1.4 Вывод. Постановка цели выпускной квалификационной работы
Проведенный анализ физической сущности процесса обкатки ДВС (однозначно подтверждает ее роль как завершающего этапа производства/ремонта и начального этапа эксплуатации. Анализ современных технологий обкатки выявил доминирование трехэтапного подхода (холодная, горячая без нагрузки, горячая под нагрузкой), реализуемого преимущественно на тормозных стендах (ОТС). Однако эти стенды обладают существенными недостатками: высокая стоимость, большие габариты и энергопотребление, необходимость специализированной инфраструктуры, значительные выбросы, узкая специализация под типоразмеры двигателей. Альтернативные бестормозные методы и ускоренные технологии, хотя и направлены на сокращение времени и затрат, часто не обеспечивают должной степени приработки, повышая риск ранних отказов.
Обзор технических средств подтвердил, что существующее оборудование для обкатки обладает фундаментальным недостатком: ограниченной универсальностью. Большинство стендов предназначены для конкретных моделей или узкого диапазона двигателей, требуя сложной переналадки или наличия парка разномарочного оборудования. Это резко снижает гибкость производственных и ремонтных линий, увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты.
Перспективные разработки демонстрируют пути решения этих проблем. Ключевым направлением модернизации является создание стендов, сочетающих повышенную универсальность. За счет регулируемых/подвижных элементов крепления (стойки, адаптеры), модульной конструкции и стандартизированных кронштейнов для быстрой адаптации под широкий спектр двигателей. Внедрение современных решений на базе регулируемых конструкций позволит существенно повысить гибкость производственных процессов, снизить затраты, обеспечить требуемое качество приработки двигателей и минимизировать эксплуатационные риски на начальном этапе их службы.
Нами поставлена цель выпускной квалификационной работы – повышение эффективности обкатки двигателей внутреннего сгорания автомобилей модернизацией стенда КИ-5274.
Нами поставлены задачи выпускной квалификационной работы.
1. Провести анализ технологий и конструкций современных стендов, применяемых для обкатки двигателей внутреннего сгорания автомобилей.
2. Разработать мероприятия по модернизации конструкции стенда КИ-5274 для о обкатки двигателей внутреннего сгорания автомобилей, произвести расчет его параметров. Разработать технологический процесс выполнения обкатки двигателя на модернизированном стенде.
3. Разработать мероприятия по охране труда и природы, противопожарной безопасности при выполнении технологического процесса обкатки двигателя внутреннего сгорания автомобиля на модернизированном стенде КИ-5274М.
4. Провести экономическое обоснование мероприятий, направленных на повышение эффективности обкатки двигателей внутреннего сгорания автомобилей модернизацией стенда КИ-5274.
2 Расчетно-проектный раздел
2.1 Описание конструкции модернизированного стенда для обкатки двигателей
За объект модернизации нами предлагается принять стенд КИ-5274 для обкатки двигателей внутреннего сгорания автомобилей (рисунок 2.1). Недостатками стенда являются устаревшая конструкция рамы с винтовыми опорами, вследствие чего на подготовительно-заключительные работы по установке и выверке двигателя на стенде у оператора уходит много времени. Также недостатком стенда является его низкая универсальность вследствие малой номенклатуры обслуживаемых ДВС.
Рисунок 2.1 Общий вид стенда КИ-5274 для обкатки ДВС
Обоснованные мероприятия по модернизации стенда включают разработку универсальной рамы, обеспечивающей возможность установки на нее двигателей различных типоразмеров за счет внедрения опор, регулируемых по высоте установки, как у стенда К-276-031, а также перемещаемых по пазам рамы стенда в двух направлениях. Таким образом, универсальные опоры имеют 3 степени подвижности и обеспечат высокую универсальность стенду КИ-5274. Кроме этого, для передачи крутящего момента от электродвигателя к маховику обкатываемого ДВС, нами предлагается разработать универсальный карданный вал с фланцем, подходящим к двигателям различных типоразмеров. Общий вид модернизированного стенда КИ-5274 для обкатки двигателей внутреннего сгорания автомобилей представлен на рисунке 2.2. Вместо статичной конструкции предложена рама с подвижными опорами 5, обладающими тремя степенями свободы. Для надежного соединения вала электродвигателя-тормоза 1 с маховиками двигателей разных моделей спроектирован универсальный карданный вал 2.
