Проверка ранее принятой температуры остаточных газов для дизелей:

Индикаторные параметры рабочего цикла. Теоретическое среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давление для дизелей:

где коэффициент полноты диаграммы принят

Индикаторный КПД для дизелей

Индикаторный удельный расход топлива для дизелей:

Эффективные показатели двигателя. Среднее давление механических потерь

где: средняя скорость поршня предварительно принята

Среднее эффективное давление и механический КПД для дизелей:

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива для дизелей:



Основные параметры цилиндра и двигателя. Литраж двигателя

(47)

Параметры, входящие в формулу, определены в расчете без наддува

Рабочий объем цилиндра

(48)

Параметры, входящие в формулу, определены в расчете без наддува

Диаметр и ход поршня дизеля, как правило, выполняются с отношением хода поршня к диаметру цилиндра . Однако уменьшение для дизеля, так же как и для карбюраторного двигателя, снижает скорость поршня и повышает .В связи с этим целесообразно принять :

Окончательно принимаем D=S= 114 мм.

По окончательно принятым значениям D и S определяются основные параметры и показатели двигателя:

что достаточно близко (ошибка <2%) к ранее принятому значению

Построение индикаторной диаграммы дизеля с наддувом

Масштаб хода поршня - М_s = 2 мм в мм; масштаб давлений - M_p = 0,04 МПа в мм.

Приведенные величины рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания соответственно:

Максимальная высота диаграммы (точки z ¹ и z) и положение точки z по оси абсцисс

Ординаты характерных точек:

Построение политроп сжатия и расширения проводится графическим методом (см. рисунок 1):

а) для луча ОС принимаем угол б = 15^о;



б)

в) используя лучи OD и ОС, строим политропу сжатия, начиная с точки с;

г)

д) используя лучи ОЕ и ОС, строим политропу расширения, начиная с точки z.

Теоретическое среднее индикаторное давление

что очень близко к величине , полученной в тепловом расчете ( - площадь диаграммы acz'zbа).

Скругление индикаторной диаграммы. Учитывая достаточную быстроходность рассчитываемого дизеля и величину наддува, ориентировочно устанавливаются следующие фазы газораспределения:

впуск - начало (точка r¹) за 25° до в.м.т. и окончание (точка а") - 60° после н.м.т.;

впуск - начало (точка b') за 60° до н.м.т. и окончание (точка а') - 25° после в.м.т.

С учетом быстроходности дизеля принимается угол опережения впрыска 20° (точка с ¹) и продолжительность периода задержки воспламенения (точка f).

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения впрыска определяется положение точек b', r ', a', a", c' и f по формуле для перемещения поршня:



где: л - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. Выбор величины л производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы ориентировочно устанавливаем л =0,270.

Результаты расчета ординат точек b', r ', а', а", с' и f приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Результаты расчета

Обозначение точек	Положение точек			Расстояние AX точек от в.м.т., мм
b' r ' a' a" с' f	60о до н.м.т. 25о до в.м.т. 25о после в.м.т. 60о после н.м.т. 20о до в.м.т. (20-8о) до в.м.т.	120 25 25 120 20 12	1,601 0,122 0,122 1,601 0,076 0,038	66 5 5 66 3,1 1,5

Положение точек с" определяют из выражения

Точка лежит на линии ориентировочно вблизи точки z.

Нарастание давления от точки с" до составляет 11,307 - 8,669 = 2,638 МПа или 2,638/10=0,264 МПа/град п.к.в., где 10 - положение точки по оси абсцисс, град.

Соединяя плавными кривыми точки r с а', с' с f и с" и далее с и кривой расширения b' с b" (точка b" располагается между точками b и а) и далее с r ' и r, получаем скругленную индикаторную диаграмму r а' a c' f c" b' b'' r.

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом для дизелей:

(49)

Параметры, входящие в формулу, определены в расчете без наддува

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с, для дизелей:

(50)

Параметры, входящие в формулу, определены в расчете без наддува

Теплота, передаваемая охлаждающей среде, для дизелей:

где: С - коэффициент пропорциональности (для четырехтактных двигателей С = 0,45 ч 0,53); i - число цилиндров; D - диаметр цилиндра, см; m - показатель степени (для четырехтактных двигателей m = 0,6 ч 0,7); n - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1.

