Модернизация системы питания автомобиля МАЗ-543240 с двигателем ЯМЗ-236БЕ для работы на компримированном природном газе

, мм, (3.4)

мм.

Внутренний диаметр поршня определяется по формуле:

, мм, (3.5)

мм.

Площадь продольного диаметрального сечения масляного канала определится по формуле:

, ммІ, (3.6)

ммІ.

Подставляя значения имеющихся величин в формулу (3.3), получим:

мІ.

Подставляя значения имеющихся величин в формулу (3.1), получим:

, МПа.

Напряжение разрыва в сечении х-х определится по формуле

, МПа, (3.7)

где - максимальная разрывающая сила, МН.

Сила инерции возвратно-поступательных масс Рj определяется для режима максимальной частоты вращения при холостом ходе двигателя

МН, (3.8)

где m_x-x - масса головки поршня с кольцами, расположенная выше сечения х-х, кг; (3.9)

R - радиус кривошипа;

щ_х.х.max - максимальная угловая скорость холостого хода двигателя,

^рад/_с; (3.10)

л - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Толщина верхней кольцевой перемычки h_п форсированных двигателей высокой степенью сжатия рассчитывается на срез и изгиб от действия максимальных грузовых усилий P_{z max}.

Определяем напряжения в верхней кольцевой перемычке:

среза:

, МПа, (3.11)

, МПа.

изгиба:

, МПа, (3.12)

, МПа.

сложное:

, МПа, (3.13)

, МПа.

Допустимое напряжение в верхних кольцевых перемычках с учетом значительных температурных нагрузок для поршней из алюминиевых сплавов находится в пределах МПа. Следовательно условие прочности выполняется.

Определяем удельные давления юбки поршня и всей высоты поршня на стенку цилиндра:

, МПа, (3.14)

МПа,

, МПа, (3.15)

МПа.

Для автотракторных двигателей q₁ = 0,3…1,1 МПа и q₂ = 0,2…0,7 МПа.

Определяем условие гарантированной подвижности поршня в горячем состоянии.

В целях предотвращения заклинивания поршней при работе двигателя размеры диаметров головки D_г и юбки D_ю поршня определяют, исходя из наличия необходимых монтажных зазоров _г и _ю между стенками цилиндра и поршня в холодном состоянии:

, мм, (3.16)

мм,

, мм, (3.17)

мм.

Диаметры головки и юбки поршня с учетом монтажных зазоров определяют по формулам:

, мм, (3.18)

мм,

, мм,

мм.

Правильность установленных размеров Dг и Dю проверяют в горячем состоянии по формулам

, мм, (3.19)

мм,

, мм, (3.20)

мм,

где и - диаметральные зазоры в горячем состоянии соответственно между стенкой цилиндра и головкой поршня и между стенкой цилиндра и юбкой поршня, мм;

б_ц и б_п - коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня, б_ц = 11·10^{-6 1}/_К, б_п = 22·10^{-6 1}/_К;

Т_ц, Т_г и Т_ю - соответственно температура стенок цилиндра, головки и юбки поршня в рабочем состоянии, Т_ц = 385 К, Т_г = 500 К и Т_ю = 428 К;

Т_о - начальная температура цилиндра и поршня, Т_о = 293 К.

Тепловые зазоры обеспечены.

Расчет поршневого пальца

Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации. В соответствии с указанными условиями работы к материалам, применяемым для изготовления пальцев, предъявляются требования высокой прочности и вязкости. Этим требованиям удовлетворяют цементированные малоуглеродистые и легированные никелем и хромом стали с твёрдой поверхностью и вязкой основой. Максимальные напряжения в пальцах дизелей возникают при работе на номинальном режиме.

Основные конструктивные размеры поршневых пальцев принимаются по данным прототипа. Кроме того по данным теплового расчета принимаем: максимальное давление сгорания = 12,64 МПа, наружный диаметр пальца

d_п = 45 мм, внутренний диаметр пальца d_в = 27 мм, длина пальца l_п = 104 мм, длина опорной поверхности пальца в головке шатуна l_ш = 52 мм, расстояние между торцами бобышек b = 51 мм.

Материал поршневого пальца - сталь 12ХНЗА, Е = 2,210⁵ МПа. Палец плавающего типа.

Определяем расчетную силу, действующую на палец:

газовая:

, МПа, (3.21)

где k - коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца, k = 0,72;

МПа.

