЦП через кабель VGA Premium 15М-1,8А подключен блок, на котором собраны электрические схемы датчиков скорости и датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя. Также на блоке установлен потенциометр для задания силы нагрузки нагружающих роликов стенда и миллиамперметр для фиксирования силы тока. Внешний вид блока представлен на рисунках 2.4 и 2.5.

Рисунок 2.4 – Внешний вид блока

Рисунок 2.5 – Задняя часть блока

Программным обеспечением АЦП L-783 является многоканальный регистратор-самописец LGraph2. Программа LGraph2 предназначена для регистрации, визуализации и обработки аналоговых сигналов, записанных с помощью измерительных плат или модулей АЦП. Программа LGraph2 в сочетании с модулем или платой АЦП L-CARD превратила персональный компьютер в измерительную лабораторию, заменив такие приборы, как вольтметры, самописцы, осциллографы и т.п.

Интерфейс окна программы L-GRAPH 2 представлен на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 – Интерфейс программы L-GRAPH 2

Программа позволяет отображать данные с АЦП в виде графиков в нескольких окнах, число которых определяется от 1 до 8. На рисунке в первом окне представлен график изменения скорости автомобиля; на графике видно разность скоростей, это говорит о том, что наступил момент проскальзывания колес автомобиля на поверхности нагружающих роликов; во втором окне – изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя при переключениях передач в АКПП; в третьем – изменение силы тяги на колесах.

Программа сохраняет файлы данных в двоичном формате. Для преобразования их в текстовый формат для просмотра в текстовых редакторах или обработки в Excel, Matlab и т.п. предназначено окно экспорта данных. Дополнительным удобством обработки является возможность экспорта данных (с учетом всех масштабирующих коэффициентов) в двоичные файлы, которые могут быть использованы в пользовательских программах или непосредственно импортированы в пакеты Matlab, Origin и им подобные. При экспорте данные могут быть представлены в кодах АЦП, в вольтах или преобразованными с учетом пользовательских коэффициентов.

Помимо обычного режима ввода данных в один файл, LGraph2 поддерживает специальные режимы записи:

Ввод данных по расписанию. Программа может по заданному расписанию запускать ввод данных с АЦП в файл, причем можно задать несколько временных отметок, и, по достижении каждой LGraph2 будет запускать ввод данных в новый файл.

Серийный запуск. Пользователь устанавливает, сколько раз надо будет запустить ввод, и определяет паузу между сеансами ввода, после чего программа сама осуществляет требуемую последовательность ввода.

Периодическое сохранение. В этом режиме после запуска ввода программа осуществляет непрерывный ввод, однако по достижении заданного пользователем интервала программа закрывает файл, в который осуществлялся ввод, и продолжает ввод в новый файл. Данный режим удобен при необходимости длительного ввода, когда требуется максимальная надежность: при выключении или зависании компьютера основная часть введенных данных не пропадает.

Поскольку в дополнительных режимах ввода в результате создается много файлов с данными, в программе предусмотрено множество настроек, определяющих автоматическое формирование имен файлов и папок. В частности, каждая серия файлов может размещаться в создаваемой новой папке, а имя файла может формироваться как на базе увеличивающегося индекса, так и добавлением текущей даты и времени к имени файла.

2.3.2 Изменение электрической схемы стенда

Для расширения возможностей стенда в его электрическую схему были внесены изменения, после которых стенд может работать как на задание постоянного усилия, так и в режиме нагружения, зависящий от скорости движения автомобиля на стенде.

На панель управления стендом был вынесен переключатель, между обычным режимом работы и режимом, создающим постоянное усилие нагружения, которым разорвана цепь, подающая сигнал управления работы индукторного тормоза. Сигнал управления представляет собой напряжение, изменяющееся от -15В (тормоз не работает) до +30В (максимальный режим нагружения).

Управляющий сигнал формируется на плате П2 «Сумматор», через плату П1 «Анализатор» поступает на плату П5 «Регулятор». С увеличением управляющего напряжения, пропорционально увеличивается сила тока в катушках индукторного тормоза, а, следовательно, тормозное усилие.

Для моделирования управляющего сигнала, использован потенциометр R1a на 500 ком. Потенциометр позволяет регулировать подаваемое напряжение на плату П5, тем самым изменять режим нагружения роликов стенда.

Питание потенциометра осуществляется от блоков питания электрической схемы стенда, расположенных на платах П3, через сопротивления R2a и R3a.

В результате внесенных изменений напряжение с блоков питания через потенциометр поступает на плату П5. При вращении ручки потенциометра происходит изменение напряжения в большую, или меньшую сторону, а, следовательно, увеличение или уменьшение силы тока в катушках индуктивного тормоза и нагружение роликов.

В цепь между потенциометром и платой П5 последовательно включен миллиамперметр для фиксирования силы тока. Шкала миллиамперметра функционально связанна с единицами силы сопротивления, возникающей на поверхности роликов.

2.3.3 Датчики скорости

В базовую конструкцию стенда был внесен ряд датчиков, которые снимают исходные данные с исполняющих устройств.

При диагностировании автомобилей оснащенных автоматической трансмиссией необходимо постоянно контролировать скорость движения автомобиля на стенде. Также при диагностировании АТС на данном стенде существует проблема неверного определения тяговых качеств из-за наступления момента проскальзывания ведущих колес по поверхности ролика, в момент, когда сила тяги на колесе превосходит силу сцепления шин с поверхностью нагружающего ролика.

Для контроля скорости, движения автомобиля на стенде, и наступления момента проскальзывания ведущих колес на поверхности роликов, были установлены датчики, которые определяют скорость каждого ролика стенда. При сравнивании скорости поддерживающих и нагружных роликов можно судить о моменте наступления проскальзывания.

В качестве датчика был использован индуктивный датчик положения коленчатого вала автомобиля ГАЗ 3110. В основе работы индуктивных датчиков частоты вращения лежит явление электромагнитной индукции. Датчик выполнен в виде катушек с магнитными сердечниками. При прохождении под сердечником метки в виде болта на поверхности бегового барабана магнитный поток датчика изменяется, и в катушке датчика индуцируется электродвижущая сила. Амплитуда импульсов зависит от частоты вращения и зазора между сердечником датчика и поверхности барабана. Конструкция и принцип действия индуктивного датчика изображены на рисунке 2.7.

Датчик генерирует импульсы при прохождении в его магнитном поле метки в виде болта на поверхности бегового барабана. На барабане установлено 8 меток, исходя из этого, период следования импульсов датчика равен 45°.

1 – Магнитопровод; 2 – Катушка индуктивности; 3 – Магнитный сердечник;

4 – Ферромагнитный диск; Ф – Магнитный поток; евых – выходной электрический сигнал

Рисунок 2.7 – Принцип действия индуктивного датчика

По рабочему чертежу были изготовлены три кронштейна, и неподвижно закреплены к раме стенда. На кронштейны установлены датчики частоты вращения роликов рисунок 2.8. На поверхности роликов сделаны по 8 отверстий с резьбой, в которые вкручены болты М6. Между сердечником индуктивного датчика и меткой был выставлен зазор в 1 мм.

Рисунок 2.8 – Датчик частоты вращения установленный на кронштейне

При вращении роликов стенда на выходе установленных индуктивных датчиков появляется сигнал напряжения синусоидальной формы рисунок 2.9. В зависимости от изменения скорости вращения роликов стенда изменяется частота возникновения импульсов напряжения.

Рисунок 2.9 – Осциллограмма работы индуктивного датчика

Для подключения индуктивных датчиков, установленных на стенде, к аналого-цифровому преобразователю необходимо изменить форму его выходного сигнала, так как аналого-цифровой преобразователь способен воспринимать сигнал только в виде напряжения. Изменение сигнала частоты возникновения импульсов в напряжение возможно сделать при помощи электрической схемы преобразователя работающей на микросхеме LM 2907N.

Электрическая принципиальная схема преобразователя «частота – напряжение» представлена на рисунке 2.10. Было изготовлено три схемы и подключено к индуктивным датчикам, что позволило получить напряжение для ввода в аналого-цифровой преобразователь.

Рисунок 2.10 – Электрическая схема преобразователя «частота – напряжение» на основании микросхемы LM 2907M

2.3.4 Датчик частоты вращения коленчатого вала автомобиля

Для измерения и регистрации частоты вращения коленчатого вала двигателя, при диагностировании автомобилей, оснащенных автоматической трансмиссией, был изготовлен датчик на базе аналогового автомобильного тахометра. Основной задачей при разработке данного датчика было обеспечить легкое подключение к испытуемому автомобилю и получение напряжения на выходе для аналого-цифрового преобразователя.

За основу датчика частоты вращения был взят тахометр с комбинации приборов автомобиля TOYOTA. Тахометр состоит из печатной платы с элементами и стрелочного индикатора. На плате собран ждущий мультивибратор (ЖМВ) на микросхеме NE555. Микросхема имеет пластиковый корпус с 8-ю выводами (DIP-8).

Принцип действия тахометра заключается в следующем: ЖМВ запускается импульсом зажигания дважды за один оборот коленчатого вала двигателя и вырабатывает свой импульс - стабильный по амплитуде и длительности, который через резистор подается на миллиамперметр. Чем больше обороты, тем чаще идут импульсы ЖМВ, тем больше средний ток в обмотке и тем сильнее отклоняется стрелка тахометра. Импульс зажигания снимается с первичной обмотки катушки зажигания или с модуля зажигания. Длительность выходного импульса ЖМВ определяется RC-цепью и весьма стабильна. Для стабилизации амплитуды выходного импульса ЖМВ питается от встроенного стабилизатора напряжения.

При изготовлении датчика был убран стрелочный указатель тахометра, а в электрическую схему внесен изменения. Изменение электрической схемы связаны с тем, что вместо стрелочного указателя, необходимо сделать выход для подключения аналого-цифрового преобразователя. Для этого необходимо импульсы, подаваемые на стрелочный указатель преобразовать в напряжение. Реализовать это удалось при помощи выпрямителя состоящего из индуктивной катушки и конденсаторов. Проведенные изменения позволили получить напряжение для вывода на аналого-цифровой преобразователь.

Подключение датчика к испытуемому автомобилю производится посредством провода к диагностическому разъему, находящемуся в подкапотном пространстве, и к клеммам аккумуляторной батареи. К диагностическому разъему испытуемого автомобиля подключается один провод на выход, специально предназначенный для подключения тахометра, выход – IG.

Принципиальная электрическая схема датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля, представлена на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 – Электрическая схема датчика частоты вращения

коленчатого вала двигателя автомобиля.

2.3.5 Датчик силы

В процессе испытания автомобиля оснащенного автоматической трансмиссией на тяговом стенде необходимо контролировать изменение силы тяги на колесе при переключении передач. В изначальной конструкции стенд позволяет контролировать силу тяги, стрелочным прибором, установленным на пульте управления. Измерительным устройством является тензометрический датчик, который через рычаг воспринимает реактивный момент, возникающий на статоре индуктивного тормоза.

Принцип действия тензометрического датчик основана на эффекте изменения внутреннего сопротивления RВН при деформации упругой мембраны. Четыре тензометрических датчика соединяются между собой в диодный мост, откуда входной сигнал поступает в блок преобразователя. Устройство датчика силы показано на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 – Устройство датчика силы

Сигнал с тензометрического датчика поступает в блок преобразователя, где анализируется и выводится на стрелочный прибор. Сигнал, поступающий на стрелочный прибор, является напряжением. В место стрелочного прибора возможно подключение аналого-цифрового преобразователя, что и было сделано.

2.4 Диагностирование АКПП

Прежде чем принимать решение о капитальном ремонте трансмиссии с АКПП, необходимо хотя бы ориентировочно выяснить причину неудовлетворительной работы коробки передач. Часто такой причиной служит неисправность одного из многочисленных датчиков или нарушение одного из регулировочных параметров системы управления, поэтому простая замена датчика или восстановление регулировочного значения параметра может привести к нормализации работы АКПП. Таким образом, квалифицированная диагностика АКПП и системы ее управления может во многих случаях избавить владельца автомобиля от дорогостоящего ремонта.

Диагностика автоматической трансмиссии представляет собой процесс последовательного исключения из числа подозреваемых исправных элементов исследуемой системы, в результате чего остаются только те, которые могут быть связаны с возникшей неисправностью. Редко когда удается сразу определить неисправный элемент.

Выход из строя трансмиссии с АКПП обычно происходит в результате возникновения одной или комбинации следующих неисправностей:

- в гидравлической части системы управления;

- в электрической части системы управления;

- одного или нескольких фрикционных элементов управления АКПП;

- механической части АКПП;

- гидротрансформатора;

- электронного блока управления;

- нарушения регулировок.

Поскольку принцип работы всех трансмиссий с АКПП практически одинаков, то для автомобиля любой марки или модели можно предложить общий алгоритм выявления причины неисправности (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 – Схема алгоритма диагностирования

автоматических трансмиссий

Разговор с владельцем автомобиля

Суть этого этапа заключается в выяснении точного характера претензий к работе коробки передач со стороны владельца автомобиля. Из разговора следует получить, как можно подробнее, сведения относительно работы АКПП. Дорожная проверка в комбинации с беседой с владельцем автомобиля является достаточно эффективным способом определения неисправности. Иногда дорожная проверка может показать, что коробка передач находится в нормальном состоянии, а владелец просто не знает, как она должна правильно эксплуатироваться. Если автомобиль не в состоянии двигаться, то разговор с владельцем автомобиля в отношении поломки становится чрезвычайно важным.

Проверка уровня масла и качество его состояния

Измерение уровня масла дает некоторые непосредственные и важные сведения о состоянии трансмиссии. Неправильный уровень масла может привести к возникновению более чем двадцати неисправностей в работе, как системы управления, так и самой АКПП. Часто работа коробки передач нормализуется сразу же после того, как уровень масла был приведен к норме.

Проверка работы двигателя на режиме холостого хода, мест соединений электропроводки, троса привода управления коробкой передач

Двигатель и коробка передач - две части одной системы, поэтому их совместная работа должна быть согласована. В связи с этим проверка работы двигателя представляет собой важный этап диагноза коробки передач.