Рисунок 2.2 Общий вид модернизированного стенда КИ-5274 для обкатки двигателей внутреннего сгорания автомобилей: 1 – электродвигатель; 2 – вал карданный; 3 – продольная направляющая рамы; 4 – поперечная направляющая рамы; 5 – опора подвижная; 6 – гидроцилиндр; 7 – кронштейн; 8 – панель управления стендом
Основу составляет жесткая сварная конструкция, образованная продольными направляющими 3 и поперечными направляющими 4, соединенными кронштейнами. Вдоль продольных направляющих 3 свободно перемещаются подвижные опоры 5. Внутри каждой опоры 5 установлен гидроцилиндр 6, корпус которого надежно зафиксирован. На штоке каждого гидроцилиндра 6 закреплен кронштейн 7, который служит непосредственной точкой крепления к блоку цилиндров обкатываемого двигателя. Положение опор 5 на направляющих фиксируется зажимами после настройки под габариты конкретного двигателя.
Управление гидроцилиндрами 6 осуществляется от внешней станции управления. Эта станция включает гидронасос с электроприводом, фильтры, предохранительный клапан, гидрораспределитель, электрошкаф и систему трубопроводов Подавая рабочую жидкость под давлением в соответствующие полости цилиндров через распределитель, оператор может независимо регулировать высоту каждого кронштейна 7. Это позволяет с высокой точностью выставить установленный на кронштейны двигатель строго соосно с валом электродвигателя-тормоза 1, что критически важно для безопасной и эффективной передачи крутящего момента через карданный вал 2.
Так как подвижные опоры 5 могут перемещаться вдоль продольных направляющих рамы 3, а также регулироваться по высоте с помощью встроенных гидроцилиндров 6, при этом продольные направляющие 3 могут перемещаться вдоль поперечных направляющих рамы 4, то такая конструкция позволяет адаптировать стенд под установку двигателей самых разнообразных типоразмеров – от легковых автомобилей до седельных тягачей. Двигатель с помощью подъемного механизма (кран-балки) устанавливается на кронштейны 7 опор 5 и предварительно фиксируется. Опоры 5 с закрепленным двигателем перемещаются вдоль продольных направляющих 3 для настройки положения по длине рамы и фиксируются зажимами. С помощью гидроцилиндров 6 регулируется высота положения двигателя, обеспечивая его точную соосность с валом электродвигателя-тормоза 1.
Конструкция подвижной опоры представлена на рисунке 2.3. Конструкция включает уголки 1, стойки 3, скрепленные между собой стяжками 2 и плитой 4. В осевое отверстие плиты 4 устанавливаются сухари 5, стягиваемые между собой болтами. Уголками 1 подвижная опора крепится к пазам продольных направляющих рамы стенда.
Рисунок 2.3 Конструкция подвижной опоры: 1 – уголок; 2 – стяжка; 3 – стойка; 4 – плита; 5 – сухарь
Универсальный карданный вал устанавливается между маховиком двигателя и валом электродвигателя. Его фланцевое соединение обеспечивает совместимость с широким спектром ДВС. Он состоит из фланцевой вилки 1, крестовин 2, штока 4, трубчатого вала 4 и вилки с муфтой 5 (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 Универсальный карданный вал: 1 – вилка фланцевая; 2 – крестовина; 3 – шток; 4 – вал трубчатый; 5 – вилка с муфтой
Положительный эффект от внедрения конструкции универсальной рамы с гидроприводом кронштейнов для установки ДВС, а также от внедрения универсального карданного вала заключается в значительном сокращении времени на подготовительно-заключительные работы по установке и выверке двигателя на стенде, расширении номенклатуры обслуживаемых ДВС, а также в снижении доли тяжелого ручного труда на участке. Модернизированный стенд сохраняет свои основные узлы - двигатель-тормоз АКБ-102-4 с весовым механизмом и пультом управления 8, водяной реостат, приборный щиток, бачок для топлива, устройство замера расхода топлива, но получает принципиально новую, универсальную систему базирования двигателя и привода его коленчатого вала.