Теплота, унесенная с отработавшими газами (в дизеле с наддувом часть теплоты отработавших газов используется в газовой турбине),

Неучтенные потери теплоты

Составляющие теплового баланса представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Составляющие теплового баланса

Составляющие теплового баланса	Дизель с наддувом
	Q, Дж/с	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе	85200	20,1
Теплота, передаваемая охлаждающей среде	52856	19
Теплота, унесенная с отработавшими газами	285866	27,1
Неучтенные потери теплоты	220030	33,8
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом	643952	100

Расчет внешней скоростной характеристики дизеля

На основании теплового расчета, проведенного для режима номинальной мощности, получены следующие параметры, необходимые для расчета и построения внешней скоростной характеристики дизеля:

Эффективная мощность Ne = 92 кВт; частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности n_N = 2200 мин^-1, тактность двигателя ф = 4; литраж V_л = 4,75 л; ход поршня S = 114 мм; теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива = 14,452 кг возд/кг топл.; плотность заряда на впуске = 1,641 кг/м ³; коэффициент избытка воздуха a_N = 1,6; удельный эффективный расход топлива .

Расчетные точки скоростной характеристики. Принимаем: n_min = 500 мин^-1; n_x1 = 1200 мин^-1; далее через каждые 500 мин^-1 и n_N = 2200 мин^-1.

Все расчетные данные заносятся в таблицу 9.



Таблица 9 - Расчетные данные

Частота вращения коленчатого вала, мин-1	Параметры внешней скоростной характеристики
600 1200 1700 2200	97,5 214,7 336,1 446	1330 1465 1529 1522	0,395 0,435 0,454 0,452	3,5 7 10,5 14	0,130 0,172 0,213 0,254	0,525 0,607 0,667 0,706	1768 2044 2246 2378	554 481 430 404	54 103,3 144,5 180,2	1,40 1,44 1,49 1,52	1,035 1,018 0,983 0,938

Мощность в расчетных точках, кВт:

Эффективный крутящий момент, Н·м

Среднее эффективное давление, МПа

Средняя скорость поршня, м/с

Среднее давление механических потерь, МПа

Среднее индикаторное давление, МПа



Индикаторный крутящий момент, Н·м

Удельный эффективный расход топлива для дизелей, г/(кВт·ч)

Часовой расход топлива, кг/ч

Коэффициент избытка воздуха. Принимаем для дизелей:

Соединяя точки и прямой линией, получим значения для всех расчетных точек дизелей с наддувом.

Коэффициент наполнения

По расчетным данным, приведенным в таблице 3, строим внешнюю скоростную характеристику дизелей с наддувом.

Коэффициент приспособляемости для дизелей:



где: определены по скоростным характеристикам.

В данном разделе были проведены основные расчеты:

1) Тепловой расчет - в котором с достаточной степенью точности определили основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверили степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя.

2) Тепловой баланс - в котором установили степень достигнутого совершенства теплоиспользования и наметили пути их уменьшения имевшихся потерь.

3) Расчет внешней скоростной характеристики - в котором показали изменение мощности, крутящего момента, расхода топлива и других параметров от частоты вращения коленчатого вала.



4. Охрана труда и техника безопасности

4.1 Анализ устойчивости работы технических систем при модернизации двигателя

Повседневная деятельность человека потенциально опасна, так как является процессом использования техники, а последнее связано с выработкой, хранением и преобразованием химической, электрической и других видов энергии в условиях воздействия внешней среды. Опасность появляется в результате неконтролируемого выхода энергии, накопленной в оборудовании и материалах, непосредственно в человеке и окружающей среде и сопровождается возникновением происшествий с гибелью людей или ухудшением их здоровья, загрязнением материальных и природных ресурсов. Наличие потенциальной опасности в системе не всегда сопровождается ее негативным воздействием на человека. Для реализации такого воздействия необходимо выполнить три условия: опасность (вредность) реально существует; человек находится в зоне действия опасности; человек не имеет достаточных средств защиты. Под устойчивостью любой технологической системы следует понимать возможность сохранения ею работоспособности при нештатном внешнем воздействии, а также приспособленность системы к восстановлению в случае повреждения. Повышение устойчивости технической системы и объектов достигается за счет проведения организационно-технических мероприятий, которым предшествует всегда исследование устойчивости работы конкретного объекта (анализ отказов технических систем и возможных ошибочных действий обслуживающего персонала), а именно, оценка опасности выхода из строя или разрушения отдельных элементов или всего объекта в целом. Проведем конкретный анализ опасных и вредных факторов, которые могут иметь место при установке турбокомпрессора на двигатель катка ДУ-50. Опасные и вредные производственные факторы (ГОСТ 12.0.003-74) подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические и психофизические.

В нашем случае к вредным для здоровья физическим факторам относятся:

1) повышенная температура воздуха рабочей зоны;

2) повышенные уровни шума и вибрации (вследствие высоких частот вращения вала турбокомпрессора, а также истечения и засасывания воздуха на установке с большими скоростями);

3) запыленность и загазованность рабочей зоны (связано с наличием выхода скоростного потока воздуха из установки на режимах пуска, а также наличия камеры сгорании в которой образуются вредные для здоровья и окружающей среды отработавшие газы);

К химически опасным факторам при работе двигателя относятся:

1) наличие паров топлива (оказывает общетоксическое и раздражающее воздействие на организм человека).

