Проект реконструкции автобусного парка №5, с разработкой зоны шиномонтажного участка.

Введение
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Технико-экономическая характеристика предприятия
1.2 Обоснование реконструкции автотранспортного предприятия
2 РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет годовой производственной программы
2.2 Расчет численности производственных рабочих на АТП
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШИНОМОНТАЖНОГО УЧАСТКА
3.1 Метод технологического процесса на объекте проектирования
3.2 Схема технологического процесса на объекте проектирования
3.3 Подбор технологического оборудования
4 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
4.1 Анализ существующих конструкций для выполнения крепежных работ при снятии и установке колес автомобиля
4.2 Описание предлагаемой конструкции
4.3 Общее устройство и принцип работы
4.4 Расчет составных частей и деталей
4.4.1 Выбор мотор-редуктора
4.4.2 Расчет на прочностьрамы гайковерта
4.4.3 Расчет прямозубой цилиндрической передачи
4.4.4 Расчет вала
4.4.5 Выбор и расчет подшипников качения
4.4.6 Расчет шпоночного соединения
5 Инженерные сооружения и энергосбережение на предприятии
5.1 Выбор и расчет тепловой завесы
5.2 Энергосбережение на предприятии
6. Охрана труда и окружающей среды
6.1 Опасные и вредные производственные факторы
6.2 Инструкция по охране труда при выполнении шиномонтажных и вулканизационных работ
6.3 Противопожарные мероприятия
6.4 Защита окружающей среды
7. Экономическое обоснование проекта
7.1 Расчет капитальных вложений
7.2 Расчет показателей экономической эффективности
Литература

Проект реконструкции автобусного парка №5, с разработкой зоны шиномонтажного участка.

4.2 Описание предлагаемой конструкцииС учетом отмеченных недостатков рассмотренных устройств нами предложен гайковерт для откручивания гаек колес грузовых автомобилей и автобусов с приводом на ходовые колеса (рисунок 4.3). В отличие от существующих на рынке конструкций, данный гайковерт оснащен приводом на колеса для возможности самостоятельного перемещения по зоне ТО и ремонта, тем самым, значительно уменьшается нагрузка на слесарей-авторемонтников и увеличивается производительность труда.Рисунок 4.3 – Гайковерт для откручивания гаек колес грузовых автомобилей и автобусов с приводом на колеса: 1 – вертикальная стойка, 2 – вилка, 3 – каретка, 4 – механизм противовес, 5 – механизм управления, 6 – муфта, 7 – плита, 8 – ремень клиновой В (Б) 1320, 9 – рукоять вращения шпинделя, 10 – рукоять управления муфтой, 11 – фиксатор, 12 – ходовая часть гайковерта, 13 – шкиф-маховик, 14 – шпиндель гайковерта, 15 – электродвигательОбщий вид гайковерта и техническая характеристика представлена в графической части дипломного проекта.Основными преимуществами данного гайковерта являются:- конструкция гайковерта новая, и не уступает зарубежным аналогам;- гайковерт дешевле зарубежных аналогов;- при движении гайковерта сетевой кабель подвешен и не мешает оператору;- легкость передвижения (гайковерт передвигается самостоятельно, слесарю-ремонтнику остается только управлять направлением движения); - во время работы гайковерт не приходится придерживать ногой, (откатываться назад гайковерту не позволяет прямозубая передача, через которую гайковерт приводится в движение).4.3 Общее устройство и принцип работыПредлагаемый нами гайковерт (рисунок 5.3) состоит из ходовой части 12, позволяющей перемещать гайковерт по рабочей зоне СТО, и вертикальной стойки 1, по которой перемещается каретка 3 с ударно-инерционным механизмом. Каретка имеет устройство для фиксации на необходимой высоте – фиксатор 11. Внутри вертикальной стойки расположен пружинный механизм противовеса 4, служащий для уменьшения усилия перемещения каретки с механизмом гайковерта.