2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА АВТОМАТНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
2.1 Организация ремонта и проектирование автотормозного отделения
2.1.1 Назначение отделения
Автоматное отделение предназначено для разборки, ремонта, сборки и испытания тормозного оборудования проходящих ремонт тепловозов. Отделение располагается в пролете для выполнения технического обслуживания ТО – 3 и на прилегающих к нему площадях, между электроаппаратным и топливным отделениями. Снятое тормозное оборудование передают на позицию разборки с передаточного пути. Условно отделение подразделяется на участки по ремонту кранов, ремонту компрессоров и ремонту вспомогательного оборудования. На участке по ремонту компрессоров производится их ремонт и испытания.
2.1.2 Режим работы автотормозного отделения и расчет фондов
рабочего времени
Автоматное отделение локомотивного депо Минск работает по односменному режиму:
- 1 смена: c 800 до 2000.
Годовой календарный фонд времени рабочего явочного контингента определяется по формуле [9]:
, ч, (3)
где Дп число полных рабочих дней в году; для 2007 года Д = 246 дней;
tп продолжительность полного рабочего дня, ч; tп = 8 ч;
Дн число предпраздничных дней, не совпадающих с выходными; для 2007 года Дн = 7 дня;
tн продолжительность предпраздничного дня, ч; tн = 7 ч.
ч.
Эффективный годовой фонд времени рабочих списочного контингента
, (4)
где До количество дней отпуска, До = 25 дней;
р коэффициент, учитывающий невыходы на работу по уважительным причинам, принимаем р = 0,95.
ч.
Годовой фонд времени работы оборудования автотормозного отделения
, (5)
где Sоб число смен работы оборудования; для автотормозного отделения принимаем Sоб = 1;
об коэффициент, учитывающий простой оборудования в плановом виде ремонта; принимаем об = 0,98.
ч.
2.1.3 Выбор формы организации производства для автотормозного отделения и расчет такта выпуска из ремонта
Ремонт компрессоров в автоматном отделении локомотивного депо Минск выполняется в прямоточной форме. Основными видами работ выполняемых по компрессору КТ-7 являются:
- разборка компрессора;
- очистка деталей компрессора;
- ремонт составных частей компрессора;
- сборка и испытание компрессора.
Такт выпуска интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определенных наименований, типоразмера и исполнения [9].
Такт выпуска, ч/секция
, (6)
где П – годовой объем выпуска, секция; П = 36 секций;
n – число однотипных сборочных единиц в секции; n = 1.
ч/секция.
Полученное значение такта округляется до величины удобной в оперативном планировании (целого часа или получаса), получаем
= 55 ч/секция.
Корректировка годовой программы ремонта [9], секция
, (7)
где Т' округленное значение такта выпуска.
секций.
Принимается П' = 36 секций.
Ритм выпуска количество изделий или заготовок определенных наименований, типоразмеров и исполнения, выпускаемых в единицу времени. Ритм выпуска [9], секция/ч
, (8)
секция/ч.
Результаты расчетов представлены в таблице 3.
Таблица 3 Корректировка годовой программы ремонта, такта и ритма выпуска автотормозного отделения
| Вид ремонта | ТР – 2, ТР – 3 |
| Скорректированное значение такта выпуска, ч/секция | 55 |
| Скорректированное значение годовой программы ремонта, секция | 36 |
| Скорректированное значение ритма выпуска, секция/ч | 0,02 |
2.1.4 Разработка линейного графика процесса ремонта на ритмичной основе основной продукции автотормозного отделения
Изучив производственный процесс ремонта компрессора, составляем определитель работ (таблица 4) [16,9].
Таблица 4 – Перечень работ ремонта компрессора по циклу ТР – 3
| Наименование работ | Трудоемкость, чел·ч. | Количество рабочих, чел. | Продолжительность работ, ч. | Разряд работ |
| Компрессор КТ-7, снять и разобрать | 4,4 | 2 | 2,2 | 4 |
| Компрессор КТ-7 отремонтировать | 18,9 | 1 | 18,9 | 5 |
| Компрессор КТ-7 собрать, испытать и отрегулировать | 9,5 | 1 | 9,5 | 5 |
| Компрессор КТ-7 поставить | 2,2 | 1 | 2,2 | 4 |
| Итого | 35,0 | 32,8 |
Линейный график ремонта тормозного компрессора КТ-7 представлен на рисунке 5 графической части проекта.
2.1.5 Определение оборотного задела
Задел – запас заготовок или составных частей изделий для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса [9].
Оборотный задел создается в условиях обезличенного ремонта при запаздывании готовности ремонтируемой сборочной единицы на сборку объекта, с которой она была снята в ремонт.
Зi , (9)
где Тр – простой в ремонте тепловоза, ч;
Тм – время от момента снятия тормозного оборудования тепловоза до начала ее монтажа на том же объекте, ч.
Так как время ремонта компрессора КТ-7 не превышает нормы простоя локомотива на ремонте ТР – 3, то для проведения ремонтных работ оборотный задел не требуется.
2.1.6 Расчет трудоемкости производственной программы
Годовая трудоемкость ремонта компрессора КТ-7 [9], чел·ч
qqiПi, (10)
где qi трудоемкость работ по ремонту компрессора КТ-7 по циклу ТР – 3, чел·ч; qi = 29,2 чел·ч.
q= чел·ч.
2.1.7 Определение потребного оборудования для ремонта компрессора КТ-7 автотормозного отделения. Составление ведомости оборудования
Подбор оборудования для ремонта компрессора КТ-7 в автотормозном отделении производим исходя из условия выполнения полного перечня работ при проведении ТР – 3. Для разборки, сборки и промывки деталей компрессора КТ-7 имеются обдувочная камера, ванна для мойки деталей, модернизированный унивесальный стенд для испытания компрессора КТ-7, приспособления различного назначения. Перечень оборудования представлен в таблице 5.
Таблица 5 Перечень оборудования, применяемого при ремонте компрессора КТ-7
| Наименование | Марка | Габаритные размеры, мм | Общая стоимость руб. | Количество |
| Стенд для обкатки компрессоров | А25.09.00-2 | 1630x1000 | 15877395 | 1 |
| Продолжение таблицы 5 | ||||
| Наименование | Марка | Габаритные размеры, мм | Общая стоимость руб. | Количество |
| Стенд для испытания масляного насоса компрессоров | А64.01.00 | 1500x700 | 7896650 | 1 |
| Приспособление для снятия и установки поршневых колец | Ц.В.Д.ПР796.01.00 | 500x290 | 31160 | 2 |
| Съемник муфт компрессоров | ПР1883.01.00 | – | 15200 | 3 |
| Приспособление для опрессовки холодильника компрессора | ПР955.01.00 | – | – | 2 |
| Приспособление для развальцовки трубок секций холодильника | ПР953.01.00 | – | – | 2 |
| Приспособление для снятия и постановки коленчатого вала компрессора | ПР1887.01.00 | – | 72384 | 1 |
| Приспособление для центровки компрессора | ПР1891.01.00 | – | 83464 | 2 |
| Кран консольный | А661.01 | – | 1729905 | 1 |
| Приспособление для центровки зубчатой муфты компрессора | ПР1890.01.00 | – | 354521 | 2 |
| Приспособление для сборки и разборки нагнетательного и всасывающего клапанов компрессора | ПР961.01/02.00 | – | 54585 | 2 |
| Приспособление для опрессовки всасывающих и нагнетательных клапанов компрессора | ПР960.01.00 | – | 88691 | 1 |
| Приспособление для выпрессовки и запрессовки втулок шатунов компрессоров | ПР1885.01.00 | – | 825594 | 1 |
| Приспособление для обжимки поршневых колец компрессоров | ПР1886.01.00 | – | 235488 | 2 |
| Вороток для проворачивания коленчатого вала компрессора | ПР951.01.00 | – | 45668 | 2 |
| Итого | – | 27310705 | 25 |
Количество единиц оборудования по каждому наименованию принимается из условий технологической необходимости и комплектности. Расстановка оборудования представлена в графической части проекта, лист 6.
2.1.8 Расчет работников автотормозного отделения
Явочный контингент рабочих в автотормозном отделении [9], чел.
, (11)
чел.
Списочный контингент рабочих в автотормозном отделении [], чел.
, (12)
чел.
Принимаем Асп = 1 чел.
2.1.9 Определение площади и размеров автотормозного отделения
Площадь автотормозного отделения определяется из условия размещения на ней всего выбранного оборудования с учетом проходов между ним и необходимого пространства для рабочих, а также из принятых строительных стандартов на строительство зданий локомотивных депо.
Принимается ширина автотормозного отделения равной 12 м, длина отделения 12 м, высота до головки подкрановых рельсов принимается 4,0 м, до низа несущей конструкции 6 м.
Площадь автотормозного отделения, м2
Fц = LB, (13)
где L – длина отделения, м ; L= 12 м;
В – ширина отделения, м ; B= 12 м.
Fц = 12·12 = 144 м.