2) наличие масла (есть вероятность возникновения канцерогенного воздействия на организм);

3) наличие отработавших газов (также оказывают общетоксическое и канцерогенное воздействие).

К психофизическим опасным и вредным факторам относятся физические перегрузки (статические и динамические) и нервнопсихические перегрузки (умственное напряжение, перенапряжение анализаторов слуха, зрения и др.).С учетом глубокой степени автоматизации установки, а также автоматизации проведения испытаний на ней, психофизические опасные и вредные факторы сводятся к минимуму, поэтому далее мы их не учитываем.

4.2 Анализ условий труда в лаборатории по испытанию турбокомпрессоров

В помещении, в котором проводятся испытания турбокомпрессоров, должны быть обеспечены такие факторы производственной среды, которые обеспечивают безвредную обстановку для работников (Таблица 1).

Таблица 1 - Карта условий труда на рабочем месте испытания турбокомпрессора.

Наименование производственного фактора, ед. изм.	Норматив ПДК, ПДУ	Фактический уровень производственного фактора	Класс условий труда	Продолжительность %
Температура, Сє	ГОСТ 12.1.005 - 88 21-23 тёплый пер. года 18-20 холодный пер. года	22-25	1	90%
Влажность воздуха, %	ГОСТ 12.1.005 - 88 до 75	75	1	90%
Скорость движения воздуха, м/с	ГОСТ 12.1.005 - 88 0,2	0,3	1	90%
Освещенность, лк - КЕО, %	СанПин 2.2.1/2.1.1.1278-3 200 при общем освещении КЕО, eн 1,2% при боковом освещении	150 при общем освещении КЕО, eн 1,0%	3.1
Вредные химические вещества,	1 класс опасности свинец 0,01 ГОСТ 12.1.007-76	0,015	3.1
Пыль	ГОСТ 12.1.005 - 88 4.0 (от 0,25 до 10мкм) 4,0	4,59	3.1	75%
Вибрация, дБ	ГОСТ 12.1.012 - 91 (общая и локальная 6дБ)	4дБ	2	87%
Шум, дБА	СН 2.2.4/2.1.8.562-96 (до 15дБА)	12 дБА	2	90%
Излучения ионизирующие	СанПиН 2.2.4.1191-03 (ионизирующие в пределах 1,0)	1,0	1
Тяжесть трудового процесса	Р.2.2.2006-05 до 120ккал/час	110ккал/час	1
Напряженность трудового процесса	Р.2.2.2006-05 121-150ккал/час	130ккал/час Включение, выключение установки, замена ГСМ	2	85%



Общая оценка условий труда:

по степени вредности и опасности - 3.1

по степени тяжести - 1

по степени напряженности труда - 2

Анализируя данную таблицу, мы пришли к выводу, испытатель энергетической установки работает во вредных условиях. Предложены мероприятия, позволяющие повысить безопасность труда.

4.3 Электробезопасность, пожаробезопасность в помещении для испытания турбокомпрессоров

При оценке опасности поражения электрическим током следует руководствоваться документами: ГОСТ 12.0.38-82 "ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов"; ГОСТ 12.1.030-81 "ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление" и др.

Всё электрическое оборудование должно быть выполнено в соответствии с "Правилами эксплуатации электроустановок потребителей". Предупреждение электротравм является важной функцией охраны труда, которая на производстве реализуется в виде системы мероприятий, обеспечивающих защиту людей от поражения электрическим током.

В систему этих мероприятий входит:

1) контроль за исправностью электропроводки рабочего оборудования;

2) заземление рабочего оборудования;

3) изоляция токоведущих частей оборудования;

4) ограждение опасных участков в соответствии с ПУЭ.

Взрывоопасные зоны подразделяются на шесть классов. Применительно к нашему случаю подходит класс B-I_a - зоны, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ не образуются с воздухом, а возможны только при авариях или неисправностях. Противопожарная характеристика проектируемого помещения, где производятся испытания турбокомпрессоров представлена в таблице 2

Таблица 2 - Противопожарная характеристика проектируемого помещения

Наименование показателей	Величина показателя
Категория по степени пожарной опасности	В
Степень огнестойкости проектируемого помещения	II
Наименьшая суммарная ширина проходов для эвакуации людей, м	0,9
Расстояние от наиболее удаленного рабочего до эвакуационного выхода, м	4,3
Число пожарных постов	2
Количество огнетушителей	2

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб (ГОСТ 12.1.004-91).

Пожарная безопасность (ГОСТ 12717033-91) - состояние объекта, при котором с установленной вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара и воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей.