На каретке закреплен механизм управления гайковертом 5 с кнопкой пуска-останова привода гайковерта и переключателем направления вращения привода. Также имеется блок управления ходовой частью гайковерта, который включает в себя кнопку пуска-останова мотор-редуктора и переключатель направления вращения мотор-редуктора.Ударно-инерционный механизм гайковерта монтируется на плите 7 каретки и состоит из приводного электродвигателя 15, шкива-маховика 13, шпинделя 14 и механизма привода муфты 2. Вращение от привода к маховику передается клиновым ремнем 8, а от маховика к шпинделю – шлицевым соединением через муфту 6 с рычагом. Натяжение клинового ремня осуществляется натяжным роликом. На конце шпинделя устанавливается ключ S38 или переходник. В квадратное отверстие ключа S38 устанавливаются остальные ключи из прилагаемого комплекта, в зависимости от размера монтируемой гайки. Переходник предназначен для использования торцовых головок с посадочным размером 3/4// (19мм).Порядок работы с гайковертом:1. Зафиксировать колеса от проворачивания;2. Подкатить гайковерт к колесу автобуса. Гайковерт имеет привод на колеса;3. Установить шпиндель гайковерта на необходимую высоту по отвертываемой гайке. Зафиксировать каретку гайковерта с помощью фиксатора;4. Надеть ключ на гайку;5. Поставить переключатель гайковерта в положение в зависимости от направления нарезки резьбы гайки;6. Запустить электродвигатель, нажав на кнопку. Через 2-3 секунды, предварительно сняв палец с кнопки включения двигателя, нажать на рукоятку включения шкива маховика на удар. После чего гайка должна отвернуться.4.4 Расчет составных частей и деталей4.4.1 Выбор мотор-редуктораДиаметр колеса гайковерта составляет D = 0,25 м. Длина окружности колеса составляет при этом Гайковерт должен двигаться со скоростью не больше 1 м/с, для того, что бы рабочий успевал за ним. Пользуясь литературой [8], принимаем мотор-редуктор МЦ-63-224-ЦУ-2 ГОСТ 20754-75. Число оборотов выходного вала мотор-редуктора n1 = 224 мин-1. Передаточное число открытой передачи назначаем U = 4. Тогда число оборотов колеса гайковерта составит . Гайковерт будет двигаться со скоростью не более 4.4.2 Расчет на прочность рамы гайковертаРама гайковерта состоит из двух частей: балки и трубы, в которой находится вал. Между собой балка и труба сварены посредством косынок и уголков. Рама представлена в графической части дипломного проекта.Расчетная схема балки представлена на рисунке 5.4.При расчете используем справочную литературу [9-15].Условия равновесия: , ,;.Рассмотрим сечение 1-1 ,Рассмотрим сечение 2-2 ,Р1 = 1,0 кН – вес гайковерта (без ходовой части); Р2 = 0,54 кН – вес мотор-редуктора МЦ-63-224-ЦУ-2 ГОСТ 20754-75.Рисунок 4.4 – Расчетная схема балки гайковертаИз эпюр видно, что наибольший изгибающий момент составляет Мmax = 0,18 кН∙м. Балка изготовлена из стали 20, допускаемое напряжение С учетом коэффициента запаса прочности – S = 2,5, получим: Момент сопротивления сечения (4.1)Для прямоугольного сечения (4.2)где b – ширина балки, мм;h – высота балки, мм.С учетом того, что у нас две параллельных балки объединнены в одну, а высота балки в два раза больше ширины формула 5.2 примет вид: (4.3)Отсюда (4.4) Принимаем , тогда b = 13,0 мм.Расчетная схема трубы имеет вид – рисунок 5.5.Условия равновесия: , ,,.Рассмотрим сечение 1-1 ,Рассмотрим сечение 2-2 , Из эпюр видно, что наибольший изгибающий момент составляет Мmax = 0,152 кН∙м. Труба изготовлена из стали 20, допускаемое напряжение Момент сопротивления сеченияДля трубы (4.5)Рисунок 4.5 – Расчетная схема трубыгде d – наружный диаметр трубы, мм;d0 – внутренний диаметр трубы, мм.С учетом разработанной конструкции было принято: d = 80 мм, d0 = 72 мм.Действительный момент сопротивления сечения Wдейст > W.