Неисправность двигателя может приводить к формированию неправильных сигналов, используемых системой управления коробкой передач. Система управления не имеет возможности определять достоверность поступившей информации и в любом случае реагирует на нее. Это может приводить к резким или поздним переключениям передач или их комбинации. Кроме того, сложности могут усугубляться способностью электронной системы управления двигателем адаптироваться к его неправильной работе, что привносит путаницу в работу блока управления АКПП.

Перед продолжением проверки АКПП необходимо выявить и исправить все недостатки в работе двигателя. Любая неисправность двигателя должна быть устранена. Можно быть введенным в заблуждение и разобрать коробку передач только для того, чтобы убедиться в ее исправности, а на самом деле проблема заключается в двигателе.

Проверка работоспособности трансмиссии на полностью заторможенном автомобиле

Целью данной проверки является измерение максимальной частоты вращения двигателя на диапазонах «D» и «R» при полностью остановленном выходном вале АКПП. По величине этой частоты можно определить работоспособность гидротрансформатора, муфт свободного хода, а также наличие скольжения в некоторых фрикционных элементах управления АКПП.

Анализ результатов проверки на полностью заторможенном автомобиле

Анализ результатов испытаний на неподвижном автомобиле заключается в сравнении определенной во время проверки частоты вращения двигателя с регламентированной заводом-изготовителем частотой. Отклонение частоты вращения двигателя в ту или иную сторону можно интерпретировать следующим образом:

1. Частота вращения коленчатого вала двигателя на диапазонах «D» и «R» больше регламентированного значения на 200-300 об/мин. является признаком скольжения одного или двух фрикционных элементов управления АКПП. Причиной этого может быть вспенивание масла, низкое давление в основной магистрали системы управления, изменение свойств фрикционных накладок элементов управления АКПП.

2. Частота вращения коленчатого вала двигателя на диапазонах «D» и «R» отличается от регламентированного значения на большую величину, в результате чего проверка была остановлена. В этом случае вероятнее всего предположить опять-таки пробуксовку одного или двух фрикционных элементов управления АКПП из-за низкого давления в основной магистрали или изменения свойств фрикционных накладок элементов управления АКПП. Кроме того, причиной слишком высоких оборотов двигателя могут служить срезанные шлицы на валу турбинного колеса.

3. Частота вращения коленчатого вала двигателя на диапазонах «D» и «R» ниже регламентированного значения на 100-200 об/мин. (обычно в этом случае владелец автомобиля жалуется на снижение мощности двигателя). Причиной этого, скорее всего, является неисправность двигателя или системы его управления.

4. Обороты двигателя ниже заданных заводом-изготовителем. Причиной этого могут быть неисправность гидротрансформатора (выход из строя обгонной муфты, соединяющей реактор гидротрансформатора с картером трансмиссии) или неисправность двигателя.

Если обороты двигателя во время проведения испытания соответствуют регламентированным, это является признаком нормального состояния двигателя и работоспособности гидротрансформатора и фрикционных элементов управления, включаемых в АКПП на первой передаче и передаче заднего хода. Это, однако, еще не означает, что муфта свободного хода реактора гидротрансформатора может свободно расклиниваться и переводить тем самым его в режим работы гидромуфты.

Если максимальная скорость транспортного средства при полностью открытой дроссельной заслонке меньше расчетной примерно на 33%, то можно предположить, что произошло заклинивание обгонной муфты реактора гидротрансформатора. Побочным эффектом этого может быть перегрев масла и снижение давления, развиваемого насосом.

Другой способ определения исправности обгонной муфты гидротрансформатора заключается в следующем. Установите рычаг выбора диапазона в положение «N» и до упора нажмите на педаль управления дроссельной заслонкой. Если обороты двигателя при этом превышают 3000 об/мин., то это означает, что реактор свободно вращается в потоке масла. Если же обороты двигателя не превышают 3000 об/мин., то обгонную муфту заклинило, и реактор гидротрансформатора работает как гидравлический тормоз.

Проверка в движении

Во время этой проверки следует попробовать все возможные режимы движения, определить моменты переключения передач и их качество при почти закрытой дроссельной заслонке, при ее среднем открытии и при полностью открытом положении, проверить работу АКПП в режиме принудительного понижения передачи. Моменты переключений передач и их качество ориентированы на нормальную работу двигателя.

Данные, полученные при правильно проведенной проверке в движении, представляют собой ценный диагностический материал. Ее цель - сбор точной информации относительно работы коробки передач, из которой специалист может получить достаточное количество сведений о проблемах в ее работе.

Звуковой анализ работы АКПП

Определение неисправности по шуму, производимому работающей трансмиссией, - это сложная задача, заключающаяся в выделении посторонних звуков, не связанных с ее нормальной работой.

Звуковой анализ работы трансмиссии обычно проводится в двух режимах: на неподвижном и движущемся автомобиле. Источником возникновения звука могут быть самые разнообразные механизмы и устройства транспортного средства, к которым можно отнести гул гидравлического клапана, вибрацию в системе охлаждения, вспомогательных приводах двигателя и даже системе выпуска выхлопных газов двигателя. Осмотр дополнительных приводных ремней, контроль системы выпуска и анализ системы охлаждения должны быть необходимыми частями такого исследования. Однако большинство посторонних звуков исходит все-таки из трансмиссии.

Проверка кодов неисправности

С появлением на автомобилях электрогидравлических систем управления значительно прибавилось хлопот специалистам, занимающимся диагностикой АКПП, поскольку появился ряд элементов, не отличающихся абсолютной надежностью. К таким элементам можно отнести всевозможные датчики, соленоиды, проводку и, наконец, сам электронный блок управления. При этом следует отметить, что использование электронных блоков управления позволило значительно расширить возможности диагностики неисправностей АКПП. Блок управления обеспечивает самодиагностику электрической части системы управления, а для некоторых моделей трансмиссий ее гидравлической части. Для этого блок управления непрерывно контролирует работу всех элементов, запоминая в виде определенных кодов любые неисправности, которые появлялись в процессе эксплуатации автомобиля. В дальнейшем во время проведения процедуры диагностики АКПП эти коды с помощью несложной процедуры можно прочитать и определить ориентировочно причину возникшей неисправности.

2.5 Проведение испытаний

После проведения модернизации тягово-силового стенда были проведены испытания. В качестве объекта для испытаний был выбран автомобиль TOYOTA MARK II, в конструкцию трансмиссии которого входит автоматическая коробка перемены передач. На данном автомобиле автоматическая трансмиссия является сложной и имеет несколько режимов работы. Испытания проведены на двух режимах NORM – обычный режим работы, и PWR – спортивный режим работы.

Испытания были проведены в следующей последовательности. Автомобиль установлен ведущими колесами на беговые ролики стенда и закреплен при помощи лебедки. Стендом задано постоянное усилие нагружения, равное силе сопротивления движения автомобиля по дороге. Запущена программа сбора данных измерительной системы. Произведен разгон автомобиля с полностью нажатой педалью управления дроссельной заслонкой до момента переключения на четвертую передачу, после чего педаль отпущена и применено торможение. Остановлена программа сбора данных и снято нагружение.

После испытаний проведен анализ полученных данных, произведена их обработка при помощи приложения Microsoft Office Excel и построены графики переключения передач в АКПП. Экспериментальный график переключения передач в АКПП автомобиля на режиме, когда автомобиль движется в гору под нагрузкой, представлен на рисунке 2.14.

По полученному графику, можно отследить при какой скорости автомобиля и частоте вращения коленчатого вала двигателя происходит переключение передач, на различных режимах работы АКПП, что указывает на ее техническое состояние. Используя полученные данные, также можно построить другие зависимости, например изменение скорости от времени.

При использовании данного метода диагностирования появляется реальная возможность оценить техническое состояние не только АКПП, но и всей силовой части автомобиля. Это очень важный фактор, так как появляется возможность комплексного диагностирования силовой части автомобиля.

А также диагностики двигателя автомобиля оснащенного автоматической трансмиссией, что в настоящее время является сложной задачей.

Рисунок 2.14 – График переключения передач в АКПП

автомобиля TOYOTA MARK II

Для проведения испытаний на тягово-силовом стенде была разработана технологическая карта последовательности проведения операций по диагностированию автоматических коробок перемены передач (табл.2.4). Трудоемкость диагностирования автомобиля составляет 0,8 чел./час. Диагностику проводят два оператора-диагноста: исполнитель А – оператор стенда, исполнитель Б – оператор автомобиля.

Таблица 2.4 – Технологическая карта проведения диагностирования

Наименование операции		Содержание операции	Место выполнения			Трудоемкость, чел./час			Исполнитель		Инструменты и приспособления
						Факт.		Норм.
1		2	3			4		5	6		7
1 Подготовка к испытанию		1.1 Въехать на стенд, заглушить двигатель. Открыть моторный отсек и выйти из автомобиля.				0,03		0,03	Б
		1.2 Установить противооткатные упоры, установить местную вытяжку и закрепить автомобиль на стенде при помощи лебедки.				0,08		0,08	Б		Противооткатные упоры Лебедка
		1.3 Подключить провод датчика частоты вращения коленчатого вала к диагностическому разъему.				0,02		0,03	А
		1.4 Включить стенд, измерительный комплекс. Запустить интерфейс программы L-GRAPH2.				0,07		0,08	А
2 Проведение испытаний		2.1 Запустить и прогреть двигатель до рабочей температуры	В салоне автомобиля			0,09		0,09	Б
		2.2 Включить селектор в положение D и прогреть АКПП до рабочей температуры.	В салоне автомобиля			0,09		0,1	Б
		2.3 Перевести сектор в положение «N».	В салоне автомобиля			0,01		0,01	Б
		2.4 Включить вентилятор.				0,01		0,01	А
		2.5 Установить режим нагружения.				0,01		0,01	А
		2.6 Запустить программу сбора данных.	На компьютере			0,02		0,02	А
	2.7 Нажать на педаль тормоза, перевести селектор в положение «D» и до упора нажать педаль управления дроссельной заслонкой.			В салоне автомобиля	0,06		0,08			Б
	2.8 Разогнать автомобиль до максимальной скорости.			В салоне автомобиля	0,05		0,05			Б
	2.9 Отпустить педаль управления дроссельной заслонкой			В салоне автомобиля	0,02		0,02			Б
	2.10 Нажать на педаль тормоза, после остановки перевести селектор в положение «N».			В салоне автомобиля	0,02		0,02			Б
	2.11 Остановить программу сбора данных и сохранить.			В компьютере	0,02		0,02			А
	2.12 Отключить режим нагружения.				0,02		0,02			А
3 Подготовка к выезду	3.1 Отключить вентилятор.				0,01		0,01			А
	3.2 Убрать противооткатные упоры, отсоединить лебедку, убрать местную вытяжку.				0,07		0,08			Б
	3.3 Заблокировать ролики стенда.				0,01		0,01			А
	3.4 Перевести селектор в положение «R» и выехать со стенда.			В салоне автомобиля	0,03		0,04			Б
4 Завершение работы на стенде	4.1 Выключить стенд и измерительный комплекс.				0,01		0,01			А

3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Введение

В процессе диагностирования АКПП на тягово-силовом стенде существует проблема неверного определения тяговых качеств из-за наступления момента проскальзывания ведущих колес по поверхности ролика в момент, когда сила тяги на колесе превосходит силу сцепления шин с поверхностью нагружающего ролика, это может привести к неверному снятию данных силы тяги и скорости.

В данном дипломном проекте предложено снимать данные силы тяги и скорости непосредственно с ведущей оси автомобиля. Это можно сделать путем передачи крутящего момента со ступиц колес через специальные муфты на валы, на которых установлены звездочки. Звездочки, в свою очередь, передают крутящий момент через цепную передачу на ролики стенда. Диагностирование автомобиля можно осуществлять при максимальных нагрузках и максимальной скорости движения, полностью исключая момент проскальзывания ведущих колес по поверхности ролика. Качественное диагностирование автомобиля предполагает быстрый поиск неисправностей, возникающих, как в автоматической коробке передач (автоматической трансмиссии), так и двигателе, отсюда следует, что затраты времени на ремонт будут минимальны.

3.1Ориентировочный расчет вала

При ориентировочном расчете необходимо выяснить геометрические размеры вала.

Диаметр вала:

d≥(3…4)×(Т)1/3, мм (3.1)

где Т – вращающий момент на валу, Н·м.

Т=4500 Н·м

d=(3…4)×(4500)1/3=66 мм

Принимаем d=65 мм.

Диаметр подшипника:

dП≥d1, мм (3.2.)

dП=65 мм

Диаметр буртика подшипника:

dБП≥dП+3∙r, мм, (3.3.)

где r – координата фаски подшипника, мм.

r=3,5 мм

dБП=65+3×3,5=76,5 мм.

Принимаем dБП=76 мм.

Диаметр вала под звездочку:

dЗ≥dП, мм, (3.4)

dЗ=70 мм

На вал устанавливается звездочка для цепной передачи.

Диаметр ступицы звездочки:

dст. з.=70 мм.

lст.=75 мм.

Расстояние между опорами вала l=128 мм.

3.2 Подбор подшипников

Подобрать подшипники качения для опор вала редуктора с цепной передачей.

Требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 90%: L′10ah=10000 ч. Диаметр поверхностей вала dП=65 мм. Силы в зацеплении при передаче максимального из длительно действующих момента: окружная сила находится по формуле:

Ft=2×103T/d, Н, (3.5)

где Т – вращающий момент на валу, Н∙м;

d – диаметр вала под звездочку, мм.

радиальная сила определяется по формуле:

Fr=Ft×tgα/cosβ, Н (3.6)

где α=20º, tgα=0,364;

cosβ=1

T=4500 Н∙м.

d=70 мм=0,7 м.