В соответствии с ГОСТом 12.1.004-91 вероятность возникновения пожара должна составлять 10^-6 на каждый пожароопасный объект. Для выполнения этого требования с каждым работником проводится инструктаж по ТБ, где знакомятся с правилами пользования первичными средствами пожаротушения (пожарные ведра, топоры, багры, лопаты, ящики с песком, огнетушители), действиями при возникновении пожара и оказания первой медицинской помощи. Применительно к помещению где происходят испытания турбокомпрессоров, предусмотрены средства пожаротушения в обеих комнатах. Это необходимо для того, чтобы человек успел предпринять меры для пожаротушения в любой комнате, которой он находится, до того, как огонь распространится по всей территории лаборатории. Выбор типа и расчет необходимого количества огнетушителей в защищаемом помещении или на объекте следует производить в зависимости от их огнетушащей способности, предельной площади, а также класса пожара горючих веществ и материалов. (ГОСТ 27331-87 Пожарная техника. Классификация пожаров). В связи с присутствием горючих сред, назначаем класс пожара горючих веществ Б 1. Для тушения следует применить закачной порошковый огнетушитель ОП 8 (з). Способность конструкции задерживать распространение огня (пожара) определяется их огнестойкостью - это свойство их сохранять несущую и ограждающую способность в условиях пожара.

4.4 Разработка мероприятий, обеспечивающих безопасность эксплуатации энергетической установки

Проанализировав все возможные опасные и вредные факторы, имеющие место при работе турбокомпрессора, можно сделать вывод о том, что наиболее эффективным мероприятием по повышению безопасности будет удаление рабочего места от испытательной установки. Причем подразумевается полная изоляция рабочего места от двигателя во время проведения испытаний. В этом случае предлагается использовать стенд в специальном боксе, состоящем из двух комнат разделенных между собой стеной. В этой стене имеется дверь и смотровое окно. В ходе испытаний рабочий находится в комнате с дистанционным управлением и имеет возможность визуально наблюдать за ходом испытаний через смотровое окно. Во время испытаний дверь между комнатами должна быть заперта. В этом случае человек защищен от физических и химических опасных факторов. Однако не применять более никаких средств защиты от опасных и вредных факторов нельзя. Это связано с тем, что перед испытаниями и после них, есть необходимость присутствия человека в зоне испытательной установки. В этом случае человек находится в среде с повышенными температурами, запыленностью и загазованностью, а также будет подвержен всем опасным и вредным химическим факторам, перечисленным выше. В связи с этим, рассмотрим меры по обеспечению безопасности человека при работе с энергетической установкой.

4.5 Вентиляция помещения для испытания турбокомпрессоров

В помещении для испытания турбокомпрессоров предусмотренна вытяжная механическая вентиляция из комнаты, где находится установка. Дело в том, что при работе камеры сгорания образуется тепло, передающиеся в окружающую атмосферу и для нормальных условий работы как установки, так и рабочего, недостаточно просто естественной вентиляции. К тому же во время проведения испытаний турбокомпрессора, дверь между комнатами с окном и стендом находится в закрытом состоянии.

4.6 Борьба с шумом при работе двигателя

Шум вредно действует на организм человека и снижает производительность труда. Утомление испытателей из-за сильного шума, возникающего при обтекании воздушным потоком лопаток рабочего колеса, увеличивает число ошибок при работе. Из существующих методов снижения шума при работе двигателя целесообразно применить рациональную планировку.

Интенсивность звука J складывается из прямого звука I_пр, идущего непосредственно от источника, и интенсивности отраженного звука I_отр.

, (1)

А = _срS _пов



где: Р - звуковая мощность звука;

А - эквивалентная площадь поглощения;

_ср - средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью S _пов.

Нет возможности уменьшить интенсивность прямого звука, поэтому остается снижать энергию отраженных волн. Этого можно достичь увеличив эквивалентную площадь поглощения А помещения, путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок. Это мероприятие называется акустической обработкой помещения. Наиболее часто в качестве звукопоглощающей облицовки применяют конструкции в виде слоя однородного пористого материала определенной толщины, укрепленного непосредственно на поверхности ограждения, либо с отнесением от него на некоторое расстояние. Для обивки помещения, в котором будут производиться испытания, мы применим пенополиуретановый поропласт (поролон) толщиной 10 см с коэффициентами поглощения 0,7.

Определим расстояние, на котором величины интенсивности прямого и отраженного звуков равны:

r_гр = _, (2)

принимаем _н= 0,1 - коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещений.