2.1.10 Разработка плана и поперечного разреза отделения
Расположение производственных участков и ремонтных позиций на плане отделения производится последовательно ходу технологического процесса. На плане отделения показаны: кран консольный грузоподъёмностью 1 т., и длиной 5,85 м, номера и шаг колонн равный 6000 мм, длинна и ширина отделения составляет 12000мм, место выполнения поперечного разреза. Номера колонн записываются арабскими цифрами, в кружках снизу вдоль длинны отделения, а пролетов – буквами русского алфавита в кружках вдоль ширины отделения.
На поперечном разрезе отделения указываются:
– самое высокое оборудование;
– крановые средства (с обязательным указанием их грузоподъемности и вылета стрелы);
– ширины пролета;
– высота от пола до низа несущей конструкции (фермы) – 6000 мм, головки подкрановых рельсов – 4000 мм.
Рациональная планировка отделения имеет большое значение для создания наилучших условий выполнения всех трудовых процессов по ремонту тепло возов и их сборочных единиц, а также уменьшения длины транспортных путей.
2.1.11 Расчет расхода энергетических ресурсов
Расчет расхода энергетических ресурсов производим исходя из техноло- гического процесса ремонта тормозного оборудования в автоматном отделении, а также учитывая среднестатистические данные по расходу тепловой энергии на отопление и электроэнергии на освещение.
Расход и стоимость энергоресурсов представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Расходы и стоимости энергоресурсов для выполнения работ по отделению
| Вид энергоресурса | Расход энергоресурса | Стоимость, руб./единица | Стоимость энергоресурсов |
| Электроэнергия, кВт·ч | 4560 | 206,93 | 943600 |
| Сжатый воздух, мі | 85 | 395 | 33575 |
| Тепловая энергия, Гкал | 17,3 | 81086 | 1402788 |
| Итого | 2379963 | ||
2.1.12 Выбор подъемно-транспортного оборудования
Определение количества подъемно-транспортных средств отделения производим с учетом обеспечения:
– полной механизации всех подъемных и транспортных работ;
– обслуживания отдельных рабочих мест индивидуальными подъемными устройствами;
– создания удобной транспортной связи между участками отделения и рабочими местами.
Грузоподъемность подъемно-транспортного оборудования определяем по максимальной массе транспортируемой сборочной единице тепловоза, такой сборочной единицей является компрессор тепловоза, массой 700 кг. Принимаем грузоподъемность выбранного консольного крана – 1т.
2.2 Технико-экономические показатели отделения
2.2.1 Расчет себестоимости ремонта компрессора КТ–7
Затраты на ремонт компрессора КТ–7 тепловозов за год [9]
Стр-з = Зо + Дз + Зд + Ос + М + Пс + Пи – Во + Сэ + Соб + Ао + Пр + Сн + Б, (14)
где Зо – затраты на основную заработную плату производственных рабочих , р.;
Дз – затраты на доплаты и надбавки стимулирующего и компенсационного характера , р.;
Зд – затраты на дополнительную заработную плату производственным рабочим, р.;
Ос – затраты на социальную защиту, р.;
М – затраты на потребляемые материалы, р.;
Пс – затраты на полуфабрикаты собственного изготовления, р.;
Пи – затраты на покупные изделия, р.;
Во – возвратные отходы, р.; принимаем Во = 0;
Сэ – затраты на потребляемые энергоресурсы для технологических целей, р.;
Соб – затраты на эксплуатацию и содержание оборудования, р.;
Ао – затраты на амортизацию оборудования, р.;
ПР – прочие расходы, р.;
Сн – накладные расходы, р.;
Б – потери от брака, р.; принимаем Б = 0;
Затраты на основную заработную плату производственных рабочих [9], р.
, (15)
где – коэффициент, учитывающий вид работ, для ремонта ;
Ая – явочное количество работников участка, выполняющих ремонт компрессора КТ–7, чел.; Ая = 0,62 чел.;
– месячная тарифная ставка 1-го разряда, для локомотивного депо с 1.02.2006 г. с Ι по ΙΙΙ разряд 132978 р., свыше ΙΙΙ разряда – 120609 р.;
– коэффициент, учитывающий премию; для локомотивного депо для слесарей – 0,53;
– средневзвешенный тарифный коэффициент работ (работников) участка.
, (16)
где Рi – объем выполняемых на участке работ по i-му разряду;
– тарифный коэффициент i-го разряда (таблица 7)
Таблица 7 – Значения тарифного коэффициента i – го разряда работ
| Разряд | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Тарифный коэффициент | 1 | 1,16 | 1,35 | 1,57 | 1,73 | 1,9 |
Так как Ая = 0,62 чел., т.е ремонт выполняется одним работником 5-го разряда, принимаем = 1,73.
Зо = 12 ∙ 1,2 ∙ 0,62 ∙ 120609 ∙ (1 + 0,53) ∙ 1,73 = 2850174,4 р.
Доплаты и надбавки к тарифной заработной плате компенсационного характера:
, (17)
где Дi – доплата i–го вида.
Для автоматного отделения локомотивного депо доплаты и надбавки:
– за профессиональное мастерство…………………………..1,8 %
– за вредные условия труда………………………………….0,14 %
– за стаж работы……………………………………………… 2,0 %
Дз = 2850174,4 ∙ (0,0014 + 0,2 + 0,18) = 1087056,5 р.
Дополнительная заработная плата производственных рабочих составляет примерно 10 – 15 % от суммы основной заработной платы, доплат и надбавок компенсационного характера:
Зд = 0,15 (Зо + Дз); (18)
д = 0,15 · (2850174,4 + 1087056,5) = 590584,6 р.
Отчисления на социальную защиту составляют:
Ос = kсн (Зо + Дз + Зд), (19)
где kсн – коэффициент отчислений, на социальную защиту (35 %); kсн = 0,35.
Ос = 0,35 · (2850174,4 + 1087056,5+ 590584,6) = 1584735,4 р.
Затраты на потребляемые материалы.
М ≈ 2 (Зо + Дз + Зд); (20)
М ≈ 2 · (2850174,4 + 1087056,5+ 590584,6) = 9055631 р.
Затраты на полуфабрикаты собственного изготовления:
Пс ≈ 0,04 М; (21)
Пс ≈ 0,04 · 9055631 = 362225,3 р.
Затраты на покупные изделия:
Пи ≈ 0,3 (Зо + Дз + Зд); (22)
Пи ≈ 0,3 · (2850174,4 + 1087056,5+ 590584,6) = 1358344,6 р.
Возвратные отходы принимаем равными нулю Во = 0.
Затраты на потребляемые энергоносители і–го вида:
Сэ = Эі П Ці, (23)
где Эі – расход i–го вида энергоносителя на единицу ремонта;
П – годовой объем i–го вида ремонта продукции участка;
Ці – цена единицы энергоносителя i–го вида.
Расчет сведем в таблицу 8.
Таблица 8 – Расходы и стоимости энергоресурсов для выполнения работ
по отделению
| Вид энергоресурса | Расход энергоресурса | Стоимость, руб./единица | Стоимость энергоресурсов |
| Электроэнергия, кВт·ч | 4560 | 206,93 | 943601 |
| Сжатый воздух, мі | 85 | 395 | 33575 |
| Тепловая энергия, Гкал | 17,3 | 81086 | 1402788 |
| Итого | 2379964 | ||
Расходы на амортизацию оборудования по ремонту компрессора КТ–7 приведены в таблице 9.
Таблица 9 – Затраты на амортизацию оборудования
| Наименование | Количе- ство, ед. | Нормативный процент амортизации | Стоимость оборудова- ния, р. | Сумма амортизационных отчислений, р. |
| Стенд для обкатки компрессоров | 1 | 8,1 | 12700000 | 1028700 |
| Стенд для испытания масляного насоса компрессоров | 1 | 8,1 | 8350000 | 676350 |
| Приспособление для снятия и установки поршневых колец | 1 | 15,3 | 180000 | 27540 |
| Съемник муфт компрессоров | 1 | 18,0 | 118000 | 21240 |
| Приспособление для опрессовки холодильника компрессора | 1 | 16,0 | 170000 | 10200 |
| Приспособление для развальцовки трубок секций холодильника | 1 | 17,5 | 140000 | 24500 |
| Приспособление для снятия и постановки коленчатого вала | 1 | 17,7 | 142000 | 25134 |
| Приспособление для центровки компрессора | 1 | 16,1 | 98000 | 15778 |
| Приспособление для центровки зубчатой муфты компрессора | 1 | 16,1 | 90000 | 14490 |
| Приспособление для сборки и разборки нагнетательного и всасывающего клапанов | 1 | 17,0 | 105000 | 17850 |
| Приспособление для опрессовки всасывающих и нагнетательных клапанов | 1 | 17,5 | 100000 | 17500 |
| Приспособление для выпрессовки и запрессовки втулок шатунов | 1 | 18,2 | 95000 | 17290 |
| Приспособление для обжимки поршневых колец компрессоров | 1 | 15,7 | 115000 | 18055 |
| Вороток для проворачивания коленчатого вала компрессора | 1 | 28,1 | 41000 | 11521 |
| Итого | 22444000 | 1926148 | ||
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования в течение года:
Соб = 0,1∑Вст; (24)
Соб = 0,1 · 22444000 = 2244400 р.
Прочие расходы включают страховой взнос (0,9 %) от (Зо + Дз + Зд).
