Проект модернизации автомобиля-сортиментовоза на шасси КАМАЗ 65225 с целью расширения технологических возможностей

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Министерство образование и науки Российской Федерации

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Факультет Автодорожный

Направление 190600.62

Кафедра АТМ

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

на соискание степени бакалавра

На тему

Проект модернизации автомобиля-сортиментовоза на шасси КАМАЗ 65225 с целью расширения технологических возможностей

Студент Кожин В.А.

Руководитель Щёткин Р.В.

Пермь 2015 г.



Аннотация

Целью ВКР является обоснование внедрения на предприятие лесозаготовительной отрасли автомобиля-сортиментовоза КАМАЗ 65225 с расширенными технологическими возможностями. Расширение возможностей производится путём установки на задний свес автомобиля - сортиментовоза гидроманипулятора ОМТЛ-97.

Основные задачи работы:

Расчёт распределения нагрузок на оси автомобиля с гидроманипулятором.

Расчёт устойчивости автомобиля в рабочем положении, расчёт прочности лонжеронов рамы автомобиля.

Определение экономического эффекта применения новой техники, определение срока окупаемости НТ.

Основная проблема работы: снижение себестоимости продукции путём сочетания машиной операций транспортирования и ведения погрузочно-разгрузочных работ.

Недостатком модернизации является снижение грузоподъёмности автомобиля-сортиментовоза, вследствие изменения допустимой минимальной загрузки управляемой оси автомобиля.

ВКР содержит 40 страниц текста, рисунков - 5, таблиц - 3, формул - 15, использованных источников - 10, графическая часть - 6 листов формата А1.



Введение

Экономическая обстановка вынуждает предприятия лесозаготовительной отрасли переходить от специальных транспортных средств к универсальным.

Одним из направлений является унификация полуприцепного сортиментовоза, опорная площадка полуприцепа устанавливается на седло любого тягача. Один тягач в данном случае, возможно комбинировать с различными полуприцепами (трал-тяжеловоз, полуприцеп-самосвал, полуприцеп-сортиментовоз).

Другое направление создания универсальной техники лесозаготовительной отрасли - установка на автомобиль-сортиментовоз гидроманипулятора.

Данное решение улучшает экономические показатели (отсутствие автономного погрузчика), снижает себестоимость продукции.

Возможна установка гидроманипулятора за кабину автомобиля впереди сортиментовозной площадки, преимуществом решения является оптимальное распределение нагрузки через переднюю ось и заднюю тележку автомобиля. Основной недостаток схемы - запрет работы манипулятора над кабиной автомобиля, что сильно ограничивает угол поворота гидроманипулятора.

Установка гидроманипулятора на задний свес автомобиля позволяет производить загрузку тягача и прицепа сортиментовоза. Основной недостаток - утяжеление заднего свеса автомобиля, снижение загрузки передней оси автомобиля, вследствие чего устанавливается ограничение загрузки сортиментовозной площадки.



Обзорная часть

Наиболее предпочтительна модернизация сортиментовоза на базе автомобильного шасси

Первый рассмотренный вариант модернизации - сортиментовоз МАЗ 631705 (см. Рисунок 1)

Полноприводный автомобиль, мощностью двигателя 405 л.с., ошиновка односкатная.

Автомобили МАЗ широко распространены. На базовое шасси устанавливается различное рабочее оборудование, существует множество вариантов исполнения базового шасси для конкретных условий эксплуатации.

Доступность запасных частей, простота обслуживания являются привлекательными для потенциальных клиентов.

Широкое использование автомобилей МАЗ - показатель качества и надёжности, соответствие экологическим стандартам Евро - 4, Евро - 5. Допустимое значение шума обеспечивает комфортные условия работы водителя.

Недостатком является малый гарантийный пробег 60 тыс. км, дороговизна гарантийного обслуживания.

Рисунок 1 - Сортиментовоз на базе МАЗ 631705

Второй вариант - автомобиль-сортиментовоз на базе КАМАЗ 65225 (Рисунок 2)

Возможен вариант установки гидроманипулятора за кабиной автомобиля, впереди сортиментовозной площадки. Данное решение позволяет оптимально распределить нагрузку на управляемые колёса автомобиля.