Ft=2×103×4500/0,7=12857 кН

Fr=12857×0,364/1=4680 кН

Осевая сила Fa=0

Схема сил, действующих на вал, представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема сил, действующих на вал

1. Радиальные реакции опор от сил в зацеплении:

– в плоскости YOZ

ΣМ1=0; Fr(l-l1)+Fa×d/2-R2в=0 (3.7)

R2в=[ Fr(l-l1)+Fa×d/2]/l, кН, (3.8)

где l и l1 – линейные размеры, мм.

R2в=[4680(128-64)+0×162/2]/128=2340 кН

ΣМ2=0; R1в×l+Fa×d/2-Fr×l1=0 (3.9)

R1в=[ Fr×l1- Fa×d/2]/l, кН, (3.10)

R1в=[4680×64-0×162/2]/128=2340 кН

Направление вектора R1в выбрано правильно. Предварительное направление вектора R1в было принято совпадающем с направлением оси Y.

Проверка: ΣY=R1в-Fr+R2в=2340-4680+2340=0 – реакции найдены правильно.

– в плоскости ХOZ

ΣМ1=0; R2г×l- Ft(l-l1)=0 (3.11)

R2г=Ft(l-l1)/l, кН (3.12)

R2г=12857(128-64)/128=6428,5 кН

ΣМ2=0; -R1г×l+ Ft×l1=0 (3.13)

R1г=Ft×l1/l, кН (3.14)

R1г=12857×64/128=6428,5 кН

Проверка: ΣХ=R1г-Ft+R2г=6428,5-12857+6428,5=0 – реакции найдены правильно.

Суммарные реакции опор:

R1=(R²1г+R²1в)1/2, кН (3.15)

R2=(R²2г+R²2в)1/2, кН (3.16)

R1=(6428,52+23402)1/2=6841 кН;

R2=(6428,52+23402)1/2=6841 кН.

2. Реакции опор для расчета подшипников:

Fr1 max.=R1; Fr2 max.=R2, Н (3.17)

Fr1 max.=6841 кН

Fr2 max.=6841 кН

3. Для типового режима нагружения II коэффициент эквивалентности КЕ=0,63. Вычисляем эквивалентные нагрузки:

Fr1=КЕ×Fr1 max., кН (3.18)

Fr2=КЕ×Fr2 max., кН (3.19)

Fr1=0,63×6841=4310 кН

Fr2=0,63×6841=4310 кН

4. Предварительно назначаем шариковые радиальные однорядные подшипники серии диаметров 3: 313. Схема установки подшипников – враспор.

5. Для принятых подшипников находим из ГОСТа 8338-75: Сr=92,3 кН, С0r=56,0 кН, d=65 мм, D=140 мм, Dω=23,812 мм, α=0º.

6. Отношение:

Dω×cosα/ Dpω (3.20)

Dpω=0,5(D+d), мм (3.21)

Dpω=0,5(140+65)=102,5 мм

Dω×cosα/ Dpω=23,812∙cos0º/102,5=0,23

f0=13,2

Коэффициент осевого нагружения:

е=0,28(f0×Fa/С0r)0,23 (3.22)

е=0,28(13,2×0/56000)0,23=0

7. Отношение Fa/(V×Fr)=0/(1×4680)=0

Принимаем: Х=0,56, Y=0,44/е=0,44/0=0

8. Принимаем КБ=1,4; КТ=1 (tраб.<100ºС). Эквивалентная динамическая нагрузка находится по формуле:

Pr=(V×X×Fr+Y×Fa)КБ×КТ, Н (3.23)

Pr=(1×0,56×4680+0)1,4×1=3669 кН

9. Расчетный скорректированный ресурс подшипника при а1=1 (вероятность безотказной работы 90%), а23=0,7 (обычные условия применения), k=3 (шариковый подшипник).

L10ah=а1×а23(Cr/Pr)k×(106/60×n), ч (3.24)

где n – частота вращения вала, мин-1.

n=1500 мин-1

L10ah=1×0,7(92300/3669)3×(106/60×1500)=12385 ч.

Расчетный ресурс больше требуемого: L10ah>L′10ah (12385>10000)

10. Расчетный ресурс больше требуемого, то предварительно назначенный подшипник 313 пригоден. При требуемом ресурсе надежность выше 90%.

3.3 Подбор шпонки

Соединение вала со звездочкой осуществляется стандартной шпонкой, размеры которой представлены ниже.

Напряжение смятие шпонки:

σсм=(2×103×Т)/(d×lp(h-t1))≤ [σ]см , МПа, (3.25)

где Т – вращающий момент на валу, Нм;

d – диаметр вала, мм;

lp=l-b – рабочая длина шпонки, мм;

l – длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

t1 – глубина шпоночного паза, мм;

[σ]см=200÷400 МПа – допускаемое напряжение смятия шпонки.

Размеры подобранной шпонки:

dв=70 мм,

b=20 мм,

h=12 мм,

t1=7,5 мм,

l=75 мм,

lp=75-20=55 мм.

σсм=(2×103×4500)/(75×55(12-7,5))=384 МПа

Допускаемое напряжение смятия шпонки, равное 400 МПа, больше полученного 384 МПа, следовательно, шпонка выдержит заданную нагрузку.

3.4 Расчет шлицевого соединения

Предварительно принимаем для вала и звездочки шлицевое соединение D-8×56×62H7/js6×5D9/js7 ГОСТ 1139-80.

Напряжение на смятие боковых поверхностей зубьев:

σсм=(2×103×Т)/(φ×F×l×dср.)≤ [σ]см. , МПа, (3.26)

где F – площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на 1 мм длины для прямобочных зубьев:

F=z×[(Dв-da)/2-(f+r)], мм2/мм (3.27)

dср. – средний диаметр шлицевого соединения:

dср=(Dв+da)/2, мм (3.28)

где Т=4500 Нм – вращающий момент, передаваемый соединением;

j=0,8 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузок по рабочим поверхностям зубьев (0,7…0,8);

z=8 – число зубьев

Dв=62 мм – наружный диаметр зубьев вала;

da=56 мм – диаметр отверстия шлицевой втулки;

f=0,5 мм – размер фаски зуба шлицевого вала;

r=0,2 мм – размер закругления зуба шлицевой втулки;

l=130 мм – длина соединения;

[s]см=250 МПа – допускаемое напряжение на смятие боковых поверхностей зубьев шлицевого соединения.

F=8[(62-56)/2-(0,5+0,2)]=18,4 мм2/мм

dср.=(62+56)/2=59 мм

σсм=(2×103×4500)/(0,8×18,4×130×59)=80 МПа=250 МПа – условие прочности выполняется.

3.5 Расчет вала на прочность

На рисунке 3.2 приведена конструкция вала, а также расчетная схема и эпюры изгибающих М и крутящего Мк моментов. Силы в зацеплении звездочки и цепи: Ft=12857 кН, Fr=4860 кН, Fа=0. Вал установлен на двух шариковых радиальных однорядных подшипниках 313 по ГОСТ 8338-75, на шлицевом конце вала устанавливается переходная муфта. Консольная сила, действующая на вал со стороны муфты, Fк=47 Н. Коэффициент перегрузки при расчете на статическую прочность КП=2,2.

Вал изготовлен из стали марки 40Х со следующими характеристиками статической прочности и сопротивления усталости: временное сопротивление sВ=900 МПа; предел текучести sТ=650 МПа; предел текучести при кручении tТ=390 МПа, предел выносливости при изгибе s-1=410 МПа, предел выносливости при кручении t-1=230 МПа, коэффициент чувствительности к асимметрии цикла нагружения yt=0,1.

Минимально допустимые запасы прочности по пределу текучести и сопротивлению усталости соответственно: [ST]=2,0 и [S]=2,0.

3.5.1 Определение внутренних силовых факторов

При составлении расчетной схемы учитываем, что условная шарнирная опора для радиального подшипника расположена на середине ширины подшипника.

Реакции опор от сил, нагружающих вал, определены в пункте 3.2.

Эпюры внутренних силовых факторов приведены на рисунке 3.2, при этом крутящий момент численно равен вращающему:

Мк=Т=4500 Нм.

Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

Рисунок 3.2 – Расчетная схема и эпюры изгибающих моментов

I-I – место установки звездочки на вал диаметром 70 мм: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами; концентратор напряжений – посадка с натягом звездочки на вал;

II-II - место установки правого по рисунку подшипника на вал: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами; концентратор напряжения – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал;

III-III – место установки переходной муфты на вал: сечение не нагружено, т.к. шлицы являются скользящими. Прямобочные шлицы ГОСТ 1139-80: внутренний диметр d=56 мм, наружный диметр D=62 мм, ширина b=10, число зубьев z=8.

Определим силовые факторы для опасных сечений.

Сечение I-I

Изгибающие моменты:

– в плоскости XOZ

М1Г=R2Г×l1×10-3, Н×м (3.30)

М1Г=6428,5×64×10-3=411 кН×м

– в плоскости YOZ слева от сечения

М1ВЛ=R1в(l-l1)10-3, Н×м (3.31)

М1вл=2340(128-64)10-3=150 кН×м

– в плоскости YOZ справа от сечения

М1ВП=R2В×l1×10-3, Н×м (3.32)

М1вп=2340×64×10-3=150 кН×м

Суммарный изгибающий момент

М1=(М²1Г+М1ВП)1/2, Н×м (3.32)

М1=(4112+1502)1/2=437,5 кН×м

Крутящий момент Мк1=Мк=4500 Н×м

Осевая сила Fa1=Fa=0 Н×м

Сечение II-II

М2=М2кон=10-3×Fк×l2, Н×м (3.33)

М2=М2кон=10-3×47×100=4,7 Н×м

Крутящий момент Мк2=Мк =4500 Н×м

Осевая сила Fa2=Fa=0 Н×м

Сечение III-III

Крутящий момент Мк2=Мк =4500 Н×м

3.5.2 Вычисление геометрических характеристик

опасных сечений вала

СечениеI-I

W1=π×d3/32, мм3 (3.34)

W1=3,14×703/32=33657 мм3

Wк1=π×d3/16, мм3 (3.35)

Wк1=3,14×703/16=67314 мм3

А1=π×d2/4, мм3 (3.36)

А1=3,14×702/4=3846 мм3

Сечение II-II

W2=3,14×653/32=26947 мм3

Wк2=3,14×653/16=53895 мм3

А2=3,14×652/4=3316 мм3

Сечение III-III

Для прямобочных шлицев легкой серии и d=56 мм имеем:

Wк3=2W=2×18940=37880 мм3

3.5.3 Расчет вала на статическую прочность

Вычислим нормальные и касательные напряжения, а также значение общего коэффициента запаса прочности по пределу текучести в каждом из опасных сечений вала.

Сечение I-I

Напряжение изгиба с растяжением (сжатием) найдем по формуле:

s1=103×КП×М1/W1+КП×Fa1/А1, МПа (3.37)

s1=103×2,2×437,5/33657+2,2×0/3846=28,6 МПа

Напряжение кручения определяется по формуле:

t1=103×КП×Мк1/Wк1, МПа (3.38)

t1=103×2,2×4500/67314=147 МПа

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям находятся по формулам:

SТs1=sТ/s1 (3.39)

SТt1=tТ/t1 (3.40)

SТs1=650/28,6=22,7

SТt1=390/147=2,65

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:

St1=SТs1×SТt1/(S²Тs1+S²Тt1)1/2 (3.41)

St1=22,7×2,65/(22,72+2,652)1/2=2,63

Сечение II-II

Напряжение изгиба с растяжением (сжатием) s2 и напряжение кручения t2 определяем по формулам 3.36 и 3.37 соответственно:

s2=103×2,2×4,7/26947+2,2×0/3316=3,8МПа

t2=103×2,2×4500/53895=183 МПа

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям находятся по формулам 3.39 и 3.40 соответственно:

SТs2=650/3,8=171

SТt2=390/183=2,13

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести определяется по формуле 3.41:

St2=171×2,13/(1712+2,132)1/2=2,12

Сечение III-III

Напряжение кручения:

t3=103×КП×Мк3/Wк3, МПа (3.42)

t3=103×2,2×4500/37880=161 МПа

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести равен в данном случае частному коэффициенту запаса прочности по касательному напряжению:

SТ3=SТt3=tТ/t3 (3.43)

SТ3=390/161=2,42

Вывод: статическая прочность вала обеспечена во всех опасных сечениях S>[SТ]=2,0.

3.6 Конструирование опор и крышек подшипников вала

Опорой вала является отдельная деталь, которая воспринимает основные силы, нагружающие вал. Деталь получаем методом литья, используя чугун марки СЧ 20 ГОСТ 1412-85. После обработки получаем диаметр под наружную обойму подшипника, равный 140 мм, посадка H7. Крепление опоры вала к раме осуществляется двумя болтами М16–6gх60.58.016 ГОСТ 7796-70.

Крышки подшипников изготовляются из листовой стали марки Сталь 3 ГОСТ 380-71. Они являются привертными. Установка крышек осуществляется четырьмя болтами М10–6gх30.58.016 ГОСТ 7796-70. Для устранения просачивания смазочного материала через фланцы крышек необходимо уплотнить соединения крышек с корпусом опоры прокладкой из технического картона.

Чертежи опор и крышек представлены на листах графической части диплома.

4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Введение

На любом промышленном предприятии, а также и на автотранспортном предприятии основой безопасности жизнедеятельности является охрана труда.

Охрана труда - это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение, здоровья и работоспособность человека в процессе труда.

Правила и нормы по охране труда направлены на выполнение трудового законодательства. По своим действиям правила по охране труда делятся на единые, межотраслевые и отраслевые. Единые распространяются на все отрасли народного хозяйства. Межотраслевые охватывают несколько отраслей народного хозяйства или видов производства, а также отдельных типов оборудования. Отраслевые распространяются на отдельные отрасли промышленности, характерные для данной отрасли и обязательны для выполнения всеми предприятиями.

Законодательство по охране труда представляет собой правовую основу при проведении организационных, технических и санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на создание безопасных высокопроизводительных условий труда.

Техника безопасности – система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Производственная санитария - система организационных, гигиенических и санитарно-технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.