Пр = 0,009(Зо + Дз + Зд); (25)
Пр = 0,009 · (2850174,4 + 1087056,5+ 590584,6) = 40750,3 р.
Накладные расходы автоматного участка при ремонте компрессоров КТ–7 определяют по формуле:
Сн = Нр(Зо + Дз + Зд), (26)
где Нр – норматив накладных расходов; по материалам локомотивного депо Минск, Нр = 112,4 %.
Сн = 1,124 · (2850174,4 + 1087056,5+ 590584,6) = 5089264,6 р.
Потери от брака принимаем равными Б = 0.
Стр-з = 2850174,4 + 1087056,5+ 590584,6 + 1584735,4 + 9055631 + 362225,3 + + 1358344,6 + 2379964 + 40750,3 + 2244400 + 1926148 + 44929,5 + 5089264,6 = = 18322172,7 р.
Себестоимость ремонта ТР–3 компрессора КТ–7 составит:
; (27)
Стр-з р.
Анализ результатов расчета себестоимости ремонта компрессора КТ–7 приведен в таблице 10.
Таблица 10 – Анализ структуры себестоимости ремонта компрессора КТ–7
| Расходы на ремонт продукции | Величина расходов, р. | В процентах от себе- стоимости |
| Затраты на основную заработную плату производственных рабочих | 2850174,4 | 10,2 |
| Доплаты и надбавки к заработной плате | 1087056,5 | 3,9 |
| Дополнительная заработная плата производственных рабочих | 590584,6 | 2,1 |
| Отчисления на социальную защиту | 1584735 | 5,7 |
| Затраты на потребляемые материалы | 9055631 | 32,3 |
| Затраты на полуфабрикаты | 362225,3 | 1,3 |
| Затраты на покупные изделия | 1358344,6 | 4,9 |
| Стоимость энергоресурсов на технологические цели | 2379964 | 7,7 |
| Прочие расходы | 40750,3 | 0,2 |
| Накладные расходы | 5089264,6 | 18,2 |
| Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования | 2244400 | 7,3 |
| Расходы на амортизацию оборудования | 1926148 | 6,2 |
| Итого | 18322172,7 | 100 |
2.3 Охрана труда
2.3.1 Разработка мероприятий по охране труда
2.3.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов в технологическом процессе автоматного отделения
Согласно выписке из протокола № 739/10 инструментальных замеров факторов производственной среды для аттестации рабочих мест по условиям труда. Рабочее место слесаря по ремонту подвижного состава автоматного отделения локомотивного депо Минск имеет следующие результаты, представленные в таблице 11.
Таблица 11 – Протокол инструментальных замеров
| Наименование критерия | Допустимая норма | Результат замера |
| Шум, дБ | 80 | 83 |
| Инфразвук, дБ | 110 | 89 |
| Углеводороды нефти, мг/м3 | 300 | 291,4 |
| Масла минеральные нефтяные, мг/м3 | 5 | 4,6 |
| Температура, °С | 17-23 | 18 |
| Относительная влажность, % | 15-75 | 69 |
| Скорость движения воздуха, м/с | 0,1-0,4 | 0,1 |
| Искусственное освещение, люкс | 200 | 75 |
Из выше приведенного видно, что освещенность отделения не соответствует норме более чем в два раза.
2.3.1.2 Разработка мероприятий по устранению опасных и вредных
производственных факторов
Одна из актуальных задач улучшения условий труда и обеспечения его безопасности совершенствование системы освещения. Качественное освещение способствует снижению зрительного утомления, повышению производительности труда и предупреждению травматизма.
Особенно важное значение имеет освещение на предприятиях и объектах железнодорожного транспорта, где работы выполняются круглосуточно и в непосредственной близости от подвижного состава. Электрическое освещение производственных помещений на предприятиях железнодорожного транспорта имеет свои особенности и специфические требования, обусловленные функциональным назначением помещений, длительностью искусственного освещения и особенностями зрительной работы. Внедрение новых технологических процессов и оборудования, требований к качеству и точности работ, растущие гигиенические и физиологические требования влияют на совершенствование методики проектирования осветительных установок и на условия их эксплуатации.
Устройство электрического освещения в производственных помещениях требует значительных материальных затрат и усложнения электромонтажных работ. Поэтому на современном производстве большое внимание уделяется экономической и энергетической эффективности осветительных установок. Повышение эффективности их использования достигается применением современных источников света, имеющих более высокую световую отдачу, правильным выбором и рациональным размещением осветительных приборов, повышением точности светотехнических расчетов.
Основные требования к освещению предполагают создание условий труда, снижающих утомление зрения, предотвращающих производственный травматизм и способствующих повышению производительности труда [11].
Осветительные установки должны обеспечивать:
- достаточную яркость рабочей поверхности или (при определенном коэффициенте отражения) ее достаточную освещенность;
- достаточную равномерность распределения яркости или освещенности рабочей поверхности;
- отсутствие глубоких и резких теней на рабочих поверхностях, на полу, в проходах, в междупутьях;
- отсутствие в поле зрения слепящих яркостей;
- постоянство освещенности рабочей поверхности во времени.
Приведенные требования учитываются действующими правилами и нормами, изложенными в СНБ 2. 04. 05 – 98 и отраслевых нормах.
Несоблюдение данных требований при проектировании осветительных установок может привести к снижению видимости объектов различения в результате ослепленности или к зрительной адаптации.
Электрическое освещение, как и все другие электроустановки производственных предприятий, должно удовлетворять требованиям действующих ПУЭ, ПТЭ и ПТБ. Кроме того, специфические особенности работы осветительных установок во взрыво- и пожароопасных зонах определяют ряд особых требований к их проектированию, устройству и эксплуатации.
Разработке светотехнической части проекта должно предшествовать тщательное изучение технологического процесса, размещения производственного оборудования. Здесь необходимо установить роль зрения в выполнении работы, минимальные размеры объектов различения и расстояние от них до глаз работающих, расположение рабочих поверхностей в пространстве, возможность их затенения.
В ходе изучения осветительных условий особое внимание должно быть
уделено наличию движущихся объектов в поле зрения, возможности увеличения контраста объекта различения с фоном, возникновения стробоскопического эффекта, так как это может привести к возникновению травмоопасных ситуаций. Изучение условий воздушной среды освещаемых помещений, конструктивных особенностей и строительных решений помещений, характеристики их взрывопожароопасности позволяет решить вопрос оптимального выбора и расположения осветительных приборов.
По способу размещения светильников в производственных помещениях различают две системы освещения: общего и комбинированного [11,12].
Система общего освещения предназначена для освещения как всего помещения в целом, так и расположенных в помещении рабочих мест и поверхностей. При общем освещении светильники устанавливаются только в верхней зоне помещения (непосредственно на поверхности потолка или подвешиваются к нему, на фермах, иногда на стенах, колоннах). При общем освещении различают два способа размещения светильников – равномерное и локализованное.
Общее равномерное освещение наиболее распространено. Оно устраивается в отделениях и помещениях с равномерно распределенным по площади оборудованием, во вспомогательных помещениях.
Однако в некоторых производственных помещениях возникает необходимость создания более высокой освещенности на отдельных участках. Это можно достигнуть различными способами: более частой установкой светильников, изменением их типа или мощности источников света (ламп), уменьшением высоты установки светильников или комбинацией различных способов. Такая система освещения называется общим локализованным освещением. Преимущества локализованного освещения перед общим равномерным заключаются в уменьшении мощности осветительных установок, возможности создания требуемой направленности светового потока и избегания на рабочих местах теней. Однако локализованное освещение имеет ряд недостатков, обычно большую по сравнению с общим равномерным освещением неравномерность распределения яркостей в поле зрения работающих, усложнение осветительных сетей.
Система комбинированного освещения применяется, как правило, в помещениях, где выполняются тонкие и точные зрительные работы, а также, если необходимо иметь на рабочих местах строго определенное или переменное направление света. При комбинированном освещении в помещениях предусматривается общее освещение, как правило, с равномерным размещением светиль-ников и местное освещение светильниками, установленными на рабочих местах в непосредственной близости от рабочей зоны (на станках, верстаках и т.д.).
В настоящее время в осветительных установках производственных помещений могут применяться различные источники света, которые делятся на две группы газоразрядные лампы и лампы накаливания. Оценка источников света производится по многим показателям, степень значимости каждого из которых для осветительных установок разного назначения не одинакова. Однако чаще всего при выборе тех или иных источников света учитываются следующие характеристики: напряжение сети, В; электрическая мощность ламп, Вт; световой поток ламп, лм; удельная световая отдача, лм/Вт; средний срок службы, ч.
Удельная световая отдача оценивается световым потоком, приходящимся на 1 Вт электрической мощности, а средний срок службы определяется как математическое ожидание времени работы в часах до перегорания.
Кроме указанных показателей имеют значение и другие: влияние на световые и электрические характеристики ламп уровня и колебаний напряжения, влияние температуры воздуха на работу ламп, цветность излучения, стоимость ламп и др.
При выборе источников света для производственных помещений необходимо руководствоваться следующими рекомендациями: предпочтение следует отдавать газоразрядным лампам, как энергетически более экономичным и обладающим большей продолжительностью горения; для уменьшения первоначальных затрат на осветительные установки и расходов на их эксплуатацию по воз-можности следует применять лампы большей мощности, но без ухудшения при
этом качества освещения.
