Содержание к диссертации
Введение
Организационно-технические и технологические основы повышения качества ремонтных работ ДВС на ремонтных предприятиях АПК 9
Анализ причин выхода из строя и потребительского спроса на ремонт ДВС 9
Техническое состояние двигателей Д-240 и производственные мощности ремонтных предприятий 14
Повышение производительности труда, снижение себестоимости и улучшения качества ремонта ДВС 17
Выводы по разделу 18
Теоретические исследования организационно-технологических процессов и разработка модели эффективности использования технологической оснастки при ремонте ДВС 19
Классификация стендов для ремонта ДВС 19
Стенд для диагностики, ремонта и обкатки ДВС 20
Система эргономических показателей стенда для ремонта ДВС... 22
Теоретическое обоснование устойчивости передвижного стенда для ремонта ДВС 25
Влияние эргономических факторов на временные и точностные показатели деятельности человека 30
Биомеханические условия организации труда на рабочем месте, при ремонте ДВС 36
Характеристики трудовой деятельности человека-оператора и его связи с рабочим процессом 41
Выбор и обоснование месторасположения стенда для ремонта двигателей на ремонтных предприятиях 52
Энергосберегающие технологии при мойке деталей и узлов ДВС. 57
2.6. Методы определения количества рабочих и оборудования на участке по ремонту узлов и агрегатов на неспециализированных ремонтных предприятиях 63
2.7. Выводы к разделу 67
3. Методика экспериментальных исследований 69
3.1. Общие положения 69
3.2. Методика определения расположения участка по ремонту ДВС ... 71
.2.1. Методика оценки рационального расположения участка по ремонту агрегатов 74
3.3. Методика определения оптимального положения объекта для исполнителя работ 75
3.3.1. Методика определения объема информации, воспринимаемой исполнителем при разборочно-сборочных работах 76
3.3.2. Определение затрат времени на разборочно-сборочные работы в оптимальной рабочей зоне 78
3.3.3. Методика оценки условий труда слесаря при ремонте ДВС 81
3.4. Методика инженерных расчетов 89
3.4.1. Расчет конструкции стенда 89
3.4.2. Методика расчета показателей безотказности стенда для диагностики, ремонта и обкатки ДВС 91
3.4.3. Методика расчета показателей безотказности стенда для диагностики, ремонта и обкатки ДВС 92
3.5. Методика определения устойчивости стенда при разборочно-сборочных работах 96
3.5.1. Методика определения усилия, затрачиваемого слесарем при разборочно - сборочных работах Д - 240 при использовании стенда для диагностики, ремонта и обкатки ДВС 102
3.6. Методика проведения многофакторных экспериментальных исследований 101
3.7. Выводы к разделу 117
Практическая реализация разработанных методик при ремонте ДВС 116
Проектирование месторасположения участка по ремонту ДВС на ремонтном предприятии 117
Определение оптимального положения двигателя при разборочно-сборочных работах 118
Степень утомляемости проведения разборочно-сборочных работ двигателя Д-240 с применение технологической оснастки 120
Определение устойчивости стенда при разборочно-сборочных работах 121
Технико-экономические показатели использования стенда в производственных условиях 122
Выводы к разделу 123
Технико-экономическое обоснование проведенных исследований и методика инженерного расчета 125
Методы экономической оценки предлагаемого технического решения 125
Технико-экономическое обоснование проведенных исследований 125 Расчет роста производительности труда и эффективности на участке по ремонту агрегатов 136
Расчет экономии материальных потерь и части недополученного общественного продукта на участке по ремонту агрегатов в связи со снижением производственного травматизма вследствие
внедрения эргономических мероприятий 141
Выводы к разделу 143
Общие выводы 144
Список использованной литературы
- Анализ причин выхода из строя и потребительского спроса на ремонт ДВС
- Влияние эргономических факторов на временные и точностные показатели деятельности человека
- Методика определения расположения участка по ремонту ДВС
- Методика расчета показателей безотказности стенда для диагностики, ремонта и обкатки ДВС
Анализ причин выхода из строя и потребительского спроса на ремонт ДВС
Для поддержания в рабочем состоянии машинно-тракторного парка необходимо выполнять мероприятия по техническому обслуживанию и ремонту. Наиболее дорогостоящим и трудоемким при ремонте любой энергетической установки используемой в сельском хозяйстве, является двигатель внутреннего сгорания. Ежегодно обновление парка машин в хозяйствах Оренбургской области в среднем составляет 0,3-3%. Это сказывается на готовности машинно-тракторного парка к выполнению работ. Техническое состояние парка влияет на качество выполненных работ, что в свою очередь ведет к снижению или увеличению затрат.