Действительный момент сопротивления сечения больше чем расчетный, следовательно, конструкция выдержит существующие нагрузки.4.4.3 Расчет прямозубой цилиндрической передачиПри расчете используем литературу [9-15].1 Исходные данные:Т1 = 65,7 – крутящий момент на шестерне, Н·м;Т2 = 240,5 – крутящий момент на колесе, Н·м;n1 = 224 – частота вращения шестерни, мин -1;n2 = 56 – частота вращения колеса, мин -1;U = 4,0 передаточное число; = 20000 - срок службы передачи, ч.2 Выбор материала и термической обработки колесДля шестерни выбираем: сталь 40Х; термообработка – улучшение, закалка ТВЧ; твердость 45 - 50 HRC. Для колеса: сталь 40Х; термообработка – улучшение, закалка ТВЧ; твердость 45 - 50 HRC.3 Определение допускаемых напряженийОпределение допускаемых напряжений на контактную прочностьДопускаемые контактные напряжения определяем для шестерни и для колеса отдельно , (4.6)где - базовое допускаемое напряжение, МПа;- коэффициент долговечности.Базовые допускаемые напряжения для зубчатых колес, работающих при постоянном режиме в зоне горизонтального участка кривой усталости определяются по формуле (4.7)где - длительный предел контактной выносливости, определяемый в зависимости от термообработки и группы материалов (); - коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей ();- коэффициент, учитывающий влияние скорости, при проектном расчете ();- коэффициент запаса прочности, при поверхностных упрочнениях. Коэффициент долговечности определяется по формуле (4.8)где - базовое число циклов нагружения;- эквивалентное число циклов нагружения;- показатель степени кривой усталости поверхностных слоев зубьев, , (4.9).Эквивалентное число циклов нагружения определяется по зависимости , (4.10)где - коэффициенты нагрузки.Определяем эквивалентное число циклов нагружения для шестерни.Определяем эквивалентное число циклов нагружения для колеса.Определяем коэффициент долговечности для шестерни.Определяем коэффициент долговечности для колеса.Определяем допускаемое контактное напряжение для шестерниОпределяем допускаемое контактное напряжение для колесаЗа расчетное допускаемое напряжение принимается меньшее из двух допускаемых напряжений .4 Определение допускаемых напряжений на изгибДопускаемые напряжения на изгиб определяют для шестерни и колеса отдельно (4.11)где - базовые допускаемые напряжения изгиба при нереверсивной нагрузке, МПа- коэффициент, вводимый при двустороннем приложении нагрузки ;- коэффициент долговечности.Базовые допускаемые напряжения на изгиб для зубчатых колес, работающих в зоне горизонтальной ветви кривой усталости, определяются по формуле (4.12)где - предел выносливости, определяемый на зубьях при отнулевом цикле (); - коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности (); - коэффициент размеров (при проектном расчете можно брать ); - коэффициент, учитывающий чувствительность материала к концентрации напряжений (при проектном расчете );- коэффициент запаса прочности, .Коэффициент долговечности определяют как (4.13)где - базовое число циклов нагружения, ;- эквивалентное число циклов нагружения;- показатель степени кривой выносливости, .Эквивалентное число циклов нагружения . (4.14)Определяем эквивалентное число циклов нагружения для шестерни.Определяем эквивалентное число циклов нагружения для колеса.Так как , то коэффициент долговечности в обоих случаях .Определяем допускаемое напряжение на изгиб для шестерниОпределяем допускаемое контактное напряжение для колесаОсновным критерием работоспособности открытых передач является прочность на изгиб. Исходя из этого критерия, определяют основной расчетный параметр – модуль передачи.Назначаем число зубьев шестерни Z1 = 25, тогда число зубьев колеса Z2 = 100. По числу зубьев Z1 и Z2 назначают коэффициенты формы зуба YF1 = 3,96 и YF2 = 3,74.Сравнительная характеристика прочности зубьев шестерни и колеса на изгиб и . < .