Особенности спектрального состава излучения всех типов газоразрядных ламп обусловливают различное зрительное восприятие окрашенных поверхностей. Некоторые из них обеспечивают точное различение оттенков, но в то же время искажают и придают серовато-зеленый оттенок человеческим лицам. Кроме того, при меньших затратах электроэнергии такие лампы позволяют создать уровни освещенности, необходимые для выполнения точных работ.
Анализ характеристик источников света и особенностей спектров излучения позволяет сделать вывод, что газоразрядные лампы (люминесцентные и ДРЛ) следует применять для освещения основных производственных помещений, где могут выполняться работы средней и высокой точности.
Люминесцентные лампы применяются, в первую очередь, в помещениях с тонкими и напряженными работами, при необходимости правильного различения цветов; во вспомогательных и проходных помещениях, смежных с производственными, где используются аналогичные источники света (вестибюли, коридоры, лестницы, умывальные и туалетные).
При необходимости правильного различения цветов рекомендуется применять люминесцентные лампы типа ЛДЦ, а в остальных случаях лампы типа ЛБ (допускаются лампы ЛД и ЛХБ). Люминесцентные лампы можно применять и в высоких помещениях. Однако при высоте более в 8 м целесообразно использовать светильники с зеркальными отражателями.
Лампы ДРЛ целесообразно применять для общего освещения производственных помещений высотой более 6 м и если по характеру работы не требуется различения окрашенных поверхностей, а также для освещения основных проездов на территории предприятий, требующих повышенной освещенности, и других участков открытых пространств.
Лампы накаливания применяются в основном для освещения проходных и вспомогательных помещений без постоянного пребывания людей, производственных помещений с грубыми работами, для проездов и проходов на территории
предприятия.
При эксплуатации осветительных установок с газоразрядными лампами следует иметь в виду, что им присущ стробоскопический эффект, вызывающий искажение восприятия движущихся предметов.
Правильность решения данного вопроса определяет ход дальнейших этапов проектирования. При определении нормируемых параметров необходимо пользоваться СНБ 2. 04. 05 – 98 и отраслевыми нормами.
Для нахождения нормы освещенности по СНБ 2. 04. 05 – 98 необходимо знать характеристику зрительной работы, которая определяется разрядом, подразряд и систему освещения (общее или комбинированное). Разряд зрительной работы устанавливается по наименьшим размерам объектов различения, а подразряд – по характеристике фона (темный, средний, светлый) и контрасту объекта различения с фоном (малый, средний и большой). Однако на практике иногда затруднительно точно определить эти показатели. Стандарт конкретизирует нормативные требования к освещенности отдельных цехов, отделений, участков и рабочих мест.
Помимо количественных показателей (освещенность в лк) нормируются и качественные (неравномерность распределения освещенности, показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности и др.).
Допустимая неравномерность распределения освещенности, в зоне разме- щения рабочих мест в производственных помещениях должна соответствовать данным, приведенным в таблице 12.
Таблица 12 – Допустимая неравномерность распределения освещенности
| Коэффициент неравномерности распределения освещенности | Разряд зрительной работы | ||
| I – III | IV – VII | VIIIa | |
| - для ламп накаливания - для люминесцентных ламп | 2,0 1,5 | 1,8 | 3,0 |
В создании здоровых и безопасных условий труда в производственных помещениях важное значение имеет нормальная освещенность рабочих мест и объектов труда. В связи с этим правильный выбор типа светильников, их расположения, удобство обслуживания являются важными факторами предупреждения случаев травмирования и некоторых видов профессиональных и общих заболеваний.
Перераспределение светового потока источника света достигается использованием рассеивателей, отражателей, а в ряде случаев – преломляющих оптических систем. В зависимости от материала рассеивателя, профиля, материала поверхности отражателя можно в широких пределах варьировать распределение силы света светильника от равномерного во всех направлениях пространства (шар молочного стекла) до резко выраженного в определенном направлении (зеркальный глубокоизлучатель).
Отражатели в светильниках, предназначенные для перераспределения светового потока источников света, выполняются обычно из металла и могут обладать либо рассеянным отражением (диффузные отражатели), либо направленным отражением (зеркальные отражатели).
Светораспределение светильников с диффузным отражателем, внутренняя поверхность которого покрыта белой эмалью, практически не зависит от формы отражателя. Такие светильники просты в изготовлении, относительно дешевы и нетребовательны к условиям эксплуатации, поэтому они наиболее широко распространены в практике освещения промышленных предприятий.
Основные светотехнические характеристики светильников: светорас-пределение (кривые распределения силы света); КПД; защитный угол.
В основу классификации светильников положено два признака:
- распределение светового потока между нижней и верхней полусферами;
- форма кривой силы света.
По второму признаку светильники могут иметь одну (из семи) типовых кривых силы света: концентрированную (К), глубокую (Г), косинусную (Д), по-луширокую (Л), широкую (Ш), равномерную (М), синусную (С).
При выборе типа светильников по светораспределению необходимо учи-
тывать, что с увеличением высоты подвеса светильников, как правило, следует использовать светильники с более концентрированным светораспределением (ГсР, ГсХР, С, УПД и др.). Это позволит сконцентрировать световой поток в нижней части производственных помещений и обеспечить нормальные условия зрительной работы, повысить экономичность осветительных установок.
Большое значение для ограничения ослепленности, создаваемой светильниками, имеет защитный угол, который определяет меру защиты глаз работающего от воздействия ярких частей источников света.
Наряду со светотехнической классификацией большое значение имеет классификация светильников по степени защиты от воздействия окружающей среды.
Типы светильников:
- по степени защиты от пыли: незащищенные (открытие и перекрытые); пылезащищенные (полностью и частично); пыленепроницаемые (полностью и частично);
- по степени защиты от влаги: незащищенные; брызгозащищенные; струезащищенные; водонепроницаемые; герметичные;
- по способу установки: подвесные; потолочные; настенные; настольные; напольные; встроенные; консольные; ручные и головные.
Для освещения взрыво- и пожароопасных зон производственных помещений депо применяется светильники с различными степенями защиты.
Взрывонепроницаемое исполнение (например, ВЧА, ВЗГ) гарантирует от возникновения взрыва при соприкосновении корпуса светильника с окружающей средой. Данные светильники препятствуют передаче взрыва возникающего внутри светильника, во внешнюю среду.
Условия среды освещаемого помещения влияют на выбор типа светильника. К светильникам, устанавливаемым в помещениях с нормальной средой (сухие и отапливаемые), не предъявляются специальные требования. Во влажных и сырых помещениях светильники должны иметь корпуса из изоляционных
влагостойких материалов.
Открытые светильники, как более дешевые и имеющие более высокий КПД, как правило, должны применяться в тех случаях, когда пыль находится в нижней части помещения и не имеет свойства пригорать к светильникам и не проводит ток.
В общем случае наиболее целесообразный тип светильника выбирается на основе полного технико-экономического сопоставления и анализа различных типов. Основным фактором, определяющим экономичность светильника, является коэффициент использования светового потока η. При заданных определенных условиях он зависит от КПД светильника и от формы его кривой силы света. При прочих равных условиях типовые кривые силы света светильников располагаются в порядке убывания значений коэффициента использования: К-Г-Д-Л-М-Ш-С. Причем разница особенно велика при малых значениях индекса помещений, т.е. для высоких помещений. Это и заставляет выбирать для высоких помещений светильники с кривыми Г и Д. Светильники (ГсР, ГсХР, С, УПД и др.) – подвесные со средней концентрацией светового потока либо уплотненные. Это связано с тем, что по условию технологического процесса ремонта подвижного состава все работы по разборке, сборке и ремонту производятся в нижней части помещения. В эту зону и должен быть направлен световой поток.
В высоких производственных помещениях при оптимальных расстояниях между светильниками в пределах до 10 м наиболее приемлемым с точки зрения обеспечения равномерности горизонтальной освещенности и наибольшего значения освещенности являются светильники с типами кривой распределения силы света Г и Д.
В помещениях меньшей высоты, имеющих светлые потолки и стены, ре-
комендуется применять светильники преимущественно прямого света класса Н и кривой Г. В некоторых производственных помещениях железнодорожных объектов характер зрительных работ требует создания достаточной освещенности, как в горизонтальной так, и произвольно ориентированных наклонных и вертикальных плоскостях. При выборе светораспределения светильников для таких помещений необходимо учитывать, что освещение вертикальных поверхностей улучшается при кривых типа Г и Д и является наиболее благоприятным для кривых М и Л. Для параллельно расположенных рядами вертикальных рабочих поверхностей рекомендуется использовать светильники с кривыми силы света типа М и Л, располагая их по центру между рядами. Это характерно для некоторых производственных помещений в хозяйстве сигнализации и связи.
Светотехнический расчет освещения производственных помещений является комплексной задачей, при решении которой определяется количество светильников, мощность источников света и рациональное расположение светильников, необходимых для создания требуемых осветительных условии. При разработке проекта системы общего освещения выбор расположения светильников, необходимых для создания требуемых осветительных условий, влияет на правильное направление световых потоков на рабочие места, качество освещения, экономичность и удобство в эксплуатации.