Для сохранения длины сортиментовозной площадки необходимо удлинение рамы автомобиля, а так же изменение мест крепления навесного оборудования. Удлинение в данном случае подразумевает изменение колёсной базы автомобиля, возникает необходимость в изменении конструкции привода колёс задней тележки.

Шасси КАМАЗ обеспечивает высокую ремонтопригодность, доступность запасных частей, относительную дешевизну по сравнению с зарубежными аналогами.

Рисунок 2 - Автомобиль-сортиментовоз на базе КАМАЗ 65225

Третий вариант - установка на задний свес сортиментовоза КАМАЗ 65225 гидроманипулятора. Удлинение рамы автомобиля необходимо произвести позади задней тележки. Данное решение позволяет установить сортиментовозную площадку на штатные крепления (без уменьшения длины площадки), в передней части автомобиля изменений в конструкции не производится. Преимуществом манипулятора на заднем свесе автомобиля является возможность загрузки тягача и прицепа (см. Рисунок 3)



Рисунок 3 - Кинематическая схема работы гидроманипулятора

Разновидности гидроманипуляторов:

1. Epsilon Palfinger M100L (см. Рисунок 4)

Максимальный вылет стрелы составляет - 7,5 м

Грузоподъёмность на максимальном вылете - 0,96 т.

Грузовой момент - 7,2 т·м

Масса манипулятора - 1930 кг

Вылет аутригеров - 3810 мм

Угол поворота стрелы в горизонтальной плоскости - 425°

Привод поворота стрелы - гидравлический, реечный

Стоимость гидроманипулятора - 1500 тыс. руб.

Гидроманипулятор создан для эксплуатации в условиях умеренного климата. Комфорт оператора обеспечивается регулируемым креслом с подогревом и эргономичным расположением органов управления. Наличие в кабине оператора автономного обогревателя.

Рисунок 4 - Гидроманипуляторная установка Epsilon Palfinger M100L

2. Гидроманипулятор ОМТЛ - 97 (см. Рисунок 5)

Аналог импортного гидроманипулятора. Предназначен для лесохозяйственной отрасли, проведения погрузочно - разгрузочных, сортировочных работ. Схема складывания манипулятора продольная, относительно автомобиля. Возможны варианты установки на автомобильное шасси, а так же установка на спецшасси.

Эксплуатация манипулятора предназначена в районе с умеренным климатом, температурный диапазон от -45° до +40°С.

Предназначение гидроманипулятора - лесная промышленность, использовать приспособления исключительно для операций переработки леса.

Рисунок 5 - Гидроманипулятор ОМТЛ-97

Обоснование выбора темы модернизации сортиментовоза:

1) Минимум экономических вложений

2) Минимальное изменение конструкции сортиментовоза

3) Дешевизна обслуживания, доступность запасных частей

В качестве базового шасси выбран полноприводный автомобиль КАМАЗ 65225, шасси обеспечивает высокую ремонтопригодность, доступность запасных частей, относительную дешевизну по сравнению с зарубежными аналогами.

Двускатная ошиновка колёс обеспечивает высокую допустимую загрузку автомобиля, улучшает устойчивость, снижает давление на дорожное полотно.

Мощность двигателя (400л.с.) обеспечивает необходимую производительность насоса тяжёлого гидроманипулятора.

Отечественный манипулятор привлекателен низкой стоимостью, так и стоимостью обслуживания. Выбор манипулятора ОМТЛ - 97.

Установка гидроманипулятора на задний свес автомобиля (см. Рисунок 3)



Оглавление

• 1. Краткая техническая характеристика
• Расчёт реакций опор, снаряжённой, полной массы грузоподъёмной машины
• Расчёт устойчивости автомобиля в рабочем состоянии
• Расчёт отбора мощности
• Надстройка надрамника
• 2. Экономическая часть
• Расчёт годовой производительности НТ (КАМАЗ 65225)
• Расчёт годовых эксплуатационных затрат для НТ
• Затраты на амортизационные отчисления НТ
• Затраты на выполнение ремонта
• Затраты на заработную плату рабочих
• Затраты на энергоносители
• Затраты на смазочные материалы
• Затраты на гидравлическую жидкость
• Расчёт годовых эксплуатационных затрат для БТ (МАЗ 631705)
• Затраты на амортизационные отчисления БТ
• Затраты на выполнение ремонта
• Затраты на заработную плату рабочих
• Затраты на энергоносители
• Затраты на смазочные материалы
• Затраты на гидравлическую жидкость
• Расчёт размера капитальных вложений для и НТ
• Расчёт годового экономического эффекта применения НТ
• Расчёт срока окупаемости капитальных вложений в НТ