инерционная:

, МН, (3.22)

где - угловая скорость при номинальной частоте вращения,

, ^рад/_с, (3.23)

^рад/_с.

МН.

расчётная:

, МН, (3.24)

где к=0,72,

, МН.

Определяем удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна:

, МПа, (3.25)

МПа.

Определяем удельное давление пальца на бобышки:

, МПа, (3.26)

МПа,

где - длина опорной поверхности пальца в бобышках, м.

Определяем напряжение изгиба в среднем сечении пальца:

, МПа, (3.27)

МПа,

где - отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.

Определяем касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:

, МПа, (3.28)

МПа.

Определяем наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:

, мм, (3.29)

мм,

где Е - модуль упругости материала пальца, Е = 2,210⁵ МПа.

Определяем напряжения овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (ш = 0^°)

, МПа, (3.30)

МПа.

в вертикальной плоскости (ш = 90^°)

, МПа, (3.31)

МПа.

Определяем напряжения овализации на внутренней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (ш = 0^°)

, МПа, (3.32)

МПа.

в вертикальной плоскости (ш = 90^°)

, МПа, (3.33)

МПа.

Наибольшее напряжение овализации возникает на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости, оно не должно превышать МПа.

МПа.

Расчет поршневого кольца

Рисунок 3.2 - Каплевидная эпюра сил давления кольца на стенку цилиндра

Поршневые кольца работают в условиях высоких температур и значительных переменных нагрузок, выполняя три основные функции:

- герметизация надпоршневого пространства в целях максимально возможного использования тепловой энергии топлива;

- отвода избыточной доли теплоты от поршня в стенки цилиндра;

- «управление маслом», т.е. рационального распределения масляного слоя по зеркалу цилиндра и ограничения попадания масла в камеру сгорания.

Расчёт колец заключается:

а) в определении среднего давления кольца на стенку цилиндра, которое должно обеспечивать достаточную герметичность камеры сгорания и не должно резко увеличивать потери мощности на поршень и в рабочем состоянии;

б) в определении напряжения изгиба, возникающих в сечении, противоположному замку, при надевании кольца на поршень и в рабочем состоянии;

г) в установлении монтажных зазоров в прямом замке кольца.

Основные конструктивные размеры поршневых пальцев принимаем по данным прототипа.

Материал кольца - серый чугун, модуль упругости Е = 110⁵ МПа.

Определяем среднее значение давления кольца на стенку цилиндра:

, МПа, (3.34)

МПа,

где Е - модуль упругости материала кольца, Е = 110⁵ МПа;

А_о - разность между величинами зазоров кольца в свободном и рабочем состояниях, А_о = 3 t = 3 5,2 = 15,6 мм.

Допустимое среднее радиальное давление для компрессионных колец МПа.

Определяем давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности и заносим в таблицу

, МПа, (3.35)

где м_к - переменный коэффициент, определяемый изготовителем в соответствии с принятой формой эпюры давления кольца на зеркало цилиндра.

Таблица 3.1 - Параметры для расчета эпюры давления кольца на стенку цилиндра

Угол ш, град	0	30	60	90	120	150	180
Коэффициент мк	1,05	1,05	1,14	0,9	0,45	0,67	2,85
Давление р, Мпа	0,187	0,187	0,203	0,160	0,080	0,119	0,507

Определяем напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии:

, МПа, (3.36)

МПа.

Определяем напряжение изгиба при надевании кольца на поршень:

, МПа, (3.37)

МПа,

где m - коэффициент, зависящий от способа надевания кольца,
m = 1,57.

Допустимое напряжение при изгибе кольца  = 220..450 МПа и на 10..30%.

Определяем монтажный зазор в замке поршневого кольца

, (3.38)

где - минимально допустимый зазор в замке кольца во время работы двигателя, = 0,08 мм;

_к и _ц - коэффициенты линейного расширения материала кольца и гильзы цилиндра, _ц = _к = 11·10^-6 1/К;

T_k, T_ц и T_о - соответственно температура кольца, стенок цилиндра в рабочем состоянии и начальная температура, T_k = 498 К, T_ц = 385 К и T_о = 293 К.

мм. (3.39)

3.2 Прочностные расчёты

Расчёт болтовых соединений крепления баллонов на прочность

Расчет болта на разрыв

Исходные данные для расчета; масса баллона m = 260 кг.

Для крепления баллона используется 2 болта М8 материал Ст 3 = 150 Мпа.

Нагрузка на один болт F будет действовать равная 65 кг.