Одним из основных расчетных параметров является расчетная высота подвеса светильников h. Расстояние от светильников до перекрытий или затяжки ферм принимается в пределах от 0 (при установке светильников на потолке или заподлицо с фермами) до 1,5 м.
Для общего освещения ряды светильников располагаются с учетом разме- щения рабочих мест. Светильники с лампами накаливания и ДРЛ размещаются по вершинам квадратных или прямоугольных полей. Наибольшая равномерность освещения достигается тогда, когда отношение большей стороны L к меньшей L1 не превышает 1,5.
В помещениях с ферменным перекрытием (тепловозосборочный цех) светильники можно устанавливать на фермах. В таком случае допустимо увеличение отношения L: L1 для сокращения числа продольных рядов светильников. В этом случае светильники можно располагать блоками (по 2 шт.) для снижения коэффициента пульсации, а также, если по расчету требуется слишком большая мощность лампы.
Оптимальным является также шахматное расположение светильников по вершинам ромбических полей с острыми углами при вершинах, близкими к 60°.
Светильники с люминесцентными лампами размещаются рядами. Целесообразней ряды располагать параллельно стенам с окнами или длинной стороне помещения. В этом случае направление света приближается к направлению естественного света. В сумерки можно включать только освещение в глубине помещения.
Расстояние между светильниками или их рядами определяется отношением λ = L : h. При этом могут ставиться условия, при которых для создания требуемой освещенности необходим минимум светового потока ламп, минимум электрической мощности или минимум эксплуатационных затрат, т.е. имеется светотехнически, энергетически и экономически наивыгоднейшее расположение светильников.
С целью обеспечения равномерности освещения вдоль ряда светильников можно удваивать число светильников у краев ряда, либо удваивать число ламп в крайних светильниках ряда. При этом расстояние от конца ряда, на котором необходимо увеличивать освещенность указанными способами, составляет
(0,3 - 0,5) h.
При выборе светильников и размещении их на плане помещения необходимо учитывать также светотехнические параметры, влияющие на ослепленность. Известно, что показатель слепящего действия осветительной установки зависит от высоты подвеса светильников, отношения L : h, светораспределения светильника, защитного угла и характеристик освещаемого помещения.
Уменьшение слепящего действия может быть достигнуто:
- увеличением высоты установки светильников;
- уменьшением яркости светильников путем закрытия источников света светорассеивающими стеклами;
- ограничением силы света в направления, образующих значительные углы с вертикалью, путем применения светильников с достаточным защитным углом;
- уменьшением мощности каждого отдельного светильника за счет соответствующего увеличения их числа, что, однако, связано с удорожанием установки и усложнением ее обслуживания;
- увеличением коэффициентов отражения всех поверхностей, находящихся в поле зрения.
В практике проектирования осветительных установок производственных помещений возможны два характерных случая:
когда по определенным заданным параметрам – норме освещенности, коэффициенту запаса, типу источника света и светильника, высоте их установки и в некоторых случаях по их размещению – необходимо определить число светильников и мощность ламп;
когда требуется определить освещенность, создаваемую осветительной установкой, или по найденному значению светового потока подобрать тип источника света.
Все известные способы расчета осветительных установок, которые могут быть использованы как в том, так и в другом случае, сводятся к двум основным методам. Первый метод – точечный – основан на установлении характера функциональной зависимости
Е = f (I) , (28)
где I – сила света излучателя, кд.
Второй же метод – метод коэффициента использования – основан на уравнении
Еср = f (F), (29)
где F – световой поток излучателя, лм.
Метод коэффициента использования позволяет определить среднюю освещенность, при этом минимальная освещенность оценивается приближенно, без выявления конкретных точек на плане помещения.
В отличие от метода коэффициента использования точечным методом определяют освещенность в конкретных точках. Он позволяет обеспечить минимальную освещенность, которая нормируется согласно СНБ 2. 04. 05 – 98 и отраслевым нормам. Кроме того, данный метод позволяет определять освещенность поверхности не только от прямого света излучателей, но и дополнительную освещенность за счет отражения светового потока.
Общее равномерное освещение производственных помещений может быть рассчитано любым из указанных методов. Однако необходимо иметь в виду, что метод коэффициента использования целесообразно применять в тех случаях, когда расчет ведется на среднюю освещенность, для расчета общего равномерного освещения вспомогательных, бытовых и административных помещений, общего равномерного освещения производственных помещений светильниками, не относящимися к классу прямого света.
Точечный метод является наиболее показательным с точки зрения анализа распределения освещенности по площади помещений. При расчете систем освещения с использованием светильников концентрированного светораспределения точечный метод наиболее приемлем (в больших и высоких цехах), так как в этом случае незначительное изменение расположения светильников может привести к резким провалам освещенности на отдельных участках. Такие места можно выявить только расчетом по точечным методам. Помимо того, необходимо учитывать, что в ряде производственных помещений железнодорожных предприятий имеется возможность затенения рабочих поверхностей, что может привести к травмированию. Применение точечного метода целесообразно также для расчета осветительных установок с повышенной неравномерностью освещенности (локализованного освещения), а также для расчета освещения наклонных и вертикальных поверхностей.
В нашем случае принимаем точечный метод расчета освещения отделения, так как он является более показательным и более точным, а главное при по- мощи этого метода можно избежать провалов освещенности, что в свою очередь снизит риск получения травм.
2.3.1.3 Расчет освещенности автоматного отделения
Так как для освещения отделения применяются люминесцентные лампы, то они могут располагаться либо с разрывами, либо непрерывными рядами. Для нашего случая применяются лампы расположенные в непрерывные ряды. В этом случае освещенность вдоль ряда считается равномерно распределенной. Источник света при этом принимается за непрерывную светящуюся линию и уже отпадает необходимость определения освещенности от каждого светильника в отдельности. Порядок определения относительной освещенности от светящейся полосы (ряда) при этом зависит от положения расчетной точки по отношению к светящейся линии.
Последовательность расчета для светящихся полос следующая:
– определяется высота подвеса светильников над расчетной поверхностью;
– выбирается тип светильников и люминесцентных ламп;
– производится размещение светильников в полосе и полос (рядов) в помещении;
– выбирается положение конкретных точек, и находятся расстояния Р от проекций полос до контрольных точек;
– определяются относительные параметры Р' и L';
– по графикам линейных изолюкс [11] находится относительная освещенность для каждого полуряда;
– рассчитывается плотность светового потока ламп в каждом ряду светильников;
– с учетом длины ряда определяется полный световой поток ламп в каждом ряду;
– с учетом количества светильников в каждом ряду и ламп в каждом светильнике рассчитывается световой поток источника света и подбирается лампа (выбрав тип лампы, можно определить количество светильников или определить действительную освещенность в каждой контрольной точке).
Для общего освещения помещения применяем светильники ЛДОР с люминесцентными лампами. Светильники расположены в три ряда. Высота подвеса двух рядов 2,5 м, а третьего 4 м. Схема расположения светильников и контрольных точек показаны на рисунке 3. Коэффициент запаса К = 1,5, коэффициент дополнительной освещенности μ = 1,15. Подбираем лампу для создания нормируемой освещенности 200 лк.
Определяем относительные параметры Р' и L' для каждого полуряда
и , (30)
где h – высота подвеса светильников, м; h1 – h4 = 2,5 м, h5 – h6 = 4 м;
L – длина полуряда, м; L1,3,5 = 3 м, L2,4,6 = 6 м.
; (31)
. (32)
Рисунок 3 – Расчетная схема общего освещения автоматного отделения
По графикам линейных изолюкс [11] для светильников ЛДОР находим значения относительной освещенности ε1, ε2, ε3, ε4, ε5, ε6.
Весь расчет относительной освещенности ∑ε для контрольных точек А и В сводим в таблицу 13.
Таблица 13 – Расчет относительной освещенности
| Точка | Номер полуряда | h, м | Р, м | Р' | L, м | L' | ε, лк | ∑ε, лк |
А | 1 2 3 4 5 6 | 2,5 2,5 2,5 2,5 4 4 | 1,5 1,5 1,5 1,5 4,5 4,5 | 0,6 0,6 0,6 0,6 1,13 1,13 | 3 6 3 6 3 6 | 1,2 2,4 1,2 2,4 0,75 1,5 | 100 120 100 120 30 45 | 515 |
Продолжение таблицы 13
| Точка | Номер полуряда | h, м | Р, м | Р' | L, м | L' | ε, лк | ∑ε, лк |
В | 1 2 3 4 5 6 | 2,5 2,5 2,5 2,5 4 4 | 4,5 4,5 1,5 1,5 1,5 1,5 | 1,8 1,8 0,6 0,6 0,38 0,38 | 3 6 3 6 3 6 | 1,2 2,4 1,2 2,4 0,75 1,5 | 10 15 100 120 110 130 | 485 |
Рассчитываем плотность светового потока в каждом ряду и для каждой точки
, (33)
лм/м,
лм/м.
Находим световой поток ламп в каждом ряду для каждой точки
, (34)
где Lp – длина светящейся полосы, м; Lp = 9 м.
лм,
лм.