На 2001-2005 гг. Россельхозакадемией разработана программа фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по проблеме «Развитие научного направления — механика и процессы агроинженерных систем, создание техники и энергетики нового поколения и формирование эффективной инженерно-технической инфраструктуры АПК»
Поэтому основное внимание ученых сосредоточено на разработке современных методов поддержания парка машин в работоспособном состоянии и эффективного использования имеющейся техники, то есть основным обсуждаемым вопросом был вопрос совершенствования технического сервиса и материально-технического обеспечения АПК.
В настоящее время под руководством В.И. Черноиванова ведутся исследования по повышению технического уровня имеющихся машин и ресурсов до уровня новых путем их модернизации при ремонте и организации вторичного рынка подержанной техники [1,2].
Современный ремонт техники чаще всего осуществляется силами сельскохозяйственных предприятий, это связано с низким уровнем развития технического сервиса среди отечественных товаропроизводителей [73,75].
Нами был проведен анкетный опрос среди специалистов и потребителей услуг, предоставляемых ремонтными предприятиями частным и юридическим лицам, в частности сельским товаропроизводителям. Форма анкеты представлена в приложении А.
Проведенный опрос потребителей по сервису ДВС показал (рис 1.1.), что только 69% респондентов регулярно выполняют необходимые операции технического обслуживания и ремонта (ТОР) ДВС, установленного на их транспортном средстве (ТС), 21% не выполняют ТОР и 10% выполняют от случая к случаю.
Как видно из опроса, большая часть респондентов проводят ТОР, это говорит о том, что ДВС является трудоемким и требует тщательного ухода и контроля во время работы и после неё.
На вопрос «Как давно вы ремонтировали двигатель, установленный на вашем транспортном средстве?», респонденты ответили следующим образом (рис. 1.2.). Более трех лет назад двигатель ремонтировали 14% респондентов, более двух лет назад 10%, около года назад 14%, при этом 31% респондентов ремонтировали двигатель в этом году и столько же не ремонтировали с момента приобретения транспортного средства. Можно сделать вывод, что около 31% владельцев транспортных средств потенциальные потребители услуг по ремонту ДВС. Кроме того, данный показатель свидетельствует о том, что потребителями услуг чаще становятся те, кто не выполняет ТОР.
Двигатель, установленный на транспортном средстве ни разу не ремонтировали 18% респондентов, 27% ответили, что ремонтировали один раз, два раза ремонтировали 18% респондентов, 2% три раза и 35% не знают. Как видно из диаграммы, 47% хотя бы раз ремонтировали двигатель установленный на ТС.
На вопрос: «Укажите узел и (или) причину выхода из строя двигателя на Вашем транспортном средстве?» (рис.1.4.). Ответы распределились следующим образом: 31% назвали причиной выход из строя КШМ, 18% назвали причиной поломку ГРМ, 8% назвали причиной выход из строя систему смазки, 18% система охлаждения, 10% система питания и 15% респондентов указали другие причины.
Очевидно, что наиболее, уязвимым узлом ДВС является КШМ, ГРМ и система охлаждения, ремонт этих узлов и деталей двигателя наиболее трудоемок и требует наличия на постах специальной технологической оснастки и оборудования.
При ответе на вопрос: «В случае поломки двигателя на Вашем транспортном средстве, куда Вы обратитесь?» (рис. 1.5.). Респонденты ответили следующим образом: 25% воспользуются услугами автосервиса, 33% обратятся к специалисту, 1% к соседу по гаражу, 41% самостоятельно начнут ремонтировать. Данное распределение говорит о том, что только 25% опрошенных могут позволить себе услуги автосервиса, при этом самостоятельно начинают ремонтировать 41%. Соответственно качество ремонтных работ и показатель надежности восстановленных деталей и узлов в данных случаях будут неодинаковыми.