S=LП,

где:L - длина помещения где установлена установка L= 2м;

П - периметр поперечного сечения помещения П = 11м, тогда

r_гр = (м)

Величину снижения шума в помещении (в зоне отраженного звука rr_гр) путем применения звукопоглощающей облицовки определяют в децибелах по формуле:

L_обл = , (3)

где: А ₁ - эквивалентная площадь поглощения помещения до установки облицовки,

А₁ = , где ;

А₂ - эквивалентная площадь поглощения после установки облицовки,

(дБ)

В зоне преобладания прямого звука величина снижения шума за счет акустической обработки оказывается меньше приблизительно в 2-3 раза, чем в зоне преобладания отраженного звука. Величина снижения шума в этом случае составит приблизительно 4 дБ. Установка звукопоглощающих облицовок снижает шум на относительно небольшое количество децибел. Несмотря на такое небольшое снижение, применение облицовок целесообразно по следующим причинам:

1) спектр шума в помещении меняется за счет большой эффективности облицовок на высоких частотах, он делается более глухим и менее раздражающим;

2) становится более заметным шум работы стенда, появляется возможность слухового контроля работы, становится легче разговаривать, улучшается разборчивость речи. При испытании турбокомпрессоров можно также пользоваться средствами индивидуальной защиты от шума: вкладышами и наушниками.

4.7 Охрана окружающей среды. Экологическая безопасность

Под охраной окружающей среды (ГОСТ Р ИСО 14001-98) подразумевается совокупность мероприятий по рациональному использованию, воспроизводству и охране природных ресурсов и предотвращению загрязнения и разрушения окружающей среды. Конечная цель охраны окружающей среды заключается в обеспечении экологической безопасности для существования человека, животного и растительного мира, а также развития хозяйства, экономики, науки и культуры всех народов, населяющих нашу страну.

В связи с тем, что на установке применяется метод сжигания топлива для подвода тепла к рабочему телу, неизбежно образуются вредные для здоровья и окружающей среды отработавшие газы. Для обезвреживания выбросов могут применяются различные методы, которые можно разделить на сорбционные и окислительные. В первом случае токсичные вещества извлекаются твердыми и жидкими поглотителями, а во втором происходит окисление вредных веществ до безвредных соединений (CO и H₂O).

Сорбционный метод подразделяется на:

а) адсорбционные способы - поглотитель (адсорбент) твердый (активированный уголь, пемза, селигакель, окись алюминия). Недостаток: плохо работает при повышенной температуре, мал срок службы адсорбента, высокие затраты на регенерацию поглотителя;

б) абсорбционные (жидкостные) способы: обезвреживание производится на решетчатых, тарельчатых скрубберах, в пенных аппаратах, ловушках и пр. Абсорбенты: вода, едкий натр, известковое молоко и пр.

Окислительный метод - сжигание отходящих газов (открытое пламя), сжигание с применением катализаторов (металлы и их соли на пористых носителях (селикагель, окись алюминия, платина, палладий и др.). Данный метод высоко эффективно (до 97 %) и экономичен (экономия топлива до 60%). Поэтому применим его к нашему случаю. А именно в систему выпуска отработавших газов включим трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Современный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус, внутри которого расположен огнеупорный керамический блок носителя. Керамика пронизана продольными порами - сотами, на поверхность которых нанесен активный каталитический слой из платины, палладия и родия. Благодаря специальной подложке с микрорельефом общая площадь поверхности этого слоя может доходить до 20 тыс. кв. м. Каталитический нейтрализатор располагается в выхлопной системе. Чтобы начался процесс нейтрализации, необходима высокая температура - около 250 градусов. При этом "рабочие" температуры - от 400 до 800 градусов - обеспечивают оптимальные условия для максимальной эффективности.

В данном разделе дипломного проекта были рассмотрены вопросы безопасности и экологичности усовершенствования энергетической установки дорожного катка ДУ - 50 с целью повышения эксплуатационных свойств. В ходе работы над этим разделом был спроектирован план помещения, в котором предусмотрены меры защиты рабочего от опасных и вредных факторов. Был произведен анализ электро - и пожаробезопасности лаборатории, в ходе которого были выбраны вид и количество первичных средств пожаротушения. Произведен анализ условий труда рабочего в помещении (лаборатории по испытанию турбокомпрессоров). Общая оценка условий труда показала, что рабочий - испытатель работает во вредных условиях. С целью повышения безопасности труда предложено применить звукопоглощающую облицовку.



5. Экономическая часть

5.1 Технико-экономическое обоснование диплома

В современной экономике уделяют большое внимание повышению эффективности производства. Добиться же положительных результатов без применения новейших достижений науки и техники невозможно. Поэтому проведение разноплановых научных исследований, создание новой техники и повышение их эффективности является важнейшей составной частью повышения эффективности всего производства.

Потребности в энергетических установках мощностью 60 кВт удовлетворяются в основном двигателями с рабочим объемом V_раб=4 литра значительное место среди которых занимают четырехтактные дизели с числом цилиндров до 4-х. Начатое в 80-х годах серийное производство высокоэффективных турбокомпрессоров (ТКР), имеющих рабочие колеса диаметром менее 50 мм, создало реальные предпосылки для применения турбонаддува на дизелях с указанными рабочими объемами. Работы по наддуву четырехцилиндровых моделей ведутся уже достаточно широко и во многих случаях успешно. Причина этого заключается не только в экономическом аспекте - соотношении стоимостей двигателя и агрегата наддува, но прежде всего в недостаточной изученности особенностей термодинамических и газодинамических процессов, протекающих в таких двигателях. Обоснование принципиальной возможности создания комбинированных дизелей с высокими показателями при числе цилиндров i=4 с современными системами наддува определяет практическую ценность результатов и рекомендаций выполненной работы.