Определяем расчётную нагрузку на один болт:

, (3.40)

Где F - нагрузка на болт, МПа;

A - площадь сечения болта, мІ;

- допустимое напряжение на разрыв, МПа.

Площадь сечения болта определяется по формуле

 (3.41)

Где d - диаметр болта, м.

мІ

При пятикратных перегрузках напряжение будет равно

, условия прочности выполняются;

Расчет болтового соединения на срез

Для крепления конструкции к раме автомобиля используют 4 болта М12, материал Сталь 3, []_т = 22Мпа. Исходные данные для расчета, вес конструкции с баллонами 6000Н. Нагрузка составит для одного болта

(3.42)

где М - вес конструкции с болтами, Н;

n - количество болтов.

Допустимая нагрузка на болт определяется

, (3.43)

где d_p - расчетный диаметр болта, м;

d_с - диаметр стержня в опасном сечении, м;

- допустимое напряжение при растяжении, МПа;

- коэффициент трения, = 0,15…0,2, принимаем = 0,18;

- допустимое напряжение среза, МПа.

Расчетный диаметр болта определится

d_p = d - 0,94S; (3.44)

где d - наружный диаметр резьбы; d = 10 мм;

S - шаг резьбы, принимается S = 2 мм.

d_p = 10 - 0,942 = 8,12 мм.

Допустимое напряжение выбранное в зависимости от предела

текучести материала определяется

, (3.45)

n - коэффициент безопасности, n = 1,5…3.

.

Допустимое напряжение на срез определяется

; (3.46)

P<Q, условие прочности выполняется.

Расчёт сварного соединения [16]



Рисунок 3.4 - Схема для расчёта сварного соединения

Устанавливаем положение центра тяжести сварных швов.

Проводим силы к центру сварных швов:

кНм. (3.47)

Строим эпюры напряжений в сварных швах. По эпюрам определяем наиболее нагруженные точки сварного шва. Наиболее нагруженными являются точки 1 и 2, графически определяем результирующие напряжения в точке 1.

, МПа. (3.48)

Определяем численные значения входящих величин.

Напряжения от действия момента:

, МПа, (3.49)

, см⁴, (3.50)

где i_cb - осевой момент инерции сварного шва.

см⁴,

.

Подставляя значения в формулу (3.49), получаем:

МПа.

Напряжение от действия силы:

, МПа, (3.51)

где А_{верт. шов} - площадь вертикального шва.

смІ.

МПа.

Результируюшие напряжения:

Подставляя полученные значения в формулу (3.48), получаем:

МПа.

Допускаемое напряжение определится:

МПа,

МПа - прочность сварных швов обеспечена.

3.3 Расчёт по технологии изготовления детали

При расчёте изготовления детали определяют необходимую норму времени.

Нормированное время - это время полезной работы, связанной с выполнением производственного задания и определяется по формуле:

Т_н =Т_о +Т_в +Т_доп +Т_пз, мин, (3.52)

где Т_о - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_доп - дополнительное время, мин;

Т_пз - подготовительно - заключительное время, мин;

Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время:

Т_оп =Т_о +Т_в, мин, (3.53)

Дополнительное время рассчитывают пропорционально затратам оперативного времени:

, мин, (3.54)

где К_доп - процентное соотношение дополнительного времени к оперативному, К_доп=12%.

, мин, (3.55)

где К_пз - процентное отношение подготовительно - заключительного времени к оперативному, К_пз=10%.

Произведём расчёт балки опорной, которая изготавливается из швеллера №10 ГОСТ 8240-97 Ст3-ГОСТ 535-88.

Отрезные работы

Для отрезных работ применяют тонкие дисковые фрезы (отрезной круг).

Расчёт основного времени отрезных работ определяют по формуле:

, мин, (3.56)

где L - длина фрезеруемой поверхности (высота заготовки), мм;

К - коэффициент, зависящий от ширины заготовки;

i - число проходов;

S_об - подача на один оборот фрезы, мм/об;

n - число оборотов в минуту.

мин.

Вспомогательное время принимаем Т_в=0,6 мин.

Оперативное время определится, подставляя значение в формулу (3.53):

Т_оп=0,12+0,6=0,72 мин;

Подставляя значения в формулу (3.54), получаем:

мин;

Подготовительно-заключительное время =22 мин [24].