В каждом ряду можно разместить не более 7 светильников (с учетом длины каждого светильника). Так как мы выбрали светильник с двумя лампами то световой поток каждой лампы для каждой точки
, (35)
где nc – число светильников в полосе, светильниках; nc = 7 светильников;
n1 – число ламп в светильнике, лампах; n1 = 2 лампы.
лм,
лм.
По наибольшему полученному значению светового потока подбираем лампу ЛДЦ мощностью 40 Вт со световым потоком 2100 лм, которая с допустимым отклонением обеспечит требуемую освещенность.
Помимо светящихся полос для освещения отделения устанавливаем местное освещение в виде светильников ЛДОР с двумя лампами ЛДЦ мощностью 40 Вт с раздельным включением. Местное освещение устанавливаем над рабочим столом мастера, над верстаком, где производится ремонт мелких деталей,
над сверлильным станком и над обкаточным стендом компрессора, где нормируемый уровень освещенности более высокий по сравнению с остальной частью отделения.
Светящиеся полосы и светильники местного освещения соединяются проводами, подбор марки которых производится исходя из условий выполнения их прокладки (открытая, скрытая). Выбор сечения проводов производится по току нагрузки [13].
План отделения с установкой электрического освещения приведен в графической части проекта (лист 7).
2.4 Исследовательский раздел. Модернизация воздухоснабжения
автоматного отделения
Давление воздуха, подаваемое в сеть депо, составляет 0,6 МПа этого недостаточно, чтобы производить испытание предохранительного клапана главных резервуаров. Согласно требованиям инструкции по ремонту и испытанию тормозного оборудования локомотивов ЦТ/3549 предохранительные клапаны главных резервуаров должны быть отрегулированы на срабатывание на 0,1 МПа выше предельного давления воздуха в главных резервуарах при автоматическом отключении компрессора регулятором давления. На тепловозах ТЭП60 регулятор давления компрессора типа 3РД должен быть отрегулирован на включение 0,75 – 0,85 МПа, а на тепловозе ЧМЭ3 0,75 – 0,9 МПа, требование инструкции ЦТ/3549. Из этого следует, что давление воздуха должно быть не менее 0,95 МПа, такого давления в воздушной сети депо – нет.
Для решения этой проблемы, в данном проекте была разработана установка повышения давления сжатого воздуха.
Установка повышения давления сжатого воздуха будет питаться от сжатого воздуха деповской сети. Основная база – тормозной цилиндр 10" и ЦВД компрессора К2-Лок-1 тепловоза ЧМЭ3, размещенные на общей жесткой раме.
Для испытания после ремонта регулятора давления 3РД или предохранительного клапана типа Э – 216 от питательной магистрали – 22 открываются разобщительные краны – 14, 12, 13, предварительно установив на место клапан – 11. После чего включается пакетник на установке и подается питание постоянного тока напряжением 55 В на электровентили – 5. На панели установки расположены две кнопки № 1 и № 2, кнопка – 1 красного цвета, кнопка 2 – черного цвета.
Нажатием кнопки – 1 подается питание на правый вентиль ВВ – 32, через который поступает воздух на воздухораспределитель песочницы – 1, который открывается и подает сжатый воздух в тормозной цилиндр – 3. Поршень – 2 приходит в действие и передает усилие через шток – 19 на поршень ЦВД – 6. Происходит сжатие воздуха в ЦВД – 6, сжатый воздух идет через обратный клапан – 16 в резервуар – 9 и к клапану – 11. Контролируется давление по манометру – 7. Выпуск воздуха из тормозного цилиндра – 3 производится кнопкой – 2, которая задействует возбудитель песочницы – 24, выпускающей сжатый воздух из тормозного цилиндра – 3 в атмосферу, а пружина – 20 возвращает поршень в крайнее левое положение, в это время полость ЦВД заполняется воздухом от сети через клапан – 16, ход поршней 84 мм. Попеременным нажатием кнопок 1 и 2 производится работа установки.
После необходимой регулировки клапана – 11, краны – 14, 12, 13 закрыть, снять напряжение с вентилей – 5. Открыть кран – 10 и снять давление с резервуара – 9 и снять клапан – 11.
2.4.1 Расчет и разработка чертежей
Как указывалось выше, установка повышения давления сжатого воздуха состоит из двух цилиндров с диаметрами D1 = 254 мм и D2 = 125 мм соответственно [8]. Зная диаметры поршней, находим их площади по формуле:
(36)
где R – радиус поршня, м; R1 = 127 мм, R2 = 62,5 мм;
π – постоянная математическая величина; π = 3,14.
Исходя из выше полученных результатов вычислений, определяем коэффициент соотношения площадей поршней.
к = , (37)
где к – коэффициент соотношения площадей поршней.
к = = 4,13.
Чтобы учесть различные потери (трением поршней о стенки цилиндров и т.п.), заведомо занижаем КПД и принимаем равным 50 %, исходя из выше указанного «мертвым» объёмом и объёмом трубопроводов можно принебречь.
На основании полученного коэффициента отношения поршней, давление в установке можно повысить в два раза, что равняется приблизительно 1,2 МПа.
Так как в системе пневматика при расчете принимаем pv – const.
Рисунок 4 – Принципиальная схема установки
По конструкции давление в полости Р1 равно давлению в полости и составляет 0,6 МПа, следовательно в первоначальный момент сжатия давление в них одинаково. Исходя из вышесказанного, находим объем V2 (без учета трубопроводов) по формуле:
V = Sil, (38)
где l – ход поршня, см; l = 8,4 см.
V2 = 122,7 · 8,4 = 1030 см3.
При полном теплообмене с окружающей средой pv = const – изотермический процесс. Исходя из этого, находим:
P2V2 = 6 · 1030 = 6180 кгс·см.
Находим суммарный объем V3 по формуле:
V3 = V2 + Q, (39)
где Q – объем дополнительного резервуара, см3; Q = 10000 см3.
V3 = 1030 + 10000 = 11030 см3.
Используя полученные выше результаты, находим давление P2 по формуле:
(40)
МПа.
Следовательно, за один ход поршня давление P2 увеличилось на 0,06 МПа.
Для повышения давления с 0,6 МПа до 0,95 МПа необходимо привести в действие установку не менее 6-ти раз.
Дипломный проект 2 1
| 1116537 25200. 00000 Р |
БелГУТ КТ-7. 35.20.000
1 Клапанная коробка РО
Операция 005
Соблюдая технику безопасности, произвести демонтаж компрессора с тепловоза.
Операция 010
Произвести разборку компрессора, с использованием слесарно-монтажного инструмента.
Операция 015
Корпус имеющий сквозные трещины, заварить электродуговой сваркой, холодным способом, железно-медными электродами марки ОЗЧ-1.
Операция 020
Произвести расточку цилиндров при износах, с последующим их хонингованием.
Операция 025
Произвести восстановление посадки подшипников вибродуговой наплавкой под слоем флюса, с последующей обработкой их на станке до размеров, обеспечивающих натяг внутренних колец подшипников в пределах 0,003ч0,056мм.
Дипломный проект 2
| 1116537 25200.00000 Р |
КТ-7. 35.20.000
Операция 030
Овальность и конусность отверстий бобышек поршня под палец более
0,15 мм устранить шабровкой, при этом увеличение диаметра отверстий
допускается не более 0,25 мм.
Операция 035
Расточить клапанную коробку под резьбу М135х1,5 в месте постановки нагнетательного клапана клапанной коробки.
Операция 040
Клапанную коробку поместить в слесарные тиски и нарезать резьбу
М130х1,5 на проход.
Операция 045
Резьбу на втулке и в клапанной коробке тщательно очистить бензином Б-70 (ГОСТ 443−86), обезжирить поверхность ацетоном (ГОСТ 2768−80), а затем нанести один слой клея ГЭН-150 (ГОСТ 2935−82) на резьбу втулки и резьбу корпуса клапанной коробки
Операция 050
Втулку и корпус клапанной коробки с нанесенной пленкой выдержать на воздухе в течении 20 минут.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..5
1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЕМОНТА………………………………………………...6
1.1 Проектирование технологического процесса ремонта компрессора КТ–7….6
1.1.1 Основные неисправности компрессора КТ–7.………………………………6
1.1.2 Составление технологической схемы ремонта компрессора КТ–7.……….9
1.1.3 Разработка технологических документов по ремонту (маршрутной карты, технологической инструкции, карты эскизов)………….…11
1.2 Проектирование специального оборудования для ремонта компрессора
КТ–7…………………………………………………………………………………23
1.2.1 Описание работы разработанного специального оборудования………….23
1.2.2 Расчет и разработка чертежей специального оборудования………………26
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА АВТОТОРМОЗНОГО ОТДЕЛЕНИЯ……………………………………………..28
2.1 Организация ремонта и проектирование автотормозного отделения………28
2.1.1 Назначение отделения………………………………………………………..28
2.1.2 Режим работы отделения и расчет фондов рабочего времени ……………28
2.1.3 Выбор формы организации производства для отделения и расчет такта выпуска из ремонта…………………………………………………………..29
2.1.4 Разработка графика процесса ремонта на ритмичной основе основной продукции и графика загрузки рабочих автотормозного отделения……………………………………………………………………………31
2.1.5 Определение оборотного задела сборочных единиц……………………….31
2
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
Отделение по ремонту автотормозного оборудования
локомотивного депо Минск
Записка
пояснительная
Лит.