Организация проведения модернизации энергетической установки дорожного катка ДУ-50 (установка турбонаддува) требует капиталовложений.

Массив исходных данных для расчета себестоимости машино-часа работы катка:

5.2 Расчет количества машино-часов работы техники в году

Количество машино-часов работы техники в году, определяется по формуле

(1)

где:T_ф - годовой фонд рабочего времени, дни. Определяется вычитанием из календарного годового фонда времени выходных и праздничных дней, а также перерывов в работе по метеорологическим условиям [5];

T_{со -} продолжительность сезонного обслуживания, дни;

t_см - продолжительность рабочей смены, маш.-ч [5];

k_см - коэффициент сменности [5];

Д_р - простои во всех видах ремонтов и технических обслуживаний, дни маш - ч.

d_n - продолжительность одной перебазировки, дни;

T_об - время работы на объекте, маш. - ч.

Простои во всех видах ремонта и техобслуживания:

(2)

где:d_pi- продолжительность пребывания техники в i- м ремонте или техническом обслуживании, дни;

d_npi - продолжительность ожидания ремонта, доставки в ремонт и обратно, дни. Можно принимать в размере 10 дней для текущего ремонта и 20 дней для капитального ремонта;

d_i - количество i - х ремонтов и технических обслуживаний (ТО) за межремонтный цикл;

T_р - средний ресурс до капитального ремонта (межремонтный цикл), мото-час;

t_отк - среднее время на устранение одного отказа, маш-ч;

T_отк - наработка на отказ, мото-час.

Величины T_отк и t_отк, определяют из расчета надежности или другой нормативно - технической документации. В дипломном проекте соотношение t_отк/T_отк можно принимать в диапазоне 0,04ч0,06.

Продолжительность одной перебазировки машины:

(3)



где:Z_t - среднее расстояние перебазировки, км;

V_ср - средняя скорость переезда, км/ч.

t_пр - средняя продолжительность погрузки и разгрузки перевозимой техники на автотранспорте, маш-ч [5];

d_дм - время демонтажно - монтажных работ, дни.

Значения Z_t принимаются для машин, используемых на строительстве дорог, каналов, трубопроводов в размере 100 км, для всех остальных машин- 25 км. Средняя скорость переезда своим ходом на буксире, трейлере, в кузове бортового автомобиля принимается из нормативно - технической документации согласно [5];

Среднее время пребывания машин на одном строительном объекте (маш. -ч):

(4)

где: П - количество перебазировок машины в год. Зависит от характера объектов строительства, местных условий и других факторов, его ориентировочные значения принимаем [5].

5.3 Определение годовой эксплуатационной производительности

Годовая эксплуатационная производительность машин, производящих однородную продукцию:



(5)

где:в_Э.Ч. - часовая эксплуатационная производительность;

T_Г - количество часов работы техники в году.

Часовая эксплуатационная производительность:

(6)

где в_T.Ч. - часовая техническая производительность принимается по актам приемочных испытаний, ед.прод/маш. - ч;

K_T - коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной [5].

5.4 Расчет годовых текущих издержек потребителя

Годовые текущие издержки потребителя с учетом отчислений на реновацию определяют по формуле:

(7)

где С_м.ч. - себестоимость машино-часа эксплуатации машин. тг./маш.-ч;

T_Г - количество работы техники в году, маш.-ч.

Себестоимость машино-часа эксплуатации машин:

(8)

Рассмотрим определение каждого слагаемого в формуле (8).

Амортизационные отчисления на реновацию:

(9)

где: Н_р - норма амортизационных отчислений на реновацию [5];

K_перв - первоначальная (балансовая) стоимость машины;

(10)

где: Ц - цена техники, которая принимается по прейскурантам оптовых цен или в соответствии с действующими принципами ценообразования;

K_д - коэффициент перехода от цены к балансовой стоимости. Для строительных и дорожных машин, не требующих монтажа, K_д=1,09, для машин требующих монтажа, K_д=1,12.

Затраты на выполнение плановых текущих ремонтов и технических обслуживаний представляют собой сумму двух слагаемых:

(11)

где:S₂' - заработная плата рабочих, занятых техническим обслуживанием и ремонтом;

S₂'' - стоимость запасных частей.