3. Безопасность жизнедеятельности

Характеристика объекта, требования к оператору установки

Мероприятия по пожарной безопасности на объекте

Правила хранения ГСМ

4. Безопасность жизнедеятельности

Характеристика объекта, требования к оператору установки

Мероприятия по пожарной безопасности на объекте

Правила хранения ГСМ

1. Краткая техническая характеристика

Таблица 1

Техническая характеристика сортиментовоза на базе шасси КАМАЗ 65225

Наименование	Ед. изм.	Обозначение	Величина
Снаряжённая масса	кг	Mm	13675
Нагрузка через переднюю ось	кг	Pa	5505
Нагрузка через заднюю тележку	кг	Pb	8170
Грузоподъёмность (включая экипаж 150 кг)	кг		19750
Допустимая полная масса	кг	[Mn]	33500
Нагрузка через переднюю ось	кг	[RАП]	7500
Нагрузка через заднюю тележку	кг	[RБП]	26000
Допустимая полная масса буксируемого прицепа	кг		30000
Двигатель	-	Камаз 740.63-400
Мощность	л.с.		400
Максимальный крутящий момент	Н·м		1764
Коробка передач	-		10-и ступенчатая
Топливный бак	л		500
Аккумуляторная батарея	-		190 Ач, 12В, 2 шт
Напряжение	В		24
Масса манипулятора конструктивная	кг	МК	2260
Масса захвата с рабочей жидкостью	кг	МЗ	255
Масса манипулятора	кг	ММ	2515
Масса надрамника	кг	МР	510

Расчёт реакций опор, снаряжённой, полной массы грузоподъёмной машины

1. Определим нагрузку на заднюю тележку машины, снаряжённой массы в соответствии с рисунком 1.

Рис. 1. Схема реакций опор укомплектованного автомобиля

2. Определим нагрузку на переднюю ось автомобиля снаряжённой массой. Составим уравнение всех сил на уравнение y, рисунок 1.

3. Определим снаряженную массу автомобиля

1. Проверка нагрузки на переднюю ось, условие управляемости автомобиля.

Полноприводный автомобиль управляем, если на переднюю ось приходится 22% от общей массы автомобиля.

2. Определение максимально возможной массы перевозимого груза, учитывая допустимую нагрузку на заднюю тележку

Рис. 2. Расчётная схема для определения максимальной нагрузки на шасси

3. Определение нагрузки на переднюю ось для автомобиля полной массой (рисунок 2)

1. Определение полной массы автомобиля

Определение нагрузки на переднюю ось, проверка условий управляемости автомобиля

Машина неуправляема, принимаем грузоподъёмность 13,5 тонн (М_ГР)



Проверка управляемости

Расчёт устойчивости автомобиля в рабочем состоянии

грузоподъемный сортиментовоз гидроманипулятор устойчивость

Основной параметр - коэффициент устойчивости

М_уд - момент относительно ребра опрокидывания направленный на удержание машины в равновесии

М_оп - момент относительно ребра опрокидывания, направленный на переворот грузоподъёмной машины.

Расчёт необходимой нагрузки для проверки устойчивости грузоподъёмной машины, рисунок 3



Рис. 3. Схема определения массы стрелы, приведенной к оголовку

Расчёт центра тяжести сортиментовоза (рис. 4)

Рис. 4. Положение центра тяжести сортиментовоза

Проверка устойчивости автомобиля в положении Б, рисунок 5.

Автомобиль устойчив в рабочем положении Б

Рис. 5. Схема расчета устойчивости в положении перпендикулярном ребру опрокидывания Б

Проверка устойчивости автомобиля в положения В, рисунок 6

Автомобиль устойчив в положении В

Расчёт устойчивости относительно ребра опрокидывания Г равен устойчивости сортиментовоза при ребре опрокидывания Б, вылет правой, левой опоры одинаковы. Ось поворота манипулятора совпадает с осью автомобиля.