Листов
64
БелГУТ Кафедра:″Т иТД″
.1.6 Расчет трудоемкости производственной программы………………………322.1.7 Определение потребного оборудования. Составление ведомости оборудования……………………………………………………………………….32
2.1.8 Расчет работников автотормозного отделения……………………………..34
2.1.9 Определение площади и размеров автотормозного отделения……………34
2.1.10 Расчет расхода энергетических ресурсов………………………………….35
2.1.11 Выбор подъемно-транспортного оборудования…………………………..35
2.1.12 Разработка плана и поперечного разреза автотормозного отделения…...36
2.2 Технико-экономические показатели автотормозного отделения…………...36
2.2.1 Расчет себестоимости ремонта компрессора КТ–7………………………...36
2.3 Охрана труда……………………………………………………………………42
2.3.1 Разработка мероприятий по охране труда…………………………………..42
2.3.1.1 Установление опасных и вредных производственных факторов в технологическом процессе отделения…………………………………………….42
2.3.1.2 Разработка мероприятий по устранению опасных и вредных производственных факторов……………………………………………………….43
2.3.1.3 Расчет освещенности автоматного отделения………………………….…56
2.4 Исследовательский раздел……………………………………………………...60
2.4.1 Расчёт и разработка чертежей ……………………………………………….62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………...65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………….66
1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И
ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕМОНТА
1.1 Проектирование технологического процесса ремонта тормозного
компрессора КТ-7
1.1.1 Основные неисправности тормозного компрессора КТ-7
Перечень наиболее часто встречающихся или возможных неисправностей компрессора КТ-7 и методы их устранения приведены в таблице 1[16].
Таблица 1 – Возможные неисправности и методы их устранения
| Неисправности, внешние проявления и дополнительные признаки | Вероятная при чина неисправностей | Методы устранения |
| Снижение производительности | Излом пружин всасывающих клапанов или ослабление гайки, стягивающей клапан Поломано, погнуто, сработалось седло клапана или наличие на нем нагара Клапанные пластины и седло имеют выработку и пропускают воздух Сломана или ослаблена возвратная пружина, поддерживающая упор всасывающего клапана в верхнем положении, в результате чего упор своей тяжестью давит на пластины и держит их все время в открытом состоянии Пропуск воздуха поршневыми кольцами Пропуск воздуха через всасывающие и нагнетательные клапаны Загрязнение воздушных фильтров | Поставить новые пружины, подтянуть гайку и зашплинтовать Промыть клапаны, очистить седло, протереть пластины Притереть клапанные пластины к седлу, при необходимости заменить отдельные детали. Заменить негодную пружину Заменить кольца Закрепить упорные болты нагнетательных клапанов и болты всасывающих клапанов или заменить клапаны и уплотняющие кольца. Промыть и продуть воздушные фильтры |
Продолжение таблицы 1
| Неисправности, внешние проявления и дополнительные признаки | Вероятная при- чина неисправностей | Методы устранения |
| Повышенный нагрев компрессора | Недостаточный подъем пластин нагнетательных клапанов. Нарушение смазки компрессора из-за неисправности масляного насоса: | Установить номинальный подъем пластин 2,5 – 2,7 мм путем торцовки опорных поверхностей упора |
| Засорение смазочных отверстий к коленчатому валу. Засорение фильтрующей сетки масляного фильтра | Почистить отверстия Промыть сетку и продуть сжатым воздухом. Заменить пружину Промыть холодильник. Устранить утечки, отрегулировать регулятор | |
| Срабатывает предохранительный клапан на холодильнике компрессора: при рабочем режиме при холостом режиме | Малый подъем, заедание или неплотность всасывающего или нагнетательного клапана цилиндра высокого давления Неисправность разгрузочного устройства в клапанной коробке цилиндра высокого давления Неплотность нагнетательного клапана в клапанной коробке цилиндра высокого давления (воздух из главных резервуаров попадает в холодильник) | Отрегулировать подъем пластин клапанов, устранить неплотность или сменить клапана Осмотреть разгрузочное устройство и устранить неплотность Устранить неплотность или заменить нагнетательный клапан |
| Снижение давления масла Выброс масла в нагнетательный трубопровод или через воздушные фильтры | Высокий уровень масла в картере компрессора Износ маслосъемных поршневых колец Замки поршневых колец находятся в одной плоскости | Снизить уровень масла до нормального Заменить кольца Развести замки колец на 120 друг к другу |
| Срабатывает предохранительный клапан на нагнетательном трубопроводе | Неисправность разгрузочного устройства цилиндра высокого давления Неисправен или неправильно отрегулирован регулятор давления | Устранить неисправность Устранить неисправность и отрегулировать регулятор |
| Компрессор не нагнетает сжатый воздух | Излом трубки разгрузочных устройств | Сменить трубку |
Продолжение таблицы 1
| Неисправности, внешние проявления и дополнительные признаки | Вероятная при- чина неисправностей | Методы устранения |
| При включенном регуляторе давления компрессор продолжает нагнетать воздух более рабочего давления и наблюдается повышенный нагрев, особенно при номинальной частоте вращения | Клапанные пластины всасывающих клапанов не отжимаются от седел или отжимаются, но не полностью Клапанные пластины всасывающих клапанов не прижимаются к седлу | Отрегулировать разгрузочные устройства Удлинить шпильки обоймы, сменить уплотнительную прокладку толщиной 1 мм на 2 мм, сделать тоньше шайбу Отрегулировать разгрузочные устройства Укоротить шпильки обоймы или утолщить прокладку под торец крышки стакана |
| При выключенном регуляторе давления компрессор выбрасывает воздух через фильтры и имеет низкую производительность | Седло не прижимает медную прокладку | Поджать клапаны, устранить неплотность |
| При включенном регуляторе наблюдается пропуск воздуха через контрольные отверстия в крышках стаканов всасывающих клапанов | Не садится на седло верхний клапан разгрузочного устройства | Осмотреть, почистить и притереть верхний клапан разгрузочного устройства |
| При включенном регуляторе наблюдается пропуск воздуха через контрольное отверстие в крышках стаканов ЦВД | Нижний цилиндрический клапан во втулке ад обоймой не садится на седло | Осмотреть, прочистить и притереть упор или подложить прокладку под бурт верхней крышки |
| Стук в клапанах | Поломка пластин клапанов. Ослабление клапанных пружин | Заменить неисправные платины Заменить пружины. |
Продолжение таблицы 1
| Неисправности, внешние проявления и дополнительные признаки | Вероятная при- чина неисправностей | Методы устранения |
Вместо всасывающего клапана поставлен в перевернутом положении нагнетательный клапан | Запрещается ставить нагнетательные клапаны вместо всасывающих | |
Стук в подшипниках | Овальность и конусность шатунной шейки коленчатого вала Увеличенный зазор между поршневым пальцем и бобышками поршня или втулкой шатуна Большой зазор между шатунной шейкой коленчатого вала и вкладами головки шатунов | Устранить износ шейки вала путем тщательной шлифовки и полировки Заменить поршневой палец или втулку верхней головки шатуна Отрегулировать зазор прокладками или перезалить вкладыши |
| Стук в приводе компрессора | Ослабление шпонки, закрепляющей привод на валу компрессора Ослабление затяжки болтов в приводе | Заменить шпонку Подтянуть болты или заменить их |
1.1.2 Составление технологической схемы ремонта тормозного
компрессора КТ – 7
Структурная схема технологического процесса ремонта тормозного компрессора КТ – 7 представлена на рисунке 1 и листе 1 графической части проекта.
Предварительная очистка деталей компрессора
Ремонт компрессора
Демонтаж компрессора
Разборка компрессора
Сборка компрессора
Испытание компрессора
Монтаж компрессора на тепловоз
Рисунок 1 – Структурная схема технологического процесса ремонта
компрессора КТ – 7
Так же рассмотрим структурную схему технологического процесса ремонта корпуса клапанной коробки тормозного компрессора КТ – 7.
Структурная схема восстановления корпуса клапанной коробки представлена на рисунке 2.
Снятие клапанной коробки с компрессора
Очистка клапанной коробки
Нарезка резьбы
Расточка клапанной коробки в месте посадки нагнетательного клапана
Очистка резьбы на втулке и в клапанной коробке
Нанесение слоя клея на резьбу втулки и клапанной коробки
Сушка втулки и клапанной коробки
Нагревания клапанной коробки
Установка втулки в клапанную коробку
Сторцевать на станке подголовок втулки с плоскостью клапанной коробки
Расточка втулки под посадку нагнетательного клапана
Рисунок 2 – Структурная схема восстановления
корпуса клапанной коробки
1.1.3 Разработка технологических документов по ремонту
Маршрутная карта является обязательным документом среди различных типов производства. Она включает в себя наименование и содержание всех операций в технологической последовательности разработки, ремонта и сборки деталей, узлов и механизмов [7]. Форму маршрутных карт устанавливает
ГОСТ 3.118 – 82.
Технологическая инструкция выполняется по ГОСТ 31105 – 84. В ней указывается операции по очистке, разборке, дефектации, ремонту, испытанию, даются точные указания по операциям, которые указываются в маршрутной карте.