(12)

где: С_р - средняя тарифная ставка рабочего по ремонту машин, тг./ч [5];

K_р - средний районный коэффициент к тарифной сетке (для средней зоны - 1,07, южной - 1,15, в целом по стране - 1,13);

г_р - коэффициент, учитывающий премии ремонтным рабочим (1,3);

a_i-количество текущих i-х ремонтов или ТО за межремонтный цикл;

ф_i - трудоемкость i-ого ТО или ТР;

T_р - средний ресурс до капитального ремонта, который принимается по технической документации или из расчета надежности, или согласно рекомендациям.

Затраты на выполнение капитальных ремонтов:

(13)

где: S₃' - заработная плата рабочих, выполняющих капитальный ремонт машины.

(14)

где: r_кр - трудоемкость капитального ремонта чел. -ч.

(15)



где: С_зчр - расход запасных частей на один капитальный ремонт.

(16)

где K_пер - коэффициент перехода от затрат на зарплату к затратам на запасные части для капитального ремонта. Для строительных и дорожных машин коэффициент равен 1,4ч1,6.

Заработная плата рабочих, управляющих техникой:

(17)

где: k_доп - коэффициент, учитывающий доплаты за работу во вторую и третью смены

;

С_мi - часовая тарифная ставка рабочего i-ого разряда, тг./ч.

Затраты на медицинское и социальное страхование:

(18)

где: K_c - коэффициент, учитывающий обязательное медицинское страхование. Принимаем по действующим нормативам 0,01.

Затраты на имущественное страхование



(19)

где: H_и.с. - норма на имущественное страхование. По действующим нормативам 5%.

Затраты энергоносителей для двигателей внутреннего сгорания:

(20)

где Ц_т - цена топлива р/кг;

W_т - часовой расход топлива, кг/маш.-ч

Затраты на смазочные материалы для техники с приводом от двигателя внутреннего сгорания:

(21)

где: K_ст - коэффициент перехода от затрат на топливо к затратам на смазочные материалы [5]

Затраты на рабочую жидкость:

(22)

где V_г - вместимость гидросистемы, л;

Q_м - объемная масса рабочей жидкости, кг/дм ³ [5];

Ц_мг - оптовая цена рабочей жидкости, тг/кг;

t_м - периодичность замены рабочей жидкости, маш-ч.

Определяется согласно инструкции по эксплуатации машин:

K_д - коэффициент доливок (1,5).

Затраты на замену быстроизнашивающихся частей:

(23)

где Ц_u - цена быстроизнашивающихся частей, р/шт;

T_сл - нормативный срок службы быстроизнашивающихся частей, маш-ч;

n_u - количество одновременно заменяемых быстроизнашивающихся частей.

Затраты при перебазировке своим ходом:

(24)

где d_n - продолжительность одной перебазировки, дн;

S_i - сумма затрат, рассчитанных по десяти статьям формулы;

T_об - время работы на объекте, маш-ч.

- затраты на заработную плату основных производственных рабочих - определяется на основе общей трудоемкости изготовления и средних часовых тарифных ставок:

, (25)



где: - основная заработная плата;

- дополнительная заработная плата;

- отчисления на социальное страхование.

Основная заработная плата:

;

Дополнительная заработная плата:

;

Отчисления в фонд страхования:

;

.

- цеховые расходы. Включают расходы по содержанию цехового персонала и вспомогательных рабочих, занятых на общецеховых работах, расходы на амортизацию, ремонт и т.д.

В укрупненных расчетах можно принять к сумме основной заработной платы производственных рабочих и затрат на содержание и эксплуатацию оборудования:

, (26)



где: - трудоемкость операции на механообрабатывающих и сборочных операциях технологического процесса;

- нормативная себестоимость одного машинного часа эксплуатации оборудования, тг.;

- коэффициент выполнения норм;

- средний коэффициент обслуживания оборудования;

;

.

- общезаводские расходы, состоят из расходов по содержанию заводоуправления, общезаводских хозяйств, служб и т.д.

Общезаводские затраты себестоимости изготовления оборудования определяется в процентном соотношении к сумме основной заработной платы производственных рабочих и затрат на содержание и эксплуатацию оборудования .

.

Полная себестоимость оборудования

Для увеличения мощности двигателя предлагается установка турбокомпрессора марки ТКР-7Н 2А, как самого распространенного в среде дорожно-строительной техники.