На вопрос: «Если бы в ближайшее время Вам пришлось менять двигатель на своем автомобиле, то по каким параметрам Вы бы стали его выбирать?» (рис. 1.6.)
Влияние эргономических факторов на временные и точностные показатели деятельности человека
В качестве основных эргономических факторов, оказывающих существенное влияние на показатели деятельности человека в системе человек-машина (ЧМ), обычно принимают следующие [14]: алгоритм работы человека-оператора и степень согласованности данного алгоритма с конструкцией рабочего места; динамику работоспособности человека-оператора; условия обитаемости человека на рабочем месте; уровень подготовки человека для выполнения им заданного вида деятельности.
При оценке влияния указанных факторов на временные показатели деятельности исходят из того, что время выполнения человеком отдельных операций и алгоритма в целом tp можно представить суммой двух составляющих: времени /д, затрачиваемого им на поиск элементов информационного и операционного полей рабочего места, и времени tpi необходимого для выполнения операций и действий в соответствии с алгоритмом без учета времени на поиск отдельных элементов рабочего места и инструмента.
Процедура оценки реализуется последовательно в несколько этапов, число которых соответствует числу учитываемых факторов.
Найдем показатель tpK d,e N), который представляет собой время выполнения задачи специалистом, вычисленное с учетом влияния содержания алгоритма работы и степени его согласованности с конструкцией рабочего места (индекс к), динамики работоспособности (индекс д) и уровня подготовки специалиста (индекс N), условий обитаемости рабочей зоны (индекс 0), в пределах которой реализуется трудовой процесс.
На первом этапе определяется зависимость времени Р, затрачиваемого на выполнение операций, от содержания алгоритма деятельности и степени его соответствия конструкции рабочего места при условии, что работа выполняется человеком-оператором с максимальным уровнем подготовки в комфортных условиях обитаемости и на фазе максимальной работоспособности.
Известно, что общее среднее время поиска элементов tPi зависит от их числа я, числа обращений к ним и степени неупорядоченности L в их размещении на рабочем месте [14], данная зависимость имеет вид / = 0,5л + 1,7и(1,5 -1)[1 + -arctg(2L -1)] , (2.9) п где tpi — среднее время поиска, с.
Время tpi, необходимое для выполнения человеком-оператором заданного алгоритма деятельности, можно определить расчетным путем с помощью структурного метода или экспериментально. Для неалгоритмизированных видов деятельности, не поддающихся дискретизации на отдельные операции и действия, суммарное время tpk) определяется, как правило, экспериментальным путем. В результате выполнения первого этапа либо составляются таблицы времени для различных конструкций рабочего места и выбранных алгоритмов деятельности, либо строятся графики зависимости этого времени для тех же алгоритмов и конструкции рабочих мест при оптимальных условиях деятельности [112,113,114,115,116,117].
На втором этапе определяется зависимость tpd от ранее рассмотренных факторов и динамики работоспособности человека-оператора. А поскольку работоспособность характеризуется временем непрерывной работы человека tHp, то задача этого этапа сводится к определению зависимости Р"д) = /гК О = М п9Ь9 ) (2.10)
При этом предполагается, что деятельность осуществляется подготовленным человеком-оператором в комфортных условиях обитаемости.
Для определения (установления) зависимости (2.10) находят две частные функции, отвечающие наилучшей (L = 0) и наихудшей (L = 1) конструкциям рабочего места соответственно и фиксированному алгоритму деятельности, т. е. при tpk) = minfA +tPi =0,5n + tPi =/0; (2Л1) tf = maxtpi + tpi = 0,5л + 3,4л(1,5 " -1) + tpi = tv fp d) =/2(,Кр рк)) Функциональные зависимости t(p d) от динамики работоспособности при указанных конкретных значениях tpk) определяются путем введения поправочного коэффициента t{K/ ) = K(tH )tlky. Значения этого коэффициентаK(JHp) применительно к различным интервалам операционного времени непрерывной работы могут быть найдены из графика (приложение В, Г), изменения производительности труда человека в течение суток (А=-40...30%).