Карты эскизов выполняются на бланке ГОСТ 31105 – 84. Карта эскизов может разрабатываться для операций, указанных в маршрутной карте. Количество изображений, выполненных элементов деталей, определяется условием обеспечения наглядности изображения поверхности. На карте эскизов указывается данные, необходимые для выполнения технологического процесса, размеры выносимых элементов, предельное отклонение. Эскиз выполняется без соблюдения масштаба [7].
1.2 Проектирование специального оборудования для ремонта
В качестве специального технологического оборудования предлагаю рассмотреть – стенд для обкатки компресса.
Стенд состоит из станины, пульта управления, электродвигателя и механизма перемещения. На станине установлены электродвигатель, механизм перемещения и компрессор. Компрессор устанавливается на верхнюю плиту механизма перемещения, при этом используется определенные отверстия в плите и кронштейны.
Электрическое оборудование стенда представленное на рисунке 2 графической части проекта, установлено внутри пульта. Оно состоит из блока управления трех фазным тиристорным преобразователем, блока тиристоров, блока выпрямителей, магнитного пускателя, панели с приборами и аппаратурой, клемовых реек.
Пуск, остановка и защита электродвигателя от перегрузок осуществляются магнитным пускателем. В качестве источника питания электродвигателя ис-
пользуется трехфазный выпрямитель с нулевым проводом. Входные параметры трехфазного выпрямителя регулируется при помощи блока управления А1056.01.
Техническая характеристика стенда| Напряжение питания, В ……………………………………... | ~ 50 Гц, ~ 380 В |
| Электродвигатель: | |
| тип ………………………………………………………. | П72 с ТМГ-30П |
| мощность, кВт ………………………………………….. | 25 |
| частота вращения, об/мин ……………………………... | 0 – 1500 |
| направление вращения вала …………………………… | правое и левое |
| Пульт управления: | |
| ток максимальный выпрямительный, А ……………… | 120 |
| регулировка напряжения на якоре электродвигателя, В | 0 – 220 |
| Масса стенда, кг …………………………………………….. | 1650 |
Компрессор устанавливается на стенд, снимают незакрепленные клапанные коробки, заливают через сетку с размером ячеек не более 0,45 мм в картер компрессорное масло до верхней риски указателя уровня и соединяют компрессор с двигателем при помощи муфты. Затем вручную прокручивают вал компрессора за якорь двигателя или муфту и убеждаются, что нет заеданий вала, поршней и шатунов. После этого включают электродвигатель так, чтобы скорость вращения вала не превышала 20 об/мин. Это делается для центровки осей компрессора и электродвигателя в горизонтальном положении. Когда соответствие осей будет достигнуто, останавливают электродвигатель и компрессор тщательно закрепляют на болтах.
Холодную обкатку компрессора производят с целью приработки рабочих поверхностей его деталей и проверки их работы при различных режимах представленных в (таблице 2). В данном дипломном проекте разработана схема автоматизации режимов холодной обкатки компрессора КТ-7, которая представ-
лена на листе3 графической части проекта.
Таблица 2 - Режимы обкатки компрессора КТ-7
| № Режима | Частота оборотов коленчатого вала, об/мин. | Продолжительность обкатки, мин. | Примечание |
| 1 | 270 | 30 | На этих режимах компрессор должен работать безостановочно |
| 2 | 400 | 20 | |
| 3 | 600 | 10 | |
| 4 | 850 | 30 |
Принцип автоматического управления работой стенда основывается на взаимодействии двух микросхем К176ИЕ12 и К561ИЕ8. Микросхема К176ИЕ12 работает как генератор импульсов. Импульс создается кварцам с частотой колебаний 32768 Гц. Он содержит делитель частоты следования импульсов с коэффициентом 60, т.е., одной минуты. Этот импульс посылается на микросхему К561ИЕ8 работающая как счетчик импульсов. Сигнал переноса появляется через десять импульсов на выходе С, и используется как входной сигнал для счетчика следующей декады. В счетчике используются сдвигающиеся регистры благодаря этому любой переход в любое состояние сопровождается изменением состояния одного триггера, что исключает появления ложных единиц при переключении. Конструктивно её работа (счетчик) рассчитана на 90 минут после чего происходит сброс и отключение микросхем.
Реле управляющие контактами подключены к схеме таким образом, что бы выдерживалась время обкатки в определенных режимах и получают питания при открытии теристора, своими контактами они подключают определенный резистор настроенный на получение определенной частоты вращения, необходимой для соответствующего режима обкатки.
В случае если в работе компрессора будут обнаружены ненормальный стук, шум пропуск масла в соединениях или другие дефекты, то его останавливают и обнаруженные дефекты устраняют. Начальный выброс масла над поверхностью поршней дефектом не служит. Однако, если в конце обкатки все же
будет обнаружено выбрасывание масла, необходимо компрессор остановить;
цилиндр, в котором происходит выбрасывание масла, снимают и осматривают состояние маслосрезывающего и поршневых колец. Если будет обнаружено, что все кольца имеют в одном и том же месте плохую притирку, нужно измерить диаметр цилиндра в трех точках. Если овальность цилиндра не выходит за пределы норм, то следует несколько сместить ось цилиндра (в сторону, противоположную от мест плохой приработки колец) путем подтягивания гаек и опять пустить компрессор в работу вначале на малом числе оборотов коленчатого вала, а затем на максимальном. Если выброс масла будет продолжаться, надо сменить плохо притертые кольца и обкатку произвести вновь до прекращения выбросов масла. Во время обкатки компрессора необходимо следить по манометру за давлением масла в маслопроводной системе. Величина давления в конце обкатки должна быть не менее 0,15 МПа (при 270 об/мин) и 0,25 МПа (при 850 об/мин). Когда обкатка будет закончена, компрессор останавливают, сливают масло из картера, так как оно в дальнейшем (без регенерации) непригодно для употребления из-за наличия в нем металлической пыли. Затем осматривают рабочую поверхность каждого цилиндра без их съемки. Поверхность цилиндров должна быть чистой, без задиров и рисок. Далее снимают масляный фильтр и осматривают его сетку, а также внутреннюю поверхность картера с целью выявления остатков выплавленного баббита. Обнаруженные остатки баббита укажут на происходивший перегрев шатунных подшипников. В этом случае необходимо устранить дефект в подшипнике, промыть фильтр и внутреннюю поверхность картера керосином и произвести наружный осмотр других деталей. При обнаружении ненормальной работы какой-либо детали ее необходимо снять и устранить дефект. После осмотра и устранения неисправностей масляный фильтр ставят на место, в картер наливают свежее масло и приступают к подготовке компрессора для дальнейших испытаний.
Модернизированный стенд для обкатки компрессора КТ-7 представлен на листе 4 графической части проекта.
Произведем подбор соединительной муфты. Размеры муфты зависят от величины передаваемого вращательного момента. Определим крутящий момент на валу электродвигателя по формуле
(1)
где NЭЛ – мощность на валу электродвигателя, кВт; NЭЛ = 25 кВт;
ЭЛ – угловая скорость электродвигателя, рад/с, определяется по
формуле
(2)
где nЭЛ – частота вращения электродвигателя, об/мин; nЭЛ = 1500 об/мин.
Тогда подставляя численные значения, получаем
об/мин,
Согласно рекомендациям [4] ставим упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП ГОСТ 21424 – 93 с номинальным крутящим моментом 180 Нм.
Дипломный проект 4
| 1116537 25200.00000 Р |
КТ-7. 35.20.000
Операция 080
Выработку между поверхностями корпуса и крышки масленого насоса устранить путём притирки этих поверхностей по плите, с применением наждачного порошка.
Операция 085
Задиры на шейках вала, устранить шлифовкой на станке. Уменьшение диаметра шеек допускается не более чем, на 0,8 мм; при этом обе шейки должны иметь одинаковый диаметр.
Операция 090
При износе резьбы или при наличии сорванных ниток, разрешается производить восстановление резьбы путём наплавки и нарезки новой.
Операция 095
Используя слесарно-монтажный инструмент произвести сборку компрессора.
Операция 100
Соблюдая технику безопасности произвести монтаж компрессора на тепловоз.
Дипломный проект 3
| 1116537 25200.00000 Р |
КТ-7. 35.20.000
Операция 055
До установки втулки и корпуса клапанной коробки нагреть в сушильном шкафу до температуры 130 С. Затем втулку и корпус клапанной коробки выдержать при этой температуре в течении 35 минут. Ввернуть за подголовок втулку (рисунок 14) в корпус клапанной коробки и дать остыть до температуры окружающего воздуха (20 С).
Операция 060
Сторцевать на шлифовальном станке подголовок втулки заподлицо с плоскостью корпуса клапанной коробки. Чистота обработанной поверхности должна быть 6 .
Операция 065
Расточить втулку под посадку нагнетательного клапана соблюдая
соосность с отверстием Ш12
Операция 070
Сквозные трещины в крышках холодильника заварить электродуговой сваркой холодным способом.
Операция 075
Трещины на лопатках вентилятора заварить если они не доходят на 20 мм до края лопастей. Перед заваркой концы трещин должны быть засверлены сверлом Ш 2 мм.