Пожарная безопасность означает состояние объекта, при котором исключается возможность загорания и пожара, а в случае его возникновения исключается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Для комплексного решения обеспечения безопасных условий труда в нашей стране действует система стандартов по безопасности труда (ССБТ), которая включает в себя правила, нормы и организационно-методические документы по охране труда, а также стандарты и нормы по видам опасных и вредных производственных факторов.

Кроме Государственных стандартов ССБТ, важными документами являются: Строительные нормы и правила, Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. Правила устройства и безопасной эксплуатации различного оборудования.

4.1 Влияние освещения на условия деятельности человека

4.1.1 Основные светотехнические характеристики

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38-0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:

световой поток Ф - часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);

сила света J - пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dΩ, к величине этого угла, измеряется в канделах (кд);

освещенность Е - поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м2), к ее площади, измеряется в люксах (лк);

яркость L поверхности под углом α к нормали - это отношение силы света dJα, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению, измеряется в кд∙м2. Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности.

Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр. к падающему на нее световому потоку Фпад В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02 .0,95; при р>0,4 фон считается светлым; при р=0,2 .0,4 – средним и при р<0,2 – темным.

Контраст объекта с фоном k – степень различения объекта и фона - характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона.

k=(Lор-Lор)/Lор (4.1)

Контраст объекта считается большим, если k > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при k = 0,2 .0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности kЕ – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока.

kЕ=100(Еmax-Еmin)/(2Еср), (4.2)

где Еmax, Еmin, Еср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп kЕ=25 .65%, для обычных ламп накаливания kЕ ≈ 7%, для галогенных ламп накаливания kЕ=1%.

Показатель ослепленности Ро - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,

Ро=1000(V1/V2 –1), (4.3)

где V1 и V2 – видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е. V=k/kпор, где kпор – пороговый или наименьший различимый глазом контраст.

4.1.2 Системы и виды производственного освещения

При освещении производственных помещении используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.

Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое (одно- и двухстороннее), осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее - через аэрационные и зенитные фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное - сочетание верхнего и бокового освещения.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов - общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).

При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т.д.

Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.

Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений. Бактерицидное облучение («освещение») создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи c λ=0,254 .0,257 мкм. Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с λ=0,297 мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

4.1.3 Основные требования к производственному освещению

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Так, при выполнении отдельных операций на главном конвейере сборки автомобилей при повышении освещенности с 30 до 75 лк производительность труда повысилась на 8%. При дальнейшем повышении до 100 лк – на 28% (по данным проф. АЛ. Тарханова). Дальнейшее повышение освещенности не дает роста производительности.

При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.

Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов различения и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами, при естественном освещении, используя солнцезащитные устройства (жалюзи, козырьки и др.).

Для улучшения видимости объектов в поле зрения работающего должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Блескость - это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение видимости объектов. Блескость ограничивают уменьшением яркости источника света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильников, правильном направлением светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где это возможно, блестящие поверхности следует заменять матовыми.

Колебания освещенности на рабочем месте, вызванные, например, резким изменением напряжения в сети, обусловливают переадаптацию глаза, приводя к значительному утомлению. Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией плавающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.

При организации производственного освещения следует выбирать необходимый спектральный состав светового потока. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов. Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественное освещение. Для создания правильной цветопередачи применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.

Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара. Обеспечение указанных требований достигается применением защитного зануления или заземления, ограничением напряжения питания переносных и местных светильников, защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений и т.п.

4.1.4 Нормирование производственного освещения

Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23-05-95 в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения (например, при работе с приборами - толщиной линии градуировки шкалы, при чертежных работах - толщиной самой тонкой линии). В зависимости от размера объекта различения все виды работ, связанные со зрительным напряжением, делятся на восемь разрядов, которые в свою очередь в зависимости от фона и контраста объекта с фоном делятся на четыре подразряда.

Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Еmin) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности kЕ). Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Нормативное значение освещенности для газоразрядных ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем для ламп накаливания. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10% нормируемой освещенности. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.

Для ограничения слепящего действия светильников общего освещения в производственных помещениях показатель ослепленности не должен превышать 20 .80 единиц в зависимости от продолжительности и разряда зрительной работы. При освещении производственных помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током промышленной частоты 50 Гц, глубина пульсаций не должна превышать 10 .20 % в зависимости от характера выполняемой работы.

При определении нормы освещенности следует учитывать также ряд условий, вызывающих необходимость повышения уровня освещенности, выбранного по характеристике зрительной работы. Увеличение освещенности следует предусматривать, например, при повышенной опасности травматизма или при выполнении напряженной зрительной работы I .IV разрядов в течение всего рабочего дня. В некоторых случаях следует снижать норму освещенности, например, при кратковременном пребывании людей в помещении.

Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина - коэффициент естественной освещенности (КЕО), не зависящий от вышеуказанных параметров. КЕО - это отношение освещенности в данной точке внутри помещения ЕВН к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности ЕН, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах.

Принято раздельное нормирование КЕО для бокового и верхнего естественного освещения. При боковом освещении нормируют минимальное значение КЕО в пределах рабочей зоны, которое должно быть обеспечено в точках, наиболее удаленных от окна; в помещениях с верхним и комбинированным освещением - по усредненному КЕО в пределах рабочей зоны. Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории страны

ен=КЕО×m×c, (4.4)

где КЕО - коэффициент естественной освещенности;

т – коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории страны;

с – коэффициент солнечности климата, определяемый в зависимости от ориентации здания относительно сторон света.

Совмещенное освещение допускается для производственных помещений, в которых выполняются зрительные работы I и II разрядов; для производственных помещений, строящихся в северной климатической зоне страны; для помещений, в которых по условиям технологии требуется выдерживать стабильными параметры воздушной среды.

4.1.5 Источники света и осветительные приборы

Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы - газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

При выборе и сравнении источников света друг с другом пользуются следующими параметрами: номинальное напряжение питания U (В), электрическая мощность лампы Р (Вт); световой поток, излучаемый лампой Ф (лм), или максимальная сила света J (кд); световая отдача ψ=Ф/Р (лм/Вт), т.е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света.

Благодаря удобству в эксплуатации, простоте в изготовлении, низкой инерционности при включении, отсутствии дополнительных пусковых устройств, надежности работы при колебаниях напряжения и при различных метеорологических условиях окружающей среды лампы накаливания находят широкое применение в промышленности. Наряду с отмеченными преимуществами лампы накаливания имеют и существенные недостатки: низкая световая отдача (для ламп общего назначения ψ=7 .20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы (до 2,5 тыс. ч), в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света.

В последние годы все большее распространение получают галогеновые лампы – лампы накаливания с йодным циклом. Наличие в колбе паров йода позволяет повысить температуру накала нити, т.е. световую отдачу лампы (до 40 лм/Вт). Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити и увеличивая срок службы лампы до 3 тыс. ч. Спектр излучения галогеновой лампы более близок к естественному. Основным преимуществом газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая световая отдача 40 .110 лм/Вт. Они имеют значительно большой срок службы, который у некоторых типов ламп достигает 8 .12 тыс. ч. От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминофор. По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ).

Основным недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока, что может привести к появлению стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия. При кратности или совпадении частоты пульсации источника света и обрабатываемых изделий вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажается направление и скорость движения, что делает невозможным выполнение производственных операций и ведет к увеличению опасности травматизма. К недостаткам газоразрядных ламп следует отнести также длительный период разгорания, необходимость применения специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп; зависимость работоспособности от температуры окружающей среды. Газоразрядные лампы могут создавать радиопомехи, исключение которых требует специальных устройств.

При выборе источников света для производственных помещений необходимо руководствоваться общими рекомендациями: отдавать предпочтение газоразрядным лампам как энергетически более экономичным и обладающим большим сроком службы; для уменьшения первоначальных затрат на осветительные установки и расходов на их эксплуатацию необходимо по возможности использовать лампы наибольшей мощности, но без ухудшения при этом качества освещения.

Электрический светильник - это совокупность источника света и осветительной арматуры, предназначенной для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохранения глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света, защиты источника от механических повреждений, воздействия окружающей среды и эстетического оформления помещения.

Для характеристики светильника с точки зрения распределения светового потока в пространстве строят график силы света в полярной системе координат (рис. 4.1).

1 - широкая; 2 - равномерная; 3 - глубокая

Рисунок 4.1 – Кривые распределения силы света в пространстве.

Степень предохранения глаз работников от слепящего действия источника света определяют защитным углом светильника. Защитный угол - это угол между горизонталью и линией, соединяющей нить канала (поверхность лампы) с противоположным краем отражателя (рис. 4.2).

а - с лампой накаливания; б - с люминесцентными лампами

Рисунок 4.2 – Защитный угол светильника.

Важной характеристикой светильника является его коэффициент полезного действия - отношение фактического светового потока светильника Фф к световому потоку помещенной в него лампы ФП т.е. ηСВ = Фф/ФП .

По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света. Конструкция светильника должна надежно защищать источник света от пыли, воды и других внешних факторов, обеспечивать электро-, пожаро- и взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик в данных условиях среды, удобство монтажа и обслуживания, соответствовать эстетическим требованиям. В зависимости от конструктивного исполнения различают светильники открытые, защищенные, закрытые, пылепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные. На рис. 4.3 приведены некоторые наиболее распространенные типы светильников (а – д - для ламп накаливания, е – ж - для газоразрядных ламп).

а - «Универсаль»; б - «Глубокоизлучатель»; в - «Люцета»;

г - «Молочный шарик»; д - взрывобезопасный типа ВЗГ; е - типа ОД; ж - типа ПВЛП

Рисунок 4.3 – Основные типы светильников.

4.1.6 Расчет искусственного освещения пространства над стендом с люминесцентными лампами типа ЛБ – 40

Геометрические параметры освещаемого помещения (стендового зала):

Длина (А) = 8 м.; ширина (В) = 6 м.; высота (Н) = 5 м.

Для расчета искусственного освещения используются следующие методы.

1. Метод коэффициента использования светового потока.

Этот метод применяется для расчета общего освещения (расчеты производятся для ламп накаливания и люминесцентных ламп). Расчет по данному методу сводится к определению потребного количества светильников N для установки в лаборатории, которое определяется по формуле:

N=S∙Еmin×kЗ×Z/Fл×η ,(4.5)

где S - освещаемая площадь, м;

Еmin – уровень минимальной освещенности. Еmin = 300 Лк. (СНиП 23-05-95);

kЗ – коэффициент запаса;

Z – коэффициент, учитывающий неравномерность освещенности (отношение средней освещенности к минимальной).

Fл – световой поток лампы, Лм;

η – коэффициент использования осветительной установки.

Коэффициент запаса kЗ учитывает эксплуатационное снижение освещенности по сравнению с запланированной вследствие загрязнения светильников и ламп, а также уменьшение светового потока ламп в процессе их эксплуатации. Коэффициент запаса выбирается в пределах от 1,3 до 2,0.

Коэффициент неравномерности освещенности Z учитывает неравномерность освещенности на расчетной поверхности. Его величина зависит в основном от отношения рас­стояний между светильниками и от их типов. Значение этого коэффициента принимается равным 1,1 для люминесцентных ламп и 1,15 для ламп накаливания.

Значение коэффициента использования осветительной установки η определяют в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения потолка, стен и пола, а также от индекса помещения i, который характеризует соотношение размеров освещаемого помещения. Индекс помещения вычисляют по формуле 4.6:

i=AB/[H(A+B)], (4.6)

где А, В - длина и ширина помещения на плане, м;

i=8∙6/[5(8+6)]=0,686

Освещаемая площадь равна:

S=A×B, м2 (4.7)

где А - длина помещения в плане, м.,

В - ширина помещения в плане, м.

S=8×6=48 м2

Потребного количества светильников с лампами накаливания N определяем по формуле 4.5:

N=48×300×1,3×1,1/3000×0,34=20,188 ≈ 20

Определение освещенности Е в расчетной точке на горизонтальной поверхности производится по формуле:

Е=(Ij×cos2γ/2×H) (α+sin2α/2), Лк (4.8)

где Ij - величина силы света в расчетной точке А, канделах, Кд.;

γ - угол между вертикальной осью лампы и направлением силы света, град.;

Н - расстояние т. А по вертикальной оси лампы, м;

α - угол, под которым видна светящаяся линия, град.

В формуле (4.8) α вычисляется в радианах, 2α - в градусах. Угол γ определяется по значению:

cosγ=H/C, (4.9)

где С - гипотенуза прямоугольного треугольника, м.

С=(Н2+l2)1/2, м (4.10)

где Н - расстояние т. А по вертикальной оси лампы, м.;

l - расстояние от вертикальной плоскости лампы равное 0,25 м.

С=(52+0,252)1/2=5,006 м.

cosγ=5/5,006=0,99

Угол α определяется по формуле 5.11:

α=α1+α2 (4.11)

Углы α1и α2 определяются из выражений 4.12 и 4.13:

tgα1=a/c (4.12)

tgα1=0,6/5,006=0,12

α1=tg 0,12=7º

tgα2=LЛ - а/с (4.13)

tgα2=1,2-0,6/5,006=0,12

α2 =tg 0,12=7º

α=7º+7º=14º

где а - расстояние т. А на горизонтальной оси лампы, м.

а = 0,6 м;

с - гипотенуза прямоугольного треугольника;

Lл - длина люминесцентной лампы, м.

Lл = 1,2 м.

Сила света Ij, определяется по формуле:

Ij=FЛ /π2×L×Л, Кд (4.14)

где FЛ – световой поток люминесцентной лампы, Лм.

Ij=3000/3,142∙1,2=253,56 Кд

Освещенность Е в расчетной точке по формуле 4.8 равна:

Е=(253,56×cos2 2/2×5)(10°+(sin 2×14/2))=259,43 Лк

Из расчетов видно, что для освещения стендового зала потребуется 20 люминесцентных ламп марки ЛБ-40.