Расчёт устойчивости в положении относительно ребра опрокидывания А не производим, опрокидывающие моменты стрелы отсутствуют.

Рис. 6. Схема грузоподъёмной машины в рабочем положении перпендикулярном ребру опрокидывания В

Расчёт отбора мощности

На автомобиль установлена КП ZF16S151. Возможность установки коробки отбора мощности ZF NH/1C

Таблица 2

Характеристики КОМ

Наименование	Значение
Мощность, кВт	137
Масса, кг	5
Вращение насоса	влево
Крутящий момент, Н·м	800

Предварительный выбор насоса MDS80



Таблица 3

Характеристики насоса MDS80

Наименование	Значение
Рабочий объём, см3	77,3
Рабочее давление, МПа	31,5
Подача, л/мин	55-118
Диапазон оборотов, об/мин	500-1500

Частота вращения насоса

Подача насоса составляет

Расчёт отбираемой мощности

Надстройка надрамника

Конструкция должна исключать перегрузку задней тележки, а также обеспечивать минимальную загрузку передней оси.

Ширина надрамника должна соответствовать ширине рамы шасси, а его наружный контур должен повторять очертания основной рамы. Лонжерон надрамника должен плотно прилегать к верхней полке лонжерона рамы. Конструкция надрамника должна, по возможности, допускать деформацию скручивания. Широко распространены лонжероны рам U - образной формы (швеллеры), хорошо отвечают требованию по скручиваемости. Если в некоторых местах надрамника используется закрытый профиль, то переход от закрытого профиля к швеллеру производится постепенно. Длина перехода должна составлять не менее утроенной ширины лонжерона рамы.

Рис. 6. Конструкция надрамника

Лонжерон надрамника должен начинаться как можно раньше в передней части рамы и располагаться, по меньшей мере, над задним кронштейном передней рессоры.

Производитель надстройки несёт ответственность за правильное распределение нагрузки от надстройки по надрамнику, правильное размещение надстройки на раме и соответствующие соединения. Не допускается установка между рамой и надрамником либо между рамой и надстройкой деревянных или эластичных проставок.

Надрамник может быть соединён с рамой неподвижно (жёстко) или подвижно (не жёстко). В зависимости от конкретных условий возможно применение комбинированного соединения. Зона крепления неподвижного соединения ограничена.

Подвижные нежёсткие соединения являются фрикционными, надрамник может в определённых пределах перемещаться относительно рамы. Все надстройки, закрепляемые с помощью кронштейнов, считаются нежёсткими. При установке неподвижного крепления обеспечивается жёсткая кинематическая связь соединяемых частей. Следует использовать чистовые (призонные) болты. Класс прочности не ниже 10.9. Стенки отверстия не должны соприкасаться с резьбой болта. Зазор по диаметру между болтом и отверстием должен составлять менее 0,2 мм.



2. Экономическая часть

Основной задачей экономической части является оценка эффективности модернизации сортиментовоза КАМАЗ 65225, путём установки на задний свес манипулятора ОМТЛ-97. Аналогом для сравнения выбран автомобиль - сортиментовоз с манипулятором на базе МАЗ 631708 (БТ).

Стоимость НТ (2990т.руб.)

Стоимость БТ (4770 т.р.)

Расчёт годовой производительности НТ (КАМАЗ 65225)

Номинальный фонд рабочего годового времени

Сменная производительность

Расстояние перевозки 20 км, местность пересечённая

Продолжительность смены 12 ч

К_В - Коэффициент использования рабочего времени - 0,85

Q - объём пачки - 32 м³, две пачки (64 м³)

L - путь

t - время погрузки, разгрузки

Расчёт годовых эксплуатационных затрат для НТ

А - амортизационные отчисления

Р - затраты на выполнение всех видов ремонта

Б - затраты на замену быстроизнашивающихся частей

З - оплата труда рабочих

Э - затраты на энергоносители

С - затраты на смазочные материалы

Г - затраты на гидравлическую, охлаждающую жидкость

Затраты на амортизационные отчисления НТ

- восстановительная стоимость АТС (2990 тыс. руб.)