Проверочный расчет на изгиб ведем по шестерне.5 Определение модуля передачиДля зубчатых колес при твердости зубьев > 45HRC модуль назначают (4.15)где Т – крутящий момент, Н∙м;KF - коэффициент нагрузки;Ψm – коэффициент ширины относительно модуля, Ψm = 15; - допускаемое напряжение на изгиб, МПа.При проектных расчетах допускается принимать коэффициент KF = 1,3 - 1,5. .Полученные значения согласовываем со стандартными значениями и назначаем модуль .6 Определение размеров передачиОпределяем делительные диаметры d1 и d2Межосевое расстояние .Определяем диаметры вершин зубьев da1 и da2Определяем диаметры впадин зубьев df1 и df2Определяем ширины b1 и b2Окружное усилие (4.16)где - крутящий момент на шестерне, Н·м;- делительный диаметр шестерни, мм;.Радиальное усилие для прямозубой передачи , (4.17)где - угол зацепления, для стандартной и равносмещенной передачи..Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба, (4.18)где - рабочее напряжение изгиба, МПа;- коэффициент распределения нагрузки между зубьями ;- коэффициент концентрации нагрузки, .- коэффициент динамичности нагрузки. Для определения коэффициента динамичности нагрузки необходимо определить окружную скорость колеса (4.19)где - скорость колеса, м/с;- частота вращения колеса, мин -1..По скорости назначаем степень точности (9 степень точности) и коэффициент долговечности ..Проверка зубьев колес на контактную прочность , (4.20)где - контактные напряжения, МПа;- вспомогательный коэффициент, для прямозубых передач ;- коэффициент распределения нагрузки между зубьями, ;- коэффициент концентрации нагрузки, определяемый по рисунку в зависимости от коэффициента ширины , .4.4.4 Расчет вала1 Материалы и термообработка валаВыбираем сталь 45 термообработка улучшение [9, 14, 15].2 Проектный расчет валаДиаметр валов определяется по формулам: (4.21).Принимаем 35мм и согласовываем с подшипником 60207 ГОСТ 7242-81.3 Проверочный расчет валаРисунок 4.8 – Схема нагружения валаРисунок 4.9 – Эпюра нагружения вала в вертикальной плоскостиРисунок 4.10 – Эпюра нагружения вала в горизонтальной плоскостиВертикальная плоскостьУсловия равновесия: , ,,.Рассмотрим сечение 1-1 ,Рассмотрим сечение 2-2 , Горизонтальная плоскостьУсловия равновесия: , ,,,Рассмотрим сечение 1-1 ,Рассмотрим сечение 2-2 , Из эпюр видно, что самым опасным местом вала является сечение, которое проходит по подшипнику.Расчетное касательное напряжение (4.22)где Wк – момент сопротивления сечения вала при кручении.Допускаемое касательное напряжение (4.23)где - предел выносливости материала при кручении; - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения; - коэффициент запаса на усталостную прочность; - коэффициент концентрации нагрузки при кручении.; ; ; .,.Результирующий изгибающий момент в опасном сечении (4.24).Расчетное нормальное напряжение (4.25)где W – момент сопротивления сечения вала при изгибе..Допускаемое нормальное напряжение (4.26)где - предел выносливости материала при изгибе; - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;- коэффициент запаса на усталостную прочность;- коэффициент концентрации нагрузки при кручении.; ε = 0,83;; .Условие выполняется, значит, вал выдержит существующую нагрузку.4.4.5 Выбор и расчет подшипников качения1 Выбор типа подшипникаНазначаем по диаметру вала подшипник 60207. Диаметр внутреннего кольца d = 35 мм. Диаметр наружного кольца D = 72 мм. Ширина подшипника В = 17 мм. Грузоподъемность динамическая Сr = 25,5 кН. Статическая грузоподъемность Сor = 13,7 кН2 Расчет подшипника каченияОпределяем полные реакции в опорах А и ВНаиболее нагруженной является опора В, для нее ведем расчет, определяем эквивалентную нагрузку в опоре В., (4.27)где - коэффициент вращения, ; - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, X = 0,6, Y = 0,5; - радиальная нагрузка в опоре В, кН; - осевая нагрузка, кН; - коэффициент безопасности, ; - температурный коэффициент, ..