Время tpK,d) учитывает два фактора: - алгоритм работы человека-оператора и степень его согласованности с конструкцией рабочего места (tpk)); - динамику работы человека-оператора.
На третьем этапе к числу рассмотренных факторов добавляются факторы обитаемости. Так как условия обитаемости изменяются во времени при функционировании системы (7 ), то представляется целесообразным определять характер изменения операционного времени от времени непрерывного функционирования системы.
Методика определения расположения участка по ремонту ДВС
Изучение организации и технологии ремонта двигателей на ремонтном предприятии по картам научной организации труда и изучение маршрутов передвижения ремонтируемых узлов и агрегатов по участкам ремонта и восстановления позволит определить оптимальное место расположения участка по ремонту или стенда на ремонтном предприятии [31].
Исследования и анализ задач, решаемых с применением стенда для ремонта двигателей внутреннего сгорания, позволили сделать вывод, что совершенствование технологической оснастки должно происходить во взаимосвязи с организацией труда на рабочем месте и отвечать требованиям, предъявляемыми эргономикой.
При проведении исследований в области ремонтного производства, рассматривается система «человек-машина», которая предусматривает определенные методы и методики исследований. При проведении исследований предлагается обратить внимание на эргономические показатели предлагаемого стенда для диагностики, ремонта и обкатки ДВС, а также на устойчивость и безопасность проведения ремонтных работ двигателя (объекта), установленного на стенде.
Уровень работоспособности, глубину утомления и их взаимодействие на производительность труда на рабочем месте можно установить двумя способами: - с помощью методов физиологических исследований; - путем количественной оценки элементов, составляющих условия труда.
Уровень работоспособности и производительности труда в зависимости от состояния условий труда может быть рассчитан на основе интегрального показателя тяжести труда, для чего используем методику, разработанную в НИИ труда.
Изучение затрат рабочего времени использования оборудования позволяет выявить все его затраты при выполнении определенной работы поэтому предлагается использовать фотохронометраж, при котором изучают продолжительность времени выполнения отдельных элементов операции и другие категории затрат времени в течение рабочего дня или другого периода.
Методика инженерных расчетов выполнена с использованием ЭВМ в программе АРМ. На рис. 3.1. представлен алгоритм проведения исследований.
Весь процесс исследований условно разделен на три части: исполнитель — рабочий и его характеристики; производственный процесс -представлен технологией и организацией ремонта ДВС на участке по ремонту узлов и агрегатов; стенд для диагностики, ремонта и обкатки ДВС -и определение его основных параметров [38].
При проектировании нового технологического оборудования необходимо выбрать рациональное место расположения участка или стенда на ремонтном предприятии (типовая ремонтная мастерская ТП 816-1-172-89). Основным правилом при компоновке цехов и отделений является соответствие между транспортированием деталей и производственным процессом. Необходимо выяснить какие детали, в какой последовательности движутся по цехам, отделениям или участкам и определить их массу. Для этого выполняем следующие действия: 1. На чертежный лист наносим в масштабе план ремонтной мастерской с расстановкой технологического оборудования на участках и отмечаем откуда и куда поступают изделия при разборке, сборке, ремонте, восстановлении. 2. В виде таблицы 3.1. представляем необходимые расчетные данные; 3. На ось абсцисс проектируем расстояния между участком ремонта узлов и агрегатов и участками ремонта, восстановления и регулировки xj в (мм) и умножаем на массы ремонтируемых изделий Qj, ремонтируемом на данном участке. 4. Точку, к которой тяготеют массы ремонтируемых изделий находим из выражений (2.10), (2.11). 5. По рассчитанным координатам на плане ремонтного предприятия отмечаем место расположения участка по ремонту узлов и агрегатов или расположения стенда для ремонта ДВС. 6. Из числа ближайших к найденной точке участков выбираем место расположения участка или стенда так, чтобы обеспечить энергоснабжением, сжатым воздухом и т.д.
Методика расчета показателей безотказности стенда для диагностики, ремонта и обкатки ДВС
Надежностью называют свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.