4.2 Влияние шума и вибрации на условия деятельности человека

4.2.1 Воздействие на человека шума и его допустимые уровни

Шумом называется всякий нежелательный для человека звук, мешающий восприятию полезных сигналов. Шум состоит из многих звуков различной частоты (тонов) и бывает:

- механического происхождения, — возникающий вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей, сборочных единиц или конструкций;

- аэродинамического происхождения, — возникающий вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах (истечение сжатого воздуха или газа из отверстий, пульсация давления при движении потоков воздуха или газа в трубах или при движении в воздухе тел с большими скоростями, горение жидкого или распыленного топлива в форсунках и др.);

- электромагнитного происхождения, — возникающий вследствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил (колебания статора и ротора электромашин, сердечника трансформатора и др.);

- гидромеханического происхождения, — возникающий вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (гидравлические удары, турбулентность потока, кавитация и др.);

- воздушный, распространяющийся в воздушной среде от источника возникновения до места наблюдения;

- структурный, излучаемый поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий, перегородок зданий в звуковом диапазоне частот.

С физической стороны шум характеризуется звуковым давлением, интенсивностью звука, частотой и другими параметрами. В акустике измеряют не абсолютные значения интенсивности звука или звукового давления, а их логарифмические уровни L, взятые по отношению к пороговому значению интенсивности звука I0 или пороговому звуковому давлению.

Установлено, что орган слуха человека способен различать прирост звука на 0,1 Б (бел), т. е. на 1 дБ (децибел), а поэтому уровень интенсивности звука измеряют в децибелах:

L=10Lg(I/I0), дБ (4.15)

где, I – интенсивность звука в данной точке, Вт/м2;

I0 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости 10-12 Вт/м2 на частоте 1000 Гц.

Но так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, уровень интенсивности звука можно определить исходя из величины звукового давления:

L=10Lg(I/I0)=10Lg(p2/p20)=20Lg(p/p0), дБ (4.16)

где, р0 – пороговое звуковое давление 2∙105 Па;

р – звуковое давление в данной точке, Па.

Чтобы лучше понять, что представляет собой уровень звукового давления, сравним некоторые звуки и шумы. Так, например, интенсивность звука нормального разговора 40-50 дБ, громкого автомобильного сигнала на расстоянии 6-7 и 80 дБ, шумов в кузнечном цехе 80-90 дБ, при работе шлифовальных станков 75-80 дБ, в помещении станции испытания одиночного двигателя внутреннего сгорания (автомобильного, тракторного) 100-110 дБ, грузового автомобиля на расстоянии 1 м 80-85 дБ, вблизи работающего авиационного двигателя 120-130 дБ. Это болевой порог.

Под воздействием шума высокой интенсивности орган слуха утомляется, в результате может развиться тугоухость и глухота, обнаруживаемые через несколько лет. В начальной стадии заболевания возникают ощущения головной боли, звона и шума в ушах. Затем эти явления делаются более стабильными. Барабанная перепонка утолщается и слегка вытягивается, происходят изменения в нервных окончаниях слухового нерва, расположенных в кортиевом органе. Одновременно происходит переутомление подкорковых слуховых центров, регулирующих трофику уха, что приводит к нарушению питания чувствительных клеток.

Шум: высокой и средней интенсивности в первую очередь поражает центральную нервную систему, а затем орган слуха. Шум является причиной быстрой утомляемости и снижения работоспособности. Сильный шум нередко вызывает у людей головные боли, головокружение, чувство страха, беспричинную раздражительность, неустойчивое эмоциональное состояние. Под действием шума происходит ряд изменений, в организме человека, выражающихся в нарушениях функционального состояния нервной системы. Шум приводит к снижению концентрации внимания, ослабляет память работающих, тем самым создает условия для возникновения травм и снижает производительность труда. Из отечественных и зарубежных источников известно, что под действием длительного систематического шума высокого уровня производительность труда в ряде случаев снижается до 50-60%.

Интенсивный шум вызывает изменения в сердечнососудистой системе, появляется аритмия, иногда изменяется артериальное давление, что ослабляет организм. Шум приводит к нарушению секреторной и моторной функции желудка. Среди работающих шумных производств нередки случаи заболевания гастритом, язвенной болезнью. Иногда он является причиной бессонницы. Чем сильней шум и чем больше продолжительность его действия на организм, тем более значительные функциональные нарушения он вызывает.

Допустимые уровни звукового давления на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на рабочих местах водителя и обслуживающего персонала принимают в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».

4.2.2 Измерение шума на рабочем месте

Измерение шума производится шумомерами совместно с анализаторами спектра шума АШ-2М. Широкое распространение получили шумомеры Ш-63, ИШВ-1 без анализатора шума, Ш-71 в комплекте с анализатором спектра.

Акустическим рабочим местом называется область звукового поля, в которой находится рабочий. В большинстве случаев рабочим местом считается зона звукового поля на расстоянии 0,5 м от машины со стороны рабочих органов пульта управления и на высоте 1,5 м от пола.

Измерение шума производят в следующей последовательности:

а) выявляют наиболее шумное оборудование и измеряют спектры шума на рабочих местах;

б) определяют время за смену, в течение которого работающий подвергается воздействию шума;

в) сравнивают значения измеренных уровней шума со значениями предельного спектра по санитарным нормам.

Акустический расчет. Допустим, имеется n источников одинакового шума, а уровень интенсивности звука одного источника L1. Тогда суммарный уровень шума:

Lсум=L1+10×lgn, дБ (4.17)

В зависимости от числа источников шума значения 10Ign в децибелах принимаются следующие (таблица 4.1).

Таблица 4.1 – Значения 10Ign от числа источников шума

При двух различных источниках шума суммарный уровень шума:

L∑=L1+∆L, дБ (4.18)

где L1 – наибольший из двух суммарных уровней шума, дБ;

∆L – добавка к функции разности уровней шума источников (L1-L2), дБ.

Значениям разностей L1-L2 при L1>L2 соответствуют следующие значения добавки ∆L (таблица 4.2).

Таблица 4.2 – Значения разностей L1-L2 от значения добавки ∆L

При большем, чем два числе источников шума уровни интенсивности суммируются последовательно – от наибольшего к наименьшему.

Уменьшение интенсивности звука при распространении звуковой сферической волны в открытом пространстве приближенно пропорционально квадрату расстояния от источника звука.

Зная интенсивность звука I1 и расстояния от источников звука r1 и r2 интенсивность звука I2, найдем из выражения:

I2=I1(r1/r2)2 (4.19)

Переходя к уровням интенсивности звука:

L2=L1-201gr2/r1, дБ (4.20)

где L2 – уровень интенсивности звука на расстоянии r2;

L1 – известный уровень интенсивности звука на расстоянии r1.

Производственные здания с шумными технологическими процессами (станции испытания двигателей: кузнечные цехи) следует располагать с подветренной стороны по отношению к другим зданиям и жилому поселку и обязательно торцовыми сторонами к ним. Между зданиями с шумной технологией я другими зданиями предприятия необходимо соблюдать разрывы (не менее 100 м), снижающие шум до допустимых уровней.

4.2.3 Влияние вибрации на условия деятельности человека

По физической природе вибрация так же, как и шум, представляет собой колебательное движение материальных тел.

Вибрация — механические колебания упругих тел, проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве, а также в периодическом изменении ими формы, которую они имели в статическом состоянии. Параметры вибрации нормирует ГОСТ 12.1.012—78 «ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности».

Вибрация в соответствии со стандартом по источникам ее возникновения подразделяется на:

транспортную, которая возникает в результате движения автомобилей по местности и дорогам и при их строительстве;

транспортно-технологическую, которая возникает при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении или при перемещении по специально подготовленной части производственного помещения, промышленной площадке;

технологическую, возникающую при работе стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека, и локальную (местную), передающуюся через руки человека.

Направление действия вибрации определяется ортогональной системой координат X, У, Z.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота колебаний, скорость колебания и амплитуда смещения.

Скорость колебания находится в прямой зависимости от частоты колебаний и амплитуды смещения:

υ=2π×f×А=ω×А, см/с (4.21)

где f – частота колебаний, Гц;

А – амплитуда смещения при гармоническом колебательном движении, т. е. величина наибольшего отклонения от положения равновесия, см;

ω – круговая частота, т. е. число полных колебаний, совершенных за время, равное 2πf, с.

По аналогии с шумом важной характеристикой вибрации является ее уровень, измеряемый в логарифмических единицах – децибелах. Логарифмические уровни виброскорости:

L=2lg υ/(5∙l0-8), дБ (4.22)

где, υ – среднеквадратичная скорость, м/с,

5∙l08 - опорная виброскорость, м/с.

Звуковая вибрация измеряется приборами НВА (низкочастотная вибрационная аппаратура), ИШВ (измеритель шума и вибрации), ВИП-2 (виброизмерительный прибор), «Брюль и Къер» с вибродатчиком. Источники вибрации в автомобиле те же, что и шума. Ускорения, возникающие при вибрации, увеличиваются с увеличением скорости движения автомобиля, ухудшением дороги и уменьшением полезной нагрузки. Воздействие на человека вибраций определяется их амплитудой и частотой (рисунок 4.4)

А – вибрация не ощущается; Б – вибрация начинает ощущаться;

В – беспокоит человека; Г – вызывает болевое ощущение.

Рисунок 4.4 – Области воздействия вибрации на организм человека

Вибрация ухудшает зрительное восприятие, снижает качество внимания, вызывает утомление, головную боль. Длительное действие вибрации может привести к ухудшению самочувствия и поражению отдельных систем организма: сердечно - сосудистой, нервной, кровеносной, вестибулярного аппарата и других, изменению мышечных и костных тканей. Поэтому особое значение приобретают методы и средства уменьшения вибрации. Совокупность таких методов и средств принято называть виброизоляцией.

4.2.4 Мероприятия по защите от шума и вибрации

Для борьбы с шумом и вибрацией используются как общие, так и индивидуальные средства защиты. При планировке производственных помещений таких, как станция испытания двигателей, термические и кузнечные цехи располагают с подветренной стороны по отношению к другим зданиям и жилому району.

Для ослабления шума, проникающего из помещений наружу, необходимо использовать звукоизоляцию ограждающих конструкций. Рационализация технологических процессов, применение глушителей, тщательная пригонка всех движущихся частей механизмов – все это во много раз снижает шум. Наибольший эффект достигается заменой шумных работ менее шумными. Пневматическая клепка рам и других деталей должна быть заменена гидравлической клепкой или сваркой, ковка и штамповка – прессовкой.

Для снижения вибрации надо также использовать специальные звукопоглощающие конструкции близ источников шума или рабочего места, заключать в изолирующие кожухи шумные узлы агрегата (шестеренчатые редукторы, цепные, ременные и другие передачи, соударяющие детали, двигатели).

При обработке металлических прутков на автоматно-револьверных станках предохранительную трубку необходимо снабжать пружиной или вставлять резиновую рубашку в отверстие этой трубы.

С целью уменьшения вибрации рекомендуется применять в автомобилях жесткое без пружин сиденье, так как оно является хорошим амортизатором колебаний.

Вибрация действует на человека через спину, таз и руки. Длительная эксплуатация автомобиля приводит к колебаниям деталей кузова, что отрицательно влияет на водителя.

Для уменьшения вибрации машины следует устанавливать на фундаменте, углубленном ниже фундамента стен, изолированном от почвы воздушными разрывами, либо на специально рассчитанных амортизаторах из стальных пружин или из упругих материалов.

Для ослабления передачи вибраций и шума по воздуховодам и трубопроводам присоединять их к вентиляторам и насосам надо при помощи гибкой вставки из прорезиненной ткани или резинового патрубка.

Необходимо покрывать вибрирующие поверхности и оборудование вибропоглощающими и демпфирующими материалами (резиной, специальными мастиками, асбестом, битумом, пластмассами типа «Агат» и т. д.). В местах связи сопрягаемых деталей следует использовать амортизирующие материалы (резину, пробки, картон, асбест, пружинные амортизаторы) для обеспечения плотного прилегания.

Уменьшать вибрацию в источнике вибрации, т. е. в источнике ее образования можно следующими способами: исключением из конструкции ударного взаимодействия деталей, заменой возвратно-поступательного движения деталей вращательным, исключением неуравновешенности вращающихся и движущихся деталей и узлов машин.

При работе с пневматическими и электрическими ручными машинами возникает вибрация, передающаяся через рукоятки и корпусы на руки рабочих, а иногда и на ноги через обрабатываемую среду, обычно при работе с трамбовками и вибраторами. Для снижения вибрации в данном случае следует применять рукоятки с виброгасящим или автоматизирующим устройствами.

Средства индивидуальной защиты от шума и вибрации применяются тогда, когда другие средства оказываются неэффективными.

Средствами индивидуальной защиты от шума являются вкладыши (тампоны из ультратонкого волокна, твердые вкладыши) и наушники (ВЦНИИОТ-2, «Киевские», шлемофоны). В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации применяют обувь с амортизирующими подошвами, рукавицы с вибропоглощающими упругими прокладками и т. д.

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Введение в экономическую часть

Увеличение количества автомобилей и рост грузовых и пассажирских потоков привел к усложнению работы водителя. Возникла необходимость облегчения работы водителя и повышения ее эффективности при одновременном повышении безопасности движения. Мощным средством решения этих сложных задач стала автоматизация управления автомобилем путем применения автоматических трансмиссий. Вследствие чего автоматические трансмиссии получили большое распространение, а вместе с этим возникла необходимость в их диагностировании и ремонте.

Для наиболее достоверного определения неисправности автоматической трансмиссии до начала ремонта проводят техническое диагностирование.

Существует множество методов диагностики автоматических трансмиссий, но все они не дают полной информации о техническом состоянии диагностируемого агрегата, и не могут точно указать на неисправность и причины ее возникновения. Для проведения диагностирования данными методами уделяется много времени на поиск неисправности, что в целом увеличивает время ремонта. Все методы связанные с диагностированием автоматических коробок передач (АКПП) проводятся при помощи ездовых испытаний, для которых необходим специально оборудованный полигон, что в целом является затратным и в разы увеличивает стоимость ремонта. При проведении таких испытаний правильность постановки диагноза в большей степени зависит от квалификации диагноста.