Определяем долговечность подшипника по усталостному выкрашиванию, (4.28)где - частота вращения вала, мин -1; - динамическая грузоподъемность подшипника, кН; - эквивалентная нагрузка, кН; - показатель степени, для шарикоподшипников, ; - коэффициент, учитывающий надежность работы подшипника, ; - коэффициент, учитывающий качество металла подшипника и условия эксплуатации, .,.Долговечность подшипника обеспечена.4.4.6 Расчет шпоночного соединенияМатериал: Ст.3, термообработка (т.о.) нормализация, . Шпонка призматическая, размеры: глубина паза вала ; глубина паза ступицы ; . Шпонка ГОСТ 23360 – 78 [9, 14, 15].Проверяем шпонку на смятие , (23)где – крутящий момент на валу, ;– диаметр вала, мм;– расчётная длина шпонка, мм.; ; .Условие выполняется - шпонка подходит.5 Инженерные сооружения и энергосбережение на предприятии5.1 Выбор и расчет тепловой завесыВоздушные завесы с подогревом воздуха устраивают у ворот и технологических проемов отапливаемых зданий, расположенных в районах с расчетной температурой наружного воздуха для холодного периода года –15о С и ниже. Воздушно-тепловые завесы (ВТЗ) должны обеспечить расчетную температуру воздуха на рабочих местах и в районе открываемых ворот в соответствии с СН 245-71 "Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий".Наружные ворота помещений хранения, постов ТО и ТР подвижного состава следует оборудовать ВТЗ в районах со средней расчетной температурой наружного воздуха –15оС при следующих условиях:- при количестве 5-ти и более въездов или выездов в час, приходящихся на одни ворота в помещениях постов ТО и ТР подвижного состава;- при расположении постов ТО на расстоянии 4-х и менее метров от наружных ворот;- при количестве 20-ти и более въездов и выездов в час, приходящихся на одни ворота в помещении хранения подвижного состава, кроме легковых автомобилей, принадлежащих гражданам;- при хранении в помещении 50-ти и более легковых автомобилей включение и выключение ВТЗ должно осуществляться автоматически.На предприятиях автомобильного транспорта рекомендуется применять ВТЗ шибирующего типа. ВТЗ не являются приточными установками, поэтому при расчете воздухообмена не учитываются.Воздушно-тепловая завеса компонуется из 3-х самостоятельных агрегатов, состоящих из осевых и центробежных вентиляторов, калориферов и вертикальных раздаточных коробов. Раздаточные короба устанавливаются по обе стороны ворот, в непосредственной близости от них. Основные схемы расположения агрегатов завес даны на рисунке 5.1.Расчет воздушно-тепловых завес заключается в определении расхода и температуры воздуха, подаваемого в завесу, количество теплоты и разности давлений.В практических расчетах температура воздуха t3, подаваемого ВТЗ, определяется по формуле:(5.1)где tн - расчетная температура наружного воздуха для отопления, зависящая от климатического района, оС; tсм - температура воздуха в рабочей зоне, в районе ворот принимается для СТОА в соответствии со СниП -2.04.05-91 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха", равной 16-18оС.Тогда:Температура воздуха, выходящего из щелей завес, должна быть не выше 70оС, а скорость воздуха не более 25 м/с.а) установка центробежных вентиляторов и калориферов на полуб) установка центробежных вентиляторов и калориферов на площадке над воротамив) установка центробежных вентиляторов и калориферовна раздаточных коробахг) установка осевых вентиляторов и калориферовна раздаточных коробах1 – вентилятор; 2 – калорифер; 3 – раздаточный коробРисунок 5.1– Схема расположения агрегатов воздушно-тепловых завесКоличество воздуха, G3 , кгс/ч, подаваемого одним стояком воздушной завесы определяется по таблице 5.1 или по формуле:,(5.