Таблица 2 - Стоимость деталей турбокомпрессора ТКР - 7Н 2А

№ п/п	Наименование детали	Стоимость, тг
1	Корпус компрессора 851.30102.00	1725
2	Средний корпус 851.30009.00	1700
3	Корпус турбины 851.30008.10	2700
4	Ротор 851.30005.00 в сборе балансированный	9225
5	Вал ротора 851.30005.00	8050
6	Колесо компрессора 851.30105.00	900
7	Гайка ротора специальная	150
8	Маслоотражатель 851.30117.10	250
9	Диск уплотнения 851.30022.00	600
10	Подшипник 851.30105.10 (все ремонтные размеры)	900
11	Фиксатор 851.30106.00	425
12	Кольцо уплотнения 111.30123.00	200
13	Прокладка металлоасбестовая	200
14	Диск диффузора 851.30115.10	600
15	Венец сопловой 851.30109.00	500
16	Диск конфузора 862.30108.10	500
17	Переходник корпуса компрессора С 11Н на 11Н 3	250
18	Заглушки (комплект)	100
19	Установочные прокладки	750
20	Шпилька (3 шт)	30

Таблица 3 - Смета капитальных вложений на модернизацию энергетической установки катка

№ п/п	Статьи затрат	Сумма затрат, тыс.тг
1	Затраты на оборудование покупное изготовленное в РММ	6,0 8,5
2	Затраты на КИП	10,0
3	Затраты на монтаж оборудования	10,0
4	Затраты на демонтаж оборудования	15,0
5	Выручка от реализации высвобождаемого оборудования	3,0
6	Итого	52,5
7	Непредвиденные расходы	3,5
8	Всего капитальных затрат на модернизацию	56,0



5.5 Расчет цены единицы продукции

Цену единицы продукции можно определить различными методами в зависимости от наличия и полноты информации.

Если известны затраты на эксплуатацию машины, то цена единицы продукции

(29)

где: С_м.ч. - себестоимость машино-часа эксплуатации строительных и дорожных машин, р/маш-ч;

В_Э.Ч. - часовая эксплуатационная производительность, ед.прод./маш-ч;

H_пл - норма плановых и других накоплений к полной себестоимости.

В действующих до 2008 г. сметных расценках плановые накопления принимались H_пл=0,08. С переходом к рынку, а также с учетом не лимитированных и непредвиденных затрат эта величина может измениться в большую сторону. Ее ориентировочные значения 0,15ч0,18. При свободных ценах, уровень которых определяется соотношением спроса и предложения, указанные значения могут рассматриваться только как базовые, как ориентир для предпринимателей и заказчиков. Действительный уровень накоплений при договорных ценах может быть значительно выше.

5.6 Расчет показателей экономической эффективности диплома

Расчет производится по следующим показателям. Чистый дисконтированный доход (с учетом фактора времени (ЧДД)), который определяется по НТ



(30)

где: ,

тогда

(31)

где: dt - коэффициент дисконтирования [6];

R_t - результаты, достигнутые на t - м шаге расчета, тыс.тг;

3_t' - затраты, осуществляемые на том же шаге (без капитальных вложений первого шага) тыс.тг;

K - капитальные вложения (инвестиции) первого шага тыс.тг.

В состав R_t - входят следующие величины:

(32)

где: П_t - чистая прибыль, с учетом вычета налогов, тыс.тг;

A_t - амортизационные отчисления, тыс.тг.

Прирост прибыли при НТ на одну машину

(33)

где: Ц₁ и Ц₂ - оптовая цена единицы техники БТ и НТ, тыс.тг;

С₁ и С₂ - себестоимость единицы техники БТ и НТ, тыс тг.

Индекс доходности

(34)

если ИД>1, то вариант НТ эффективен.

ИД=1,23

1,23>1, вариант НТ эффективен

Срок окупаемости капитальных вложений (период возврата капитальных вложений) T_ок

или (35)

если T_ок<T_{ок уст}, то вариант НТ эффективен.

1<7,6, вариант НТ эффективен.

Лимитная (предельная) цена характеризует максимальную стоимостную оценку НТ и рассчитывается по следующей формуле:

, (36)

где: Ц_б - цена базовой техники;

Э_п - полезный эффект от применения НТ, тыс.тг;

K_э - коэффициент полезного эффекта по цене НТ, равный 0,15

(37)

где: К_п - коэффициент учета роста годовой производительности НТ по сравнению с БТ,

(38)



где: A₁ и A₂ - годовая производительность БТ и НТ;

К_д - коэффициент учета изменения срока службы НТ по сравнению с БТ

(39)

где: T1 и T2 - срок службы БТ и НТ, лет

К сожалению, сложно провести количественные аналогии, в связи с отсутствием предмета сравнения. Стоимость проектируемой модернизации двигателя зависит от типа, применяемого на нем турбокомпрессора и материалов применяемых на нем.

Пытаясь сэкономить на более дешевых турбокомпрессорах можно лишь сузить диапазон измеряемых параметров и их количество, применение других материалов снизит надежность и ресурс двигателя в ущерб качественного и разностороннего анализа рабочих процессов при проведении модернизации. Попытка сэкономить на более дешевой системе турбонаддува лишит производительности при работе катка. В случае применения более дорогих турбокомпрессоров, и дорогих материалов стоимость модернизации увеличивается, однако при этом необходимо экономическое обоснование повышения затрат.

Размещено на Allbest.ru