В данном дипломном проекте рассмотрена возможность диагностирования АКПП на тягово-силовом стенде. Изначальная конструкция тягового стенда не позволяет провести диагностирование. Поэтому в конструкцию стенда были внесены некоторые изменения, касающиеся частичной компьютеризации стенда, осуществления задания постоянного усилия нагружения, контролирования оборотов двигателя, скорости беговых роликов и силы тяги на ведущих колесах.

После проведения модернизации стенд дает возможность рассмотреть функционирование АКПП в имитации реальных условий эксплуатации.

Внесенные изменения позволили выполнять процесс диагностирования автомобилей с автоматическими коробками перемены передач. Применение данного стенда значительно снижается время на поиск неисправности в АКПП, более точно определяется неисправность и методы ее устранения, что в целом позволяет снизить время ремонта автомобиля, а значит обслужить большее количество клиентов и получить прибыль.

Усовершенствование конструкции тягово-силового стенда заключается в:

- модернизации электрической схемы стенда для создания постоянного усилия нагружения;

- изготовлении датчиков скорости, которые также определяют момент проскальзывания колес автомобиля по поверхности нагружающих роликов;

- изготовлении датчика, определяющего частоту вращения коленчатого вала двигателя автомобиля;

- использование компьютера с аналого-цифровым преобразователем для сбора, обработки и хранения данных со всех датчиков, а также подсчета статистики по неисправностям.

5.1 Расчет стоимости модернизации тягово-силового стенда К-467М

5.1.1 Расчет стоимости изготовления датчиков скорости

В расчет стоимости изготовления датчика скорости включается расчет затрат:

- на проектирование (разработка эскизных вариантов; разработка чертежей общего вида; разработка сборочных чертежей; разработка рабочих чертежей кронштейнов крепления индуктивных датчиков и электрических схем.);

- на изготовление кронштейнов крепления индуктивных датчиков к раме стенда (слесарные работы);

- на установку кронштейнов на раму стенда (монтажные работы);

- окраска кронштейнов индуктивных датчиков (окрасочные работы);

- на изготовление электрических схем для индуктивных датчиков.

Датчики скорости состоят из кронштейнов крепления индуктивных датчиков к раме стенда и электрических схем, которые преобразуют частоту наведения меток на ролике в напряжение.

Расчет стоимости проектирования

Расчет заработной платы проектировщика:

При условии, что проектировщик работал 1 день и его часовая тарифная ставка Т=45 (руб./час), фонд заработной платы определяется как:

Основная заработная плата:

ОЗП=Др×t×α, руб., (5.1)

где: α – стоимость 1 часа работы, исходя из разряда квалификации, руб.;

Др – количество дней работы;

t – продолжительность работы в день, ч.

ОЗП=1×8×45=360 руб.

Дополнительная заработная плата находится как 20% от ОЗП:

ДЗП=0,2×ОЗП, руб., (5.2)

ДЗП=0,2×360=72 руб.

Премиальные находятся как 10% от ОЗП:

П=0,1×ОЗП, руб. (5.3)

П=0,1×360=36 руб.

Районный коэффициент находится по формуле:

РК=50%(ОЗП+ДЗП+П), руб., (5.4)

РК=0,5(360+72+36)=234 руб.

Фонд заработной платы проектировщика за срок проектировки определяется по формуле:

ФЗПпр.=ОЗП+ДЗП+П+РК, руб., (5.5)

где ОЗП – основная заработная плата, руб.;

ДЗП – дополнительная заработная плата, руб.;

П – премиальные выплаты, руб.;

РК – районный коэффициент, руб.

ФЗПпр.=360+72+36+234=702 руб.

Отчисления по ЕСВ:

ЕСВ=(ПФ+ФБ ОМС+ТФ ОМС+ФСС)%·ФЗПпр., руб., (5.6)

где ПФ=20% - отчисления в пенсионный фонд;

ФБ ОМС=1,1% – отчисления в федеральный бюджет фонда обязательного медицинского страхования от ФЗП в год;

ТФ ОМС=2% – отчисления в территориальный фонд обязательного медицинского страхования от ФЗП в год;

ФСС=2,9% – отчисления в республиканский фонд социального страхования от ФЗПпр. в год.

ЕСВ=(20+1,1+2+2,9)%·702=182,52 руб.

Накладные расходы:

Канцелярские расходы:

Лист чертежной бумаги А4 (30 шт.) по 0,25 руб.=7,5 руб.;

Карандаш 2 шт. по 7 руб.=14 руб.;

Стоимость ластика 6 руб.;

Комплект измерительных инструментов 54 руб.;

Итого канцелярские расходы составляют 81,5 руб.

Итого накладных расходов Нр=81,5 руб.

Итого накладных расходов Нр=81,5 руб.

Общие затраты на проектирование показаны в табл. 5.1.

Таблица 5.1 – Общие затраты на проектирование

Стоимость проектирования датчиков скорости составляет 966,02 руб.

Расчет стоимости изготовления:

Для изготовления кронштейна крепления индуктивного датчика к раме стенда необходимо провести такие виды работ: слесарные, монтажные, окрасочные. Сигнал с датчика скорости поступает в ПК, для этого нужно изготовить электрическую схему, которая преобразует частоту наведения меток на ролике стенда в напряжение.

Слесарные работы:

Расчет заработной платы слесаря 4-го разряда при часовой тарифной ставке Т равной 22,71 руб./час ведется по формуле 5.5):

ФЗПсл.=ОЗП+ДЗП+П+РК, руб.

Фонд рабочего времени слесаря в день составляет 8 ч.

ОЗП=22,71×8=181,69 руб.

ДЗП=10% от ОЗП

ДЗП=0,1×181,69=18,17 руб.

Премиальные выплаты 40% от ОЗП

П=0,4×181,69=72,67 руб.

Районный коэффициент находится по формуле 5.4

РК=50%(ОЗП+ДЗП+П), руб.

РК=0,5(181,69+18,17+72,67)=136,26 руб.

ФЗПсл.=181,69+18,17+72,67+136,26=408,79 руб. – в день при 8-часовом режиме работы.

Отчисления по ЕСВ находятся по формуле 5.6.

ЕСВ=(20+1,1+2+2,9)%·408,79=106,28 руб.

Амортизация оборудования.

Амортизационные отчисления находятся по формуле:

АО=Nа×Сперв., (5.7)

где Nа – норма амортизации;

Сперв. – первоначальная стоимость оборудования

Nа=(1/Т)×100%, (5.8)

где Т – срок службы оборудования.

Амортизационные отчисления за 1 день использования:

АОд=(Nа×Сперв.)/Др (5.9)

где Др – количество дней работы оборудования в году (251 день).

Перечень оборудования, необходимого для изготовления кронштейнов крепления датчиков скорости, представлен в табл. 5.2.

Таблица 5.2 – Перечень оборудования

Общий итог амортизационных отчислений за 1 день составляет 14,55 руб.

Затраты на электроэнергию находятся по формуле:

Зэ/э=Цэ/э×Рэ/э, руб. (5.10)

где Цэ/э – тариф за электроэнергию, руб.;

Рэ/э – количество потраченной электроэнергии, кВт.

Рэ/э=Nуст.×Rн×ТГ, (5.11)

где Nуст. – установленная мощность по паспорту, кВт;

Rн – коэффициент неравномерности (Rн=0,3-0,6);

ТГ – время за год.

Потребляемая мощность электродрели – 0,6 кВт/ч, время работы 4 ч.

Рэ/э=0,6×0,6×4=1,44 кВт.

Зэ/э=2,1×1,44=3,02 руб.

Потребляемая мощность МШУ – 1,0 кВт/ч, время работы 1 ч.

Рэ/э=1,0×0,6×1=0,6 кВт.

Зэ/э=2,1×0,6=1,26 руб.

Потребляемая мощность сварочного аппарата – 1,5 кВт/ч, время работы 1 ч.

Рэ/э=1,5×0,6×1=0,9 кВт.

Зэ/э=2,1×0,9=1,89 руб.

Затраты на электроэнергию составляют 6,17 руб.

Общие затраты на слесарные работы показаны в табл. 5.3.

Таблица 5.3 – Общие затраты на слесарные работы

Стоимость слесарных работ составляет 535,79 руб.

Стоимость монтажных работ:

Расчет заработной платы слесаря 4-го разряда (Т=22,71 руб./час) производится по формуле 5.5 (с учетом монтажа индуктивно-измерительной цепи):

Фонд рабочего времени слесаря в день составляет 6 ч.

ОЗП=22,71×6=136,26 руб.

ДЗП=10% от ОЗП

ДЗП=0,1×136,26=13,62 руб.

Премиальные выплаты 40% от ОЗП

П=0,4×136,26=54,5 руб.

Районный коэффициент находится по формуле 5.4:

РК=50%(ОЗП+ДЗП+П), руб.

РК=0,5(136,26+13,62+54,5)=102,19 руб.

ФЗПсл.=136,26+13,62+54,5+102,19=306,57 руб. – в день при 6-часовом режиме работы.

Отчисления по ЕСН находятся по формуле 5.6.

ЕСВ=(20+1,1+2+2,9)%·306,57=79,7 руб.

Возмещение взноса МБИ:

Таблица 5.4 – Стоимость инструмента

Затраты по содержанию, обновлению и восстановлению малоценного инструмента принимаются из расчета 50% стоимости инструмента.

Зоб.м.ин.=75×50%=37,5 руб.

Таблица 5.5 – Общие затраты на монтажные работы

Итого стоимость монтажных работ 423,77 руб.

Стоимость окрасочных работ:

Расчет заработной платы маляра 6-го разряда (тарифная ставка Т=33,36 руб./час) ведется по формуле 5.5:

Фонд рабочего времени маляра в день составляет 2 ч.

ОЗП=33,36×2=66,73 руб.

ДЗП=10% от ОЗП

ДЗП=0,1×66,73=6,67 руб.

Премиальные выплаты 40% от ОЗП

П=0,4×66,73=26,69 руб.

Районный коэффициент находится по формуле 5.4

РК=50%(ОЗП+ДЗП+П), руб.

РК=0,5(66,73+6,67+26,69)=50,04 руб.

ФЗПм.=66,73+6,67+26,69+50,04=150,13 руб. – в день при 2-часовом режиме работы.

Отчисления по ЕСВ находятся по формуле 5.6.

ЕСВ=(20+1,1+2+2,9)%·150,13=39,03 руб.

Таблица 5.6 – Общие затраты на окрасочные работы

Стоимость затрат на окрасочные работы составляет 189,16 руб.

Изготовление электрических схем.

Расчет заработной платы электронщика 7-го разряда (тарифная ставка Т=38,69 руб./час) ведется по формуле 5.5:

Фонд рабочего времени электронщика в день составляет 8 ч.

ОЗП=38,69×8=309,52 руб.

ДЗП=10% от ОЗП

ДЗП=0,1×309,52=30,95 руб.

Премиальные выплаты 40% от ОЗП

П=0,4×309,52=123,8 руб.

Районный коэффициент находится по формуле 5.4

РК=50%(ОЗП+ДЗП+П), руб.

РК=0,5(309,52+30,95+123,8)=232,13 руб.

ФЗПэл.=309,52+30,95+123,8+232,13=696,4 руб. – в день при 8-часовом режиме работы.

Отчисления по ЕСВ находятся по формуле 5.6.

ЕСВ=(20+1,1+2+2,9)%·696,4=181,06 руб.

Перечень оборудования, необходимого для изготовления электрических схем датчиков скорости, представлен в таблице 5.7.

Амортизационные отчисления за 1 день использования находятся по формуле 5.9.

Таблица 5.7 – Перечень оборудования

Общий итог амортизационных отчислений за 1 день составляет 0,26 руб.

Затраты на электроэнергию находятся по формулам 5.10 и 5.11:

Потребляемая мощность паяльника с большим жалом – 0,4 кВт/ч, время работы 8 ч.

Рэ/э=0,4×0,6×8=1,92 кВт.

Зэ/э=2,1×1,92=4,03 руб.

Потребляемая мощность паяльника с маленьким жалом – 0,25 кВт/ч, время работы 8 ч.

Рэ/э=0,25×0,6×8=1,2 кВт.

Зэ/э=2,1×1,2=2,52 руб.

Затраты на электроэнергию составляют 6,55 руб.

Общие затраты на работы по изготовлению электрических схем показаны в табл. 5.8.

Таблица 5.8 – Общие затраты на работы по изготовлению электрических схем

Стоимость затрат на работы по изготовлению электрических схем составляет 884,27 руб.

Перечень покупных изделий:

Таблица 5.9 – Перечень основных и вспомогательных материалов для монтажа индуктивных датчиков.

Таблица 5.10 – Перечень покупных изделий для монтажа индуктивных датчиков.

Таблица 5.11 – Перечень радиодеталей и вспомогательных материалов для изготовления электрических схем датчиков скорости.

Стоимость покупных изделий составляет 1791,5 руб.

Общая стоимость изготовления датчиков:

Сизг.=966,02+535,79+423,77+189,16+884,27+1791,5=4790,51 руб.

Стоимость изготовления датчиков скорости составляет 4790,51 руб.

5.1.2 Расчет стоимости изготовления датчика частоты

вращения коленчатого вала двигателя

В расчет стоимости изготовления датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя включается расчет затрат:

- на проектирование (разработка эскизных вариантов; разработка чертежей общего вида; разработка сборочных чертежей; разработка рабочих чертежей электрической схемы);

- на изготовление электрической схемы датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Расчет стоимости проектирования

Расчет заработной платы проектировщика:

При условии, что проектировщик работал 1 день и его часовая тарифная ставка Т=45 (руб./час), фонд заработной платы определяется по формуле 5.5:

Фонд рабочего времени проектировщика в день составляет 8 ч.

ОЗП=1×45×8=360 руб.