- срок полезного использования

- коэффициент интенсивности использования АТС; 1,3 - тяжёлые условия работы

- годовой пробег АТС, тыс. км

Затраты на выполнение ремонта

Н_Р=20% от В_С

Затраты на замену быстроизнашивающихся частей

Составляют 5% от В_С

Б = 2990·0,05/1800 = 0,39 руб/маш.ч

Затраты на заработную плату рабочих

На одном автомобиле работают в две смены 4 чел. Водитель, оператор манипулятора.

- коэффициент перехода от тарифного к общему фонду заработной платы

- 1,34, отчисление на страховые взносы



Затраты на энергоносители

- 32,9 л/100 км

Затраты на смазочные материалы

Затраты на гидравлическую жидкость

Годовые эксплуатационные затраты НТ составляют:

Расчёт годовых эксплуатационных затрат для БТ (МАЗ 631705)



Затраты на амортизационные отчисления БТ

- восстановительная стоимость АТС (4770 тыс. руб.)

- срок полезного использования

- коэффициент интенсивности использования АТС; 1,3 - тяжёлые условия работы

- годовой пробег АТС, тыс. км

Затраты на выполнение ремонта

Н_Р=20% от В_С

Затраты на замену быстроизнашивающихся частей

Составляют 5% от В_С

Б = 4770000·0,05/212675 = 1,12 руб/маш. - ч



Затраты на заработную плату рабочих

На одном автомобиле работают в две смены 4 чел. Водитель, оператор манипулятора.

- коэффициент перехода от тарифного к общему фонду заработной платы

- 1,34, отчисление на страховые взносы

Затраты на энергоносители

- 32,9 л/100 км

Затраты на смазочные материалы

Затраты на гидравлическую жидкость



Годовые эксплуатационные затраты БТ составляют:

Расчёт размера капитальных вложений для БТ и НТ

НТ: К=Ц+С_Р+С_М+С_См

Ц - стоимость сортиментовоза (2100 тыс. руб.)

С_Р - стоимость работ (30 тыс. руб.)

С_М - стоимость манипуляторной установки (850 тыс. руб.)

С_См - стоимость рабочей жидкости (10 тыс. руб.)

К=2100 тыс.+30 тыс.+850 тыс.+10 тыс.=2990тыс. руб

Расчёт приведённых затрат для БТ и НТ

Снижение себестоимости составляет:



Расчёт годового экономического эффекта применения НТ

- приведённые затраты единицы продукции (руб/м³)

- годовая эксплуатационная производительность

Экономический эффект НТ составляет 2 488,3 тыс. руб. за год Экономически целесообразна установка на сортиментовоз на базе КАМАЗ 65225 манипуляторной установки ОМТЛ-97. Альтернативой являлась покупка автомобиля сортиментовоза с манипулятором на базе МАЗ 631705.

Расчёт срока окупаемости капитальных вложений в НТ

- планируемая чистая прибыль, равная 16% от годовых эксплуатационных затрат (S₂), уменьшенная на налог (15,5%)

Срок окупаемости менее года, коэффициент дисконтирования не учитываем.

Коэффициент эффективности капитальных вложений

Вывод о целесообразности применения модернизации КАМАЗ



Таблица 4

Технико-экономические показатели

№	Показатели	Единица измерения	Значение показателей
			БТ	НТ
1	Базовая машина	Марка	МАЗ 631705	КАМАЗ 65225
2	Масса	т	16,2	16,1
3	Мощность двигателя	л.с.	405	400
4	Техн. производительность	м3./ч	111,5	111,5
5	Годов. производительность	м3/год	212675	212675
6	Эксплуатационные затраты	Тыс. руб./год	156043	153721
7	Кап. вложения	Тыс. руб.	4770	2990
8	Привед. затраты ед.продукции	Руб./м3	735,9	724,2
9	Годовой экономич. эффект	Тыс. руб	-	2488
10	Срок окупаемости	лет	-	0,14



3. Безопасность жизнедеятельности

Характеристика объекта, требования к оператору установки

Объектом производства сортиментовоза является лесной массив. Места делянок характеризуются отсутствием постоянного дорожного полотна, отсутствием круглогодичного проезда.

Эксплуатация автомобиля на территории Пермского края. Климат умеренно - континентальный. Среднегодовая температура воздуха около 0°С. Средняя

t° января -18°С.