По формуле (3.52) определяем норму времени:

Т_н =0,12+0,6+0,05+22=22,77 мин;

Сверление

Основные элементы при сверлении - глубина, подача и скорость рассчитывают по формуле:

, мин, (3.57)

где L - глубина обработки с учётом врезания и выхода инструмента, мм;

S - подача на один оборот сверла, мм/об;

n - число оборотов инструмента в минуту.

мин.

Вспомогательное время на установку и снятие принимаем Т_в=1 мин.

Оперативное время определится, подставляя значения в формулу (3.53):

Т_оп=1,54+1=2,54 мин;

Подставляя значения в формулу (3.54), получаем:

мин;

Подготовительно-заключительное время выбираем согласно [24] = 5 мин:

мин;

По формуле (3.52) определяем норму времени:

Т_н=1,54+1+0,15+5=7,69 мин;

Опиливание и зачистка поверхности

Опиливанием называют обработку поверхности изделия напильником, при помощи которого с обрабатываемого изделия снимается слой металла в пределах от 0,05 до 1 мм. Затраты времени на опиливание зависят от размеров обрабатываемой площади, припуска на обработку, механических свойств материала.

Принимаем: Т_о=32=6 мин, Т_в=0,8 мин.

Общее нормированное время

Общее нормированное время определяется по формуле:

Т_н=Т_НО+Т_НС+Т_НЗ, мин, (3.58)

где Т_НО - норма времени на отрезные работы;

Т_НС - норма времени на сверлильные работы;

Т_НЗ - норма времени на зачистные работы.

Т_н=22,77+7,69+6,8=37,26 мин.

3.4 Расчёты по расходу топлива

Выбираем условный маршрут движения седельного тягача МАЗ-543240: Киров - Москва (степень загрузки 70%), Москва - Санкт-Петербург (степень загрузки 70%), Санкт-Петербург - Москва - Киров (степень загрузки 100%).

- базовая норма расхода компримированного природного газа на пробег для тягача составляет Н_sг=25,1 мі/100 км;

- базовая норма расхода дизельного топлива на пробег для тягача составляет Н_sд=4,3 л/100 км;

- норма расхода топлива на перевозку полезного груза составляет

Н_Wг=1,3 мі/100 ткм;

- масса снаряжённого полуприцепа G_пп=10 т;

- масса перевозимого груза при загрузке 100% G_гр=20 т;

- надбавка за работу в зимнее время D=10%;

Норма расхода топлива на пробег автопоезда составляет:

H_Sa=H_S+H_WG_пр. (3.59)

Подставляя значения в формулу (3.59), получаем:

Н_Sг=25,1+1,310=38,1 мі/100 км;

Н_Sд=4,3+0,38110=8,11 л/100 км.

Нормируемый расход топлива:

Q_H=0,01 (Н_SaS+ Н_WW) 1+0,01+D, (3.60)

где S - пробег автопоезда, км;

W - объём транспортной работы, ткм;

W=G_грS_гр, (3.61)

где G_гр - масса груза, т;

S_гр - пробег с грузом, км.

Определяем расход топлива на маршруте в летний период.

Киров - Москва:

S=1000 км;

W=71000=7000 ткм.

Q_HГ=0,01 (38,11000+1,37000) 1=472 мі,

Q_HД=0,01 (8,111000+0,3817000) 1=107,77 л.

Москва - Санкт-Петергбург:

S=700 км;

W=7700=4900 ткм.

Q_HГ=0,01 (38,1700+1,34900) 1=330,4 мі,

Q_HД=0,01 (8,111000+0,3814900) 1=99,77 л.

Санкт-Петергбург - Москва - Киров:

S=1700 км;

W=101700=17000 ткм.

Q_HГ=0,01 (38,11700+1,317000) 1=868,7 мі,

Q_HД=0,01 (8,111700+0,38117000) 1=202,64 л.

Суммарный расход газа и дизельного топлива на всём маршруте движения:

Q_НГ=1671,1 мі,

Q_НД=410,18 л.

Определяем расход топлива в зимний период.

Киров - Москва:

S=1000 км;

W=71000=7000 ткм.

Q_HГ=0,01 (38,11000+1,37000) (1+0,0110)= 519,2 мі,

Q_HД=0,01 (8,111000+0,3817000) (1+0,0110)= 110,19 л.

Москва - Санкт-Петергбург:

S=700 км;

W=7700=4900 ткм.

Q_HГ=0,01 (38,1700+1,34900) (1+0,0110)= 333,7 мі,

Q_HД=0,01 (8,111000+0,3814900) (1+0,0110)= 101,7 л.