Надежность является сложным свойством и формируется такими составляющими как безотказность, долговечность, восстанавливаемость и сохраняемость. Основным здесь является свойство безотказности -способность изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение длительного времени. Потому наиболее важным в обеспечении надежности работы стенда для ремонта ДВС является повышение его безотказности. Безотказность (и другие составляющие свойства надежности) стенда проявляется через случайные величины: наработку до очередного отказа и количество отказов за заданное время.
Исходной оценочной характеристикой безотказности машины и её элементов является безотказная работа Р(Т) или вероятность появления отказа F(T). Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет. Вероятность безотказной работы выражается в долях единицы или в процентах и изменяется от единицы до нуля. (рис. 3.6.). Т.час Например, если P(ti)=0,5, то это означает, что при достижении наработки, равной ti, у 50% машин отказы не возникнут.
Характеристикой обратной безотказности машин является вероятность появления отказа F(T), которая дает представление о количестве отказавших машин или о числе отказов от начала эксплуатации до заданной наработки.
На основе опытной информации получена информация по эксплуатационным отказам механизма подъема и поворота и гидравлической системы стенда (табл. 3.10.)
Для определения устойчивости стенда при проведении разборочно-сборочных работах была спроектирована и собрана установка для измерения массы, координат центра масс и сил, воздействующих на ремонтируемый двигатель. Лабораторный стенд для измерения массы, координат центра масс и сил, воздействующих на объект (рис.3.7.).
Лабораторный стенд работает следующим образом: на крепежной плите 12 поворотной цапфы 11, закрепляют ДВС 23 и проводят разборку или сборку. Сигналы с измерительных датчиков сопротивления 16 наклеенных на стержни 2 и датчиков перегрузок 17, поступают через фильтр 19, тензоусилитель 20, аналого-цифрового преобразователь 21 на ЭВМ 22. При этом для определения положения объекта в пространстве на поворотной цапфе 11 и горизонтальном валу 9 установлены потенциометры 18, определяющие угол положения объекта в пространстве
Для определения координат расположения центра тяжести (т. Р) объекта, пользуемся выражениями
Для определения высоты расположения центра тяжести используем конструктивную особенность стенда и переводим объект ремонта в горизонтальное положение при помощи гидроцилиндра 13 гидравлической системы 14 и согласно формуле (3.21), определяем высоту расположения центра тяжести.
На рис. 3.8. изображена схема и место включения измерительных приборов лабораторного стенда для измерения массы, координат центра масс и сил воздействующих на объект. измерительных устройств.
Применение данного лабораторного стенда позволило смоделировать условий выполнения разборочно - сборочных работ сократить время и повысить точности измеряемых величин в реальном режиме времени [55,56,57].
Методика определения усилия, затрачиваемого слесарем при разборочно — сборочных работах Д — 240 при использовании стенда для диагностики, ремонта и обкатки ДВС
Подавляющее большинство силоизмерительных устройств основано на методе преобразования измеряемой силы в механические напряжения в теле упругого элемента и его деформацию, которые преобразуются в электрический сигнал с помощью тензорезистивных, емкостных, индуктивных, пьезоэлектрических, магнитоупругих, виброчастотных или других типов преобразователей [58].
Усилия, воздействующие на детали машин или механизмов, могут быть как сосредоточенными, так и распределенными по какой-либо поверхности. Различают линейно направленные, вращательные (крутящие моменты), сосредоточенные усилия, распределенные напряжения, возникающие в теле исследуемого объекта.
Диапазон сосредоточенных сил, в измерении которых нуждаются различные отрасли современной науки и техники, чрезвычайно широк. Полный диапазон измеряемых усилий простирается от 10 до 100 Н, то есть составляет Д=10. Создание единых измерительных устройств с подобным диапазоном пока еще недостижимо и приходится применять различные методы измерения, так как даже лучшие из современных силоизмерительных устройств имеют рабочий диапазон практически не более Д=10.
Внутренние напряжения в деталях конструкции лежат в пределах от 15000 МПа. Измерение этих напряжений интересует исследователей прежде всего с точки зрения прочности тех или иных деталей машин. Полный диапазон измерения внутренних напряжений составляет практически Д=150 и не может быть перекрыт единым измерительным устройством, например, с использованием проволочных тензорезисторов. В основе работы тензорезисторов лежит явление тензоэффекта, заключающегося в изменении активного сопротивления проводников при их механической деформации.