На работу оператором гидроманипулятора могут быть допущены лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, признанные годными для данного вида работы, прошедшие инструктаж, обучение и проверку знаний по охране труда, пожарной безопасности, оказанию первой доврачебной помощи и имеющие об этом специальное удостоверение.

· Оператор перед началом работы должен убедиться в исправности оборудования, принять меры предотвращающие раскатывание груза.

· Поставленный под разгрузку автомобиль затормаживается стояночным тормозом.

· Перед началом укладки сортимента оператор должен убедиться, что на пути движения сортимента людей нет, и дать сигнал о включении манипулятора в работу.

· Выполнение работы производить плавно, без рывков

· Запрещено проведение работ погрузки на сортиментовозную площадку автомобиля, при наличии людей в кабине

· После окончания погрузочно-разгрузочных работ стрела манипулятора укладывается в транспортное положение

1. Требование безопасности в аварийных ситуациях

· Оператор прекратить погрузочно-разгрузочные работы при возникновении неисправностей (разгерметизация гидравлической системы, отказ органов управления, звукового сигнала)

· При показаниях приборов оповещающих недостаточное давление рабочей жидкости, высокую температуру рабочей жидкости, высокую температуру двигателя, необходимо немедленно прекратить работы, выключить двигатель, принять меры по устранению неисправностей.

· При подаче сигнала «стоп» немедленно прекратить выполняемые работы, независимо от того, кем был сигнал подан.

· При возникновении несчастного случая необходимо срочно оказать доврачебную помощь в следующей последовательности:

устранить источник травмирования (выключить двигатель, остановить механизм, извлечь пострадавшего из-под завала и др.). Оказать ПМП (наложить жгут при кровотечении, перевязать рану, наложить шину, и др.). При ожоге наложить стерильную повязку. После оказания доврачебной помощи пострадавший должен быть направлен в ближайшее лечебное учреждение.

Мероприятия по пожарной безопасности на объекте

· Запрет разведения костров на местах вырубки леса

· Запрещено оставлять промасленные, пропитанные топливом материалы (бумагу, ткань)

· Запрещена заправка транспорта, мототехники топливом, смазочными материалами при работе двигателя, а так же пользоваться открытым огнём вблизи машин, заправляемых горючим.

· Запрещается засорение леса бытовыми промышленными иными отходами

· Запрещается выжигание хвороста, лесной подстилки, порубочных остатков



Правила хранения ГСМ

· Хранение бочек с ГСМ под открытым небом допускается кратковременно (с целью предотвращения коррозии оболочки и просачивания влаги через горловину)

· Хранение на грунте запрещено, бочки необходимо укладывать на поднос

· Для предотвращения образования статического электричества, резервуар необходимо заземлить

· Запрещено вблизи склада ГСМ хранить ветошь пропитанную горючими веществами

· Места хранения горючих веществ должны быть снабжены огнетушителями, (углекислотным, порошковым). Необходимо наличие ящиков с песком.

· При тушении ГСМ запрещено использовать воду

· Складирование сортимента производить только на открытых местах на расстоянии от прилегающего лиственного леса. При площади до 8гектаров - 20 м, если площадь больше, то не менее 30 м.

От прилегающего хвойного леса не ближе 60 м.

Места складирования очищаются от горючих материалов и отделяются противопожарной полосой шириной не менее 1,4 м. В хвойных лесах отгораживать двумя полосами на расстоянии 10 м. одна от другой.

Охрана окружающей среды

Основными мероприятиями, направленными на охрану окружающей среды при проведении лесосечных работ, являются способы и виды вырубок в зависимости от лесных массивов, очередности освоения лесосырьевой базы. Учёт почвенно-грунтовых условий на лесосеках, учёт сезонности лесозаготовок. Хранение запасов сортимента в соответствие с ГОСТ 9014.0-75. Для предупреждения засорения территории отходами, необходима система организации отхода вырубок.

Мероприятия, ограничивающие вредное воздействие транспортных средств на окружающую среду. Применение технически исправных транспортных средств. Заправка ГСМ только в специально отведённом месте, мойку производить на оборудованных площадках, исключающих попадание смазочных материалов в грунт. Площадка мойки должна быть оснащена системой сбора и очистки воды.

Размещено на Allbest.ru