ДЗП=10% от ОЗП

ДЗП=0,1×360=36 руб.

Премиальные выплаты 40% от ОЗП

П=0,4×360=72 руб.

Районный коэффициент находится по формуле 5.4

РК=50%(ОЗП+ДЗП+П), руб.

РК=0,5(360+36+72)=234 руб.

ФЗПпр.=360+36+72+234=702 руб. – в день при 8-часовом режиме работы.

Отчисления по ЕСВ находятся по формуле 5.6.

ЕСВ=(20+1,1+2+2,9)%·702=182,52 руб.

Накладные расходы:

Канцелярские расходы:

Лист чертежной бумаги А4 (15 шт.) по 0,25 руб.=3,75 руб.;

Карандаш 2 шт. по 7 руб.=14 руб.;

Стоимость ластика 6 руб.;

Комплект измерительных инструментов 54 руб.;

Итого канцелярские расходы составляют 77,75 руб.

Итого накладных расходов Нр=77,75 руб.

Общие затраты на проектирование показаны в табл. 5.12.

Таблица 5.12 – Общие затраты на проектирование

Стоимость проектирования датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя составляет 962,27 руб.

Расчет стоимости изготовления

Для изготовления датчика частоты вращения коленчатого вала необходимо изготовить электрическую схему, которая преобразует сигнал первичной цепи катушки зажигания автомобиля в напряжение.

Изготовление электрической схемы.

Расчет заработной платы электронщика 7-го разряда (тарифная ставка Т=38,69 руб./час) ведется по формуле 5.5:

Фонд рабочего времени электронщика в день составляет 4 ч.

ОЗП=38,69×4=154,76 руб.

ДЗП=10% от ОЗП

ДЗП=0,1×154,76=15,47 руб.

Премиальные выплаты 40% от ОЗП: П=0,4·154,76=61,9 руб.

Районный коэффициент находится по формуле 5.4

РК=50%(ОЗП+ДЗП+П), руб.

РК=0,5(154,76+15,47+61,9)=116,06 руб.

ФЗПэл.=154,76+15,47+61,9+116,06=348,19 руб. – в день при 8-часовом режиме работы.

Отчисления по ЕСВ находятся по формуле 5.6.

ЕСВ=(20+1,1+2+2,9)%·348,19=90,53 руб.

Перечень оборудования, необходимого для изготовления электрической схемы датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя, представлен в таблице 4.13.

Амортизационные отчисления за 1 день использования находятся по формуле 5.9.

Таблица 5.13 – Перечень оборудования

Общий итог амортизационных отчислений за 1 день составляет 0,26 руб.

Затраты на электроэнергию находятся по формулам 5.10 и 5.11:

Потребляемая мощность паяльника с большим жалом – 0,4 кВт/ч, время работы 4 ч.

Рэ/э=0,4×0,6×4=0,96 кВт.

Зэ/э=2,1×0,96=2,01 руб.

Потребляемая мощность паяльника с маленьким жалом – 0,25 кВт/ч, время работы 4 ч.

Рэ/э=0,25×0,6×4=0,6 кВт.

Зэ/э=2,1×0,6=1,26 руб.

Затраты на электроэнергию составляют 3,27 руб.

Общие затраты на работы по изготовлению электрической схемы датчика показаны в таблице 5.14.

Таблица 5.14 Общие затраты на работы по изготовлению электрической схемы

Стоимость затрат на работы по изготовлению электрической схемы датчика составляет 442,25 руб.

Перечень покупных изделий:

Таблица 5.15 – Перечень радиодеталей и вспомогательных материалов для изготовления электрической схемы датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Стоимость покупных изделий составляет 682 руб.

Общая стоимость изготовления электрической схемы датчика:

Сизм.=962,27+442,25+682=2086,52 руб.

Стоимость изготовления датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя составляет 2086,52 руб.

5.1.3 Расчет стоимости модернизации электрической схемы стенда

В расчет стоимости модернизации электрической схемы включается расчет затрат:

- на проектирование (разработка эскизных вариантов, разработка чертежей общего вида, разработка сборочных чертежей, разработка рабочих чертежей модернизации электрической схемы стенда);

- на расчет стоимости проведения электротехнических работ (подбор и приобретение основных и вспомогательных материалов, выполнение электротехнических работ и работ по проведению испытаний и тарировке).

Расчет стоимости проектирования.

Расчет заработной платы проектировщика при условии, что проектировщик работал 2 дня и его часовая тарифная ставка Т=45 (руб./час), фонд заработной платы определяется по формуле 5.5:

Фонд рабочего времени проектировщика в день составляет 8 ч.

ОЗП=2×8×45=720 руб.;

ДЗП=720×20%=144 руб.;

П=720×10%=72 руб.;

РК=50%(720+144+72)=468 руб.;

ФЗП за весь срок проектирования:

ФЗП=720+144+72+468=1404 руб.;

ФЗП за день проектирования:

ФЗПд=1404/2=702 руб.

Отчисления на социальные выплаты ЕСВ в размере 26% от ФЗП:

ЕСВ=1404×26%=365,04 руб.

Накладные расходы:

Канцелярские расходы:

Лист чертежной бумаги А1 (1 шт.) по 12 руб. = 12 руб.;

Карандаш (2 шт.) по 7 руб. = 14 руб.;

Ластик (1 шт.) по 6 руб.=6 руб.;

Комплект измерительных инструментов (1 шт.) по 54 руб. = 54 руб.;

Итого канцелярские расходы составляют: 86 руб.

Затраты на поиск информации в сети Интернет:

5 часов по 20 руб./час

Зинт.=20×5=100 руб.

Итого накладных расходов Нр=86+100=186 руб.

Таблица 5.16 – Общие затраты на проектирование

Итого стоимость проектирования изменений в электрической схеме стенда составляет 1955,04 руб.

Расчет стоимости изготовления.

При модернизации электрической схемы стенда необходимо провести электротехнические работы.

Стоимость электротехнических работ:

Расчет заработной платы электронщика 7-го разряда (тарифная ставка Т = 38,7 руб./час).

Фонд заработной платы определяется по формуле 5.5:

Фонд рабочего времени электронщика в день 8 ч.

ОЗП=38,7×8=309,6 руб.

ДЗП=309,6×10%=30,96 руб.

Пр=309,6×40%=123,84 руб.

РК=50%(309,6+30,96+123,84)=232,2 руб.

ФЗП=309,6+30,96+123,84+232,2=696,6 руб. в день при 8-часовом режиме работы.

Итого затраты на заработную плату электронщика составляют: 696,6 руб.

Отчисления на социальные выплаты находятся по формуле 5.6:

ЕСВ=696,6×26%=181,12 руб.

Единый социальный налог составляет: 181,12 руб.

Перечень оборудования, необходимого для изменения электрической схемы стенда, представлен в табл. 5.17.

Амортизационные отчисления за 1 день использования находятся по формуле 5.9.

Таблица 5.17 – Перечень оборудования

Общий итог амортизационных отчислений за 1 день составляет 0,26 руб.

Затраты на электроэнергию

Паяльник с большим жалом:

Потребляемая мощность паяльника с большим жалом – 0,4 кВт/ч., время работы 4 часа;

Зэ/э=N×Т×n×Цед э/э , (5.13)

где N – потребляемая мощность;

Т – время работы;

n – коэффициент неравномерности использования;

Цед э/э – цена за 1 кВт электроэнергии.

Зэ/э=0,4×4×0,8×2,1=2,7 руб.

Паяльник с маленьким жалом:

Потребляемая мощность паяльника с маленьким жалом – 0,25 кВт/ч., время работы 4 часа;

Зэ/э=0,25×4×0,8×2,1=1,68 руб.

Общие затраты на электроэнергию: Зэ/э=2,7+1,68=4,38 руб.

Итого затраты на электроэнергию составляют: 4,38 руб.

Таблица 5.18 – Общие затраты электротехнических работ

Итого стоимость электротехнических работ составляет: 882,36 руб.

Перечень покупных изделий:

Таблица 5.19 – Перечень основных и вспомогательных материалов для модернизации электрической схемы стенда

Стоимость покупных изделий равна 1288 руб.

Общая стоимость модернизации электрической схемы стенда:

Смод.=1955,04+882,36+1288=4125,4 руб.

Стоимость модернизации электрической схемы стенда составляет 4125,4 руб.

Итого стоимость изготовления всех датчиков и модернизации электрической схемы стенда составляет 11002,43 руб.

Перечень компьютерной техники для функционирования датчиков скорости и датчика частоты вращения коленчатого вала показан в таблице 5.20.

Таблица 5.20 – Перечень приобретаемых изделий

Общая стоимость модернизации стенда: СМ=11002,43+24290=35292,43 руб.

Итого стоимость модернизации тягово-силового стенда К-467М составляет 35292,43 руб.

Сд. м.=350000 руб. – стоимость стенда до модернизации.

Плановая себестоимость стенда:

Пст.=350000+35292,43=385292,43 руб.

Добавочная стоимость находится по формуле:

ДС=Пст.-Спи-Сост. , (5.14)

где Спи – сумма покупных изделий;

Сост. – остаточная стоимость стенда.

ДС=385292,43-1791,5-682-1288-24290-350000=7240,93 руб.

Налог на добавленную стоимость:

НДС=18%·ДС (5.15)

НДС=18%×7240,93=1303,36 руб.

Норма рентабельности:

НР=10%·Пст. (5.16)

НР=10%×385292,43=38529,24 руб.

Плановая цена стенда:

Цпл.=Пст.+НР, (5.17)

Цпл.=385292,43+38529,24=423821,67 руб.

Отпускная цена стенда находится по формуле:

Цотп.=Цпл.+НДС (5.18)

Цотп.=423821,67+1303,36=425125,03 руб.

5.2 Расчет срока окупаемости.

Расчет стоимости оказания услуг по диагностике автоматических трансмиссий.

Прогноз объемов реализации услуг диагностирования автоматической трансмиссии (табл. 5.21). Предприятие работает в 5-и дневную рабочую неделю по 8 часов.

Таблица 5.21 – Прогноз объемов реализации услуг

Прогноз количества услуг рассчитывается из отношения 50% от максимально возможного количества оказываемых услуг.

Годовой фонд рабочего времени на операции по диагностике АКПП:

ФРВГ=Тём×Ni , (5.19)

где Тём – трудоемкость одной услуги, чел.-час;

Ni – количество услуг, выполненных за год.

ФРВГ=0,75×2008=1506 ч.

Переменные издержки по оказанию услуги:

1. Фонд заработной платы оператора-диагноста за год находится по формуле:

ФЗПГ=(ОЗП+ДЗП+Нб+РК), руб. (5.20)

где ОЗП – основная заработная плата, руб.;

ДЗП – дополнительная заработная плата, руб.;

Нб – надбавка к заработной плате, руб.;

РК – районный коэффициент, руб.

Тарифная ставка оператора-диагноста равна 45 руб./ч.

Основная заработная плата определяется по формуле 4.1:

ОЗП=1506∙45=67770 руб.

Дополнительная заработная плата:

ДЗП=ОЗП×Кпер.-ОЗП, руб. (5.21)

где Кпер. – коэффициент пересчета;

Кпер.=1+((Дотп.+Дб)/Драб.), (5.22)

где Дотп. – количество отпускных дней;

Дб – количество дней по болезни;

Драб. – количество рабочих дней.

Кпер.=1+((36+10)/251)=1,18

ДЗП=67770×1,18-67770=12198,6 руб.

Нб – 37,5% за первые 3,5 часа от ОЗП:

Нб=37,5%×ОЗП (5.23)

Нб=37,5%×67770=25413,75 руб.

Районный коэффициент находится по формуле:

РК=50%(ОЗП+ДЗП+Нб), руб. (5.24)

РК=50%(67770+12198,6+25413,75)=52691,17 руб.

ФЗПГ=(67770+12198,6+25413,75+52691,17)=237110,28 руб.

ФЗПм=237110,28/12=19759,19 руб.

Фонд заработной платы оператора за месяц составляет 19759,19 руб.

2. Отчисления по ЕСВ находятся по формуле 4.6.

ЕСВ=(20+1,1+2+2,9)%·237110,28=61648,67 руб.

Так как на стенде работают 2 оператора-диагноста, то общий фонд заработной платы составит:

ФЗПо=237110,28×2=474220,56 руб./год.

Общие отчисления на социальные нужды составят:

ЕСНо=61648,67×2=123297,34 руб./год.

3. Расходы на спецодежду (1700 рублей на человека):

Зсп.о=1700×2=3400 руб./год.

4. Расходные материалы (500 р./год):

Зрас.м=500 руб./год.

5. МБИ – 1500 руб./год – инструмент стоимостью менее 1 МРОТ и сроком службы до 1 года

ЗМБИ=1500 руб./год.

6. Канцелярские затраты 500р/год

Зканц.=500 руб./год.

7. Затраты на электроэнергию:

Зэ/э=N×η×Тф×Цэ/э ,руб. (5.25)

где N – установленная мощность, кВт;

η – коэффициент загрузки;

Тф – фактическое время работы оборудования;

Цэ/э – цена электроэнергии;

а) Затраты на электроэнергию потребляемым стендом:

45 мин. длится вся операция по диагностированию АКПП, из них 30 мин. работает стенд.

N=4 кВт

ФРВст=1004 ч. – фонд рабочего времени стенда в год

Зэ/э=4×0,8×1004×2,1=6746,88 руб.

б) Затраты на электроэнергию потребляемым персональным компьютером:

Зэ/э=0,2×0,8×1506×2,1=506,02 руб.

Затраты на электроэнергию составляют 7252,9 руб.

8. Затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт стенда

Зоб.=10%×Соб., руб. (5.26)

где Соб – стоимость стенда;

Зоб.=0,1×425125,03=42512,5 руб.

Перечень всех переменных издержек показан в табл. 5.22.

Таблица 5.22 – Перечень переменных издержек

Итого переменных издержек составляет 653619,84 руб.

Постоянные издержки по оказанию услуги.