Санкт-Петергбург - Москва - Киров:

S=1700 км;

W=101700=17000 ткм.

Q_HГ=0,01 (38,11700+1,317000) (1+0,0110)= 676,5 мі,

Q_HД=0,01 (8,111700+0,38117000) (1+0,0110)= 207,9 л.

Суммарный расход газа и дизельного топлива на всём маршруте движения:

Q_НГ=1529,4 мі,

Q_НД=419,79 л.

4. Экологическая безопасность автотранспорта

4.1 Расчет выбросов загрязняющих веществ от стоянки 10 автомобилей МАЗ-543240

Расчёт выбросов загрязняющих веществ предприятия, имеющего 10 автомобилей МАЗ-543240. Автомобили хранятся на открытой стоянке в тёплое и холодное время года, не оборудованной средствами подогрева. Предприятие находится в климатическом районе со следующими климатическими условиями: семь месяцев тёплый период, два месяца переходный период, три месяца холодный период. Расчёт выбросов загрязняющих веществ производится от поста ТО - 1.

Выбросы i-го вещества одним автомобилем k-й группы в день при выезде с территории или помещения стоянки и возврате рассчитываются по формулам:

, г; (4.1)

, г, (4.2)

где - удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя автомобиля k-й группы, ^г/_мин;

- пробеговый выброс i-го вещества, автомобилем k-й группы при движении со скоростью 10…20 ^км/_час, ^г/_мин;

- удельный выброс i-го вещества при работе двигателя автомобиля k-й группы на холостом ходу, ^г/_мин;

- время прогрева двигателя, мин;

, - пробег автомобиля по территории стоянки, км;

,- время работы двигателя на холостом ходу при выезде с территории стоянки и возврате на неё, мин.

Теплый период

Принимаем мин;км;км; мин.

Выбросы оксидов углерода (СО), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин;

Тогда:

г;

г.

Выбросы углеводородов (СН), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы оксидов азота (NO_х), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы сажи (С), принимаем следующие значения: ^г/_ммн; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы диоксидов серы (SO₂), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_ммн.

Тогда:

г;

г.

Холодный период

Принимаем мин;км;км; мин.

Выбросы оксидов углерода (СО), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы углеводородов (СН), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы оксидов азота (NO_х), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы сажи (С), принимаем следующие значения: ^г/_ммн; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы диоксидов серы (SO₂), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_ммн.

Тогда:

г;

г.

Переходный период

В переходный период значения выбросов СО, СН, С, SО₂, должны умножаться на коэффициент 0,9 от значений холодного периода при расчете удельных выбросов загрязняющих веществ при прогреве двигателей и пробеговых выбросов загрязняющих веществ. Выбросы NО_х равны выбросам в холодный период.

Принимаем мин;км;км; мин.

Выбросы оксидов углерода (СО), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы углеводородов (СН), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы оксидов азота (NO_х), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы сажи (С), принимаем следующие значения: ^г/_ммн; ^г/_км; ^г/_мин.

Тогда:

г;

г.

Выбросы диоксидов серы (SO₂), принимаем следующие значения: ^г/_мин; ^г/_км; ^г/_ммн.

Тогда:

г;

г.

Валовый выброс i-го вещества автомобилями рассчитывается раздельно для каждого периода года по формуле

, ^т/_год, (4.3)

где - коэффициент выпуска (выезда);

- количество автомобилей k-й группы на территории или в помещении стоянки за расчетный период;

- количество дней работы в расчетном периоде (холодном, теплом, переходном);

- период года (Т - теплый, П - переходный, Х - холодный); для холодного периода расчет выполняется для каждого месяца.

, (4.4)

где - среднее за расчетный период количество автомобилей k-й группы, выезжающих в течение суток со стоянки.

Для расчетов принимаем, что автомобили выходят на линию пять дней в неделю без простоев. В этом случае . Количество дней работы в расчетном периоде: холодном - 70 дней; переходном - 45 дней и теплом - 150 дней.

Выбросы оксидов углерода (СО):

^т/_год;

^т/_год;

^т/_год.

Выбросы углеводородов (СН):

^т/_год;

^т/_год;

^т/_год.

Выбросы оксидов азота (NO_х):

^т/_год;

^т/_год;

^т/_год.

Выбросы сажи (С):

^т/_год;

^т/_год;

^т/_год.

Выбросы диоксидов серы (SO₂):

^т/_год;

^т/_год;

^т/_год.

Для определения общего валового выброса валовые выбросы одноименных веществ по периодам года суммируются

, ^т/_год. (4.5)

Выбросы оксидов углерода (СО)

^т/_год.

Выбросы углеводородов (СН)

^т/_год.

Выбросы оксидов азота (NO_х)

^т/_год.

Выбросы сажи (С)

^т/_год.

Выбросы диоксидов серы (SO₂)

^т/_год.

Максимально разовый выброс i-го вещества рассчитывается для каждого месяца по формуле

, ^г/_с, (4.6)

где - количество автомобилей k-й группы, выезжающих со стоянки за 1 час, характеризующийся максимальной интенсивностью выезда автомобилей.

Считаем, что за 1 час выезжают со стоянки все 10 автомобилей.

Тёплый период

Выбросы оксидов углерода (СО)

^г/_с.

Выбросы углеводородов (СН)

^г/_с.

Выбросы оксидов азота (NO_х)

^г/_с.

Выбросы сажи (С)

^г/_с.

Выбросы диоксидов серы (SO₂)

^г/_с.

Холодный период

Выбросы оксидов углерода (СО)

^г/_с.

Выбросы углеводородов (СН)

^г/_с.

Выбросы оксидов азота (NO_х)

^г/_с.

Выбросы сажи (С)

^г/_с.

Выбросы диоксидов серы (SO₂)

^г/_с.

Переходный период

Выбросы оксидов углерода (СО)

^г/_с.

Выбросы углеводородов (СН)

^г/_с.

Выбросы оксидов азота (NO_х)

^г/_с.

Выбросы сажи (С)

^г/_с.

Выбросы диоксидов серы (SO₂)

^г/_с.

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Актуальность проблемы

Безопасность жизнедеятельности представляет собой систему законодательных актов, социально - экономических, технических, санитарно - гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение работоспособности и здоровья человека в процессе труда. В современном производстве безопасность труда является одной из важнейших социальных проблем.

Обеспечение здоровых и безопасных условий труда закон возлагает на администрацию предприятий, учреждений и организации. Добиваться этого администрация должна путем внедрения современных средств безопасности и обеспечения санитарно - гигиенических условий, предотвращающих профессиональные заболевания.

В связи с переходом на рыночные отношения затрудняется обеспечение безопасности труда на должном уровне. Это выражается в сокращении штатного расписания инженерно - технической службы охраны труда. Рост числа профессиональных заболеваний и производственного травматизма, числа техногенных катастроф и аварий, неразвитость профессиональной, социальной и медицинской реабилитации пострадавших на производстве отрицательно сказываются на жизнедеятельности людей, их здоровье, приводят к дальнейшему ухудшению демографической ситуации в стране. Подверждением этого служат следующие факторы: высокий удельный вес работников, занятых на рабочих местах, не отвечающим эргономическим и санитарно - гигиеническим требованиям и правилам техники безопасности; быстрый рост уровня профессиональной заболеваемости и производственного травматизма; увеличение тяжести производственного травматизма и его уровня с летальным исходом. [6]

В связи с этим в настоящее время проблема обеспечения труда наиболее актуальна.

5.2 Анализ производственного травматизма

Цель анализа - выявить количественные показатели травматизма, провести причинно-факторный анализ и разработать организационно-технические мероприятия по снижению уровня травматизма.

Для количественной оценки травматизма используется статистический метод, позволяющий выявлять и рассчитывать коэффициенты и показатели травматизма. [6]

Коэффициент частоты травматизма:

, (5.1)

где Т - количество пострадавших при несчастных случаях, в том числе со смертельным исходом и частично утратившим работоспособность за исследуемый период, чел.;

Р - среднесписочное число работников за данный период, чел.

Коэффициент тяжести травматизма:

, (5.2)

где Д - количество человеко-дней нетрудоспособности у пострадавших с утратой трудоспособности на 1 рабочий день и более, чел.-дней;

Т₁ - число несчастных случаев без учёта смертельных исходов и получения инвалидности, чел.

Коэффициент летальности:

, (5.3)

где Т_Л - число пострадавших с летальным исходом, чел.

Коэффициент потерь:

, (5.4)

Исходные данные и результаты расчётов приведены в таблице 5.1.

Пример расчёта представлен по 2007 году.

К_Ч==6,06;

К_Т==16;

К_П==96,9;

Таблица 5.1 - Количественная оценка уровня травматизма

Показатели	Отчётный период