Постоянные издержки составляют 25% от суммы переменных затрат:

Зпост.=25%×Зперем. , руб. (5.27)

Зпост.=25%×653619,84=163404,96 руб.

Итого постоянных издержек составляет 163404,96 руб.

Общие издержки по оказанию услуги равны 817024,8 руб.

Калькуляция себестоимости оказания услуги.

Калькуляция себестоимости – это определение стоимости оказания одной услуги.

Стоимость оказания одной услуги определяется по формуле:

Сусл.=Зобщ./Ni , руб. (5.28)

где Зобщ – общие затраты по оказанию услуги;

Ni – количество услуг, выполненных за год.

Сусл.=817024,8/2008=406,88 руб.

Определение цен на услуги

Цена – это стоимостная оценка всех затраченных видов ресурсов приходящихся на 1 услугу и норма прибыли. Расчет цены ведется по формуле:

Цусл.=Сусл.+(Сусл.+HR), руб. (5.29)

где Сусл. – стоимость оказания одной услуги, руб.;

HR – норма рентабельности (35%).

Цусл.=406,88+(0,35∙406,88)=549,29 руб.

Доход от оказания услуги.

Доход от оказания услуги определяется по следующей формуле:

Д=Цусл.×Ni , руб. (5.30)

где Цусл. – цена услуги, руб.;

Ni – количество услуг, выполненных за год.

Д=549,29×2008=1102974,32 руб.

Определение валовой прибыли осуществляется по формуле:

Првал=ДГ-ЗГ , руб. (5.31)

где ДГ – годовой доход от оказания услуги, руб.;

ЗГ - годовые затраты от оказания услуги, руб.

Првал=1102974,32-817024,8=285949,52 руб.

Безубыточность оказания услуги

Определение безубыточности услуги аналитическим способом:

Зперем.=653619,84 руб. – переменные издержки;

Зпост.=163404,96 руб. – постоянные издержки;

Зобщ=817024,8 руб. – общие издержки;

Д=1102974,32 руб. – доход от оказания услуг;

Критический объем оказываемых услуг находится по формуле:

Nкр.=Зпост./(Цусл.-Зуд.,пер.), (5.32)

где Зпост – постоянные издержки;

Цусл. – запланированная цена за услугу;

Зуд.,пер. – удельные переменные издержки.

Зуд.,пер.=Зперем./Nусл., (5.33)

где Зперем – переменные затраты;

Nусл. – количество выполненных услуг.

Зуд.,пер.=653619,84/2008=325,5 руб.

Nкр.=163404,96/(549,29-325,5)=730 услуг

Точка самоокупаемости изображена графически на рисунке 5.1.

Запас финансовой прочности находится по формуле:

Зф. пр.=100%×(Nф-Nкр.)/Nф , (5.34)

где Nф – количество услуг по факту;

Nкр. - критическое количество услуг.

Зф. пр.=100%×(2008-730)/2008=63,64%

Рисунок 5.1 – Точка самоокупаемости

Расчет единого налога на вмененный доход (ЕНВД) ведется по формуле:

ЕНВД=ВД×Ст, (5.35)

где ВД – вмененный доход;

Ст – налоговая ставка (15% от ВД).

ВД=БД×N×К1×К2×К3, (5.36)

где БД – базовый доход (12000 руб.)

N – количество работающих;

К1 – коэффициент, учитывающий предприятия в кадастре (1);

К2 - коэффициент, учитывающий уровни дохода данного вида предпринимательской деятельности по сравнению с другими предпринимательскими деятельностями (0,8);

К3 – коэффициент-дефлятор, учитывающий уровень изменения потребности цен (1,143).

ВДм=12000×2×1×0,8×1,143=21945,6 руб./мес.

ВДГ=21945,6×12=263247,2 руб./год

ЕНВД=263247,2×0,15=39502,08 руб./год

Чистая прибыль предприятия рассчитывается по формуле:

Прчист=Првал-ЕНВД, руб. (5.37)

Прчист=285949,52-39502,08=246447,44 руб.

Чистая прибыль от оказания услуги по диагностике автоматической трансмиссии составляет 246447,44 руб.

5.3 Оценка экономической эффективности инвестиций

Под инвестициями понимаются долгосрочные вложения денежных средств и других видов ресурсов с целью получения экономической выгоды.

Под экономической эффективностью понимается превышение результатов над затратами за весь период реализации проекта.

Поскольку экономическая эффективность от капиталовложений проявляется в долгосрочном периоде, то оценка результатов производится методом дисконтирования.

Показателями экономической эффективности являются:

- Реальная стоимость проекта (РПЦ):

РЦП=-Квл+ЧДД, руб., (5.38)

где Квл – капитальные вложения, руб.;

ЧДД – чистый дисконтированный доход, руб.

ЧДД=ЧД∙Jt , (5.39)

где Jt - дисконтирующий множитель.

Jt=1/(1+r)t, (5.40)

где r – процентная ставка дисконта, выраженная в долях то единицы;

t – год реализации проекта;

- Чистый доход:

ЧД=Д-Зтек , руб. (5.41)

где Д – доход, руб.;

Зтек – текущие затраты, руб.

- Срок окупаемости проекта (Т):

Т=tОК+(Квл-ΣЧДД)/ЧДДП.Г.О , (5.42)

где tОК - примерный год окупаемости;

ЧДДП.Г.О – чистый дисконтированный доход примерного года окупаемости.

- Внутренняя норма доходности (ВНД) – это процентная ставка дисконта, при которой значение РЦП=0.

- Рентабельность проекта (R):

R=ΣЧДД/Квл (5.43)

Капитальные вложения (отпускная цена диагностического стенда) составляют 425125,03 руб.

Текущие затраты составляют 817024,8 руб. за каждый год, при условии оказания 2008 услуг в год.

Доход от оказания услуг составляет 1102974,32 руб. в год.

Чистый доход определяется по формуле 4.41:

ЧД=1102974,32-817024,8=285949,52 руб.

Расчет дисконтирующего множителя по формуле 5.40 при процентной ставке дисконта r=0,1:

J1=1/(1+0,1)1=0,909

J2=1/(1+0,1)2=0,826

J3=1/(1+0,1)3=0,751

Расчет дисконтирующего множителя по формуле 5.40 при процентной ставке дисконта r=0,3:

J1=1/(1+0,3)1=0,769

J2=1/(1+0,3)2=0,592

J3=1/(1+0,3)3=0,455

Расчет чистого дисконтированного дохода по формуле 5.39 при процентной ставке дисконта r=0,1:

ЧДД1=285949,52×0,909=259928,11 руб.

ЧДД2=285949,52×0,826=236194,3 руб.

ЧДД3=285949,52×0,751=214748,08 руб.

Расчет чистого дисконтированного дохода по формуле 5.39 при процентной ставке дисконта r=0,3:

ЧДД1=285949,52×0,769=219895,18 руб.

ЧДД2=285949,52×0,592=169282,11 руб.

ЧДД3=285949,52×0,455=130107,03 руб.

Расчет РЦП по формуле 5.38 при процентной ставке дисконта r=0,1:

РЦП1=−425125,03+259928,11=−165196,92 руб.

РЦП2=−165196,92+236194,3=70997,38 руб.

РЦП2=70997,38+214748,08=285745,46 руб.

Расчет РЦП по формуле 5.38 при процентной ставке дисконта r=0,3:

РЦП1=−425125,03+219895,18=−205229,85 руб.

РЦП2=−205229,85+169282,11=−35947,74 руб.

РЦП3=−35947,74+130107,03=94159,29 руб.

Показатели экономической эффективности сведены в табл. 5.23.

Таблица 5.23 – Реальная стоимость проекта

Построив график (рисунок 5.2) получаем примерное значение ВНД за 3 года, оно составляет 0,395, что больше безрисковой процентной ставки равной 0,3, значит инвестирование в проект выгодно.

Рисунок 5.2 – График ВНД

Расчет рентабельности по формуле 5.43 при r=0,1:

R=(259928,11+236194,3+214748,08)/425125,03=1,67=167%

Расчет срока окупаемости по формуле 5.42 при r=0,1:

Т=3+((425125,03-(259928,11+236194,3+214748,08))/214748,08)=1,67

Расчет рентабельности по формуле 5.43 при r=0,3:

R=(219895,18+169282,11+130107,03)/425125,03=1,22=122%

Расчет срока окупаемости по формуле 5.42 при r=0,3:

Т=3+((425125,03-(219895,18+169282,11+130107,03))/130107,03)=2,27

Заключение

В ходе дипломного проекта была исследована возможность диагностирования автомобиля, оснащенного автоматической трансмиссией на тягово-силовом стенде. Рассмотрены устройство, виды и принципы работы автоматических трансмиссий, проанализированы существующие методы диагностирования и выявлены диагностические параметры, по которым возможно определение неисправности. Изучены устройство и принцип работы тягово-силового стенда, выявлены необходимые конструктивные изменения для проведения работ по диагностированию автоматических трансмиссий. Проанализировав данную информацию, разработаны и внедрены в конструкцию стенда дополнительные устройства, позволяющие проводить испытания автомобилей.

Для проверки работоспособности внедренных устройств были проведены испытания, результаты которых подтвердили работоспособность созданных систем и их пригодность для выполнения поставленных задач.

Результатом проделанной работы является создание стенда, способного диагностировать автомобили, оснащенные автоматическими трансмиссиями, которые составляют значительную часть автопарка страны. Использование данного оборудования в сфере оказания услуг по диагностированию автомобилей экономически выгодно, так как на поиск неисправности и ремонт затрачивается минимальное время, тем самым появляется возможность обслужить большее количество автомобилей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1) Автоматические коробки передач Toyota. Том 2. Принцип работы, устройство, диагностика и ремонт. – М. : Легион-Автодата, 2004. – 344 с.

2) Автомеханик : техническое обслуживание и ремонт отечественных и зарубежных автомобилей / Авт.-сост. А. А. Ханников. – Минск : Соврем. шк., 2006. – 384 с.

3) Автомобиль : Основы конструкции : учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» / Н. Н. Вишняков [и др.]. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1986. – 304 с.

4) Алексеев С. П. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении / С. П. Алексеев, А. М. Казаков, Н. П. Колотиков. – М. : Машиностроение, 1970. – 207 с.

5) Анохин В. И. Отечественные автомобили / В. И. Анохин. – М. : Машиностроение, 1977. – 591 с.

6) Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. / В. И. Анурьев. – М. : Машиностроение, 2001. – 864 с.

7) Безопасность жизнедеятельности : учебное пособие / Т. В. Еремина, Н. И. Гусева, О. А. Перевалова, И. Г. Тимофеева. – Улан-Удэ : Изд-во ВСГТУ, 2003. – Ч. 1. – 272 с.

8) Безопасность жизнедеятельности : учебное пособие для студентов университетов / Э. М. Соколов, Е. И. Захаров, И. В. Панферова, А. В. Макеев. – Тула : Гриф и К, 2001. – 279 с.

9) Безопасность производственных процессов : Справочник / под ред. С. В. Белова. – М. : Машиностроение, 1985. – 615 с.

10) Быков А. В. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Теория эксплуатационных свойств автомобиля» / А. В. Быков, В. М. Алексеев. – Улан-Удэ : Изд-во ВСГТУ, 2005. – 36 с.

11) Вахламов В. К. Автомобили : Конструкция и эксплуатационные свойства : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В. К. Вахламов. – М. : Академия, 2009. – 480 с.

12) Гёлль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс : Пер. с фр. / П. Гель. – 2-е изд., испр. – М. : ДМК, 1999. – 144 с.

13) Головань С. И. Бизнес-планирование и инвестирование : учебник / С. И. Головань, М. А. Спиридонов. – Ростов н/Д : Феникс, 2009. – 363 с.

14) Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. – 9-е изд., перераб. и доп. – М. : Академия, 2006. – 496 с.

15) Зайцев Н. Л. Экономика, организация и управление предприятием : учеб. пособие / Н. Л. Зайцев. – М. : ИНФРА-М, 2005. – 491 с.

16) Карпов Ю. В. Защита от шума и вибрации на предприятиях химической промышленности / Ю. В. Карпов, Л. А. Дворянцева. – М. : Химия, 1991. – 120 с.

17) Корниенко С. В. Ремонт японского автомобиля / С. В. Корниенко. – М. : АСТ : Астрель, 2007. – 255 с.

18) Литвиненко В. В. Автомобильные датчики, реле и переключатели. Краткий справочник / В. В. Литвиненко, А. П. Майструк. – М. : ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. – 176 с.

19) Морошкин В. А. Бизнес-планирование / В. А. Морошкин, В. П. Буров. – М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2009. – 256 с.

20) Орлов П. И. Основы конструирования : в 2 т. / П. И. Орлов. – М. : Машиностроение, 1988. – 560 с.

21) Оценка эффективности инвестиционных проектов : теория и практика / П. Л. Виленский [и др.]. – М. : Дело, 1998. – 248 с.

22) Салов А. И. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта : учебник для студентов автомоб. – дор. вузов / А. И. Салов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Транспорт, 1985. – 351 с.

23) Тойота МАРК 2 / ЧЕЙЗЕР / КРЕСТА. Устройство, техническое обслуживание и ремонт. – М. : Легион-Автодата, 2007. – 480 с.

24) Фомин М. В. Расчеты опор с подшипниками качения / М. В. Фомин. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. – 98 с.

25) Харитонов С. А. Автоматические коробки передач. Инструкция по эксплуатации, диагностике и техобслуживанию / С. А. Харитонов, С. А. Сологуб, М. В. Нагайцов. – М. : Легион-Автодата, 2000. – 55 с.

26) Экономика предприятия : учеб. пособие / Е. А. Соломенникова, В. В. Гурин, Е. А. Прищенко, И. Б. Дзюбенко, Н. Н. Кулабухова. – Новосибирск : НГУ, 2002. – 243 с.

27) Юдин Е. Я. Охрана труда в машиностроении : учебник для машиностроительных вузов / Е. Я. Юдин, С. В. Белов, С. К. Баланцев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1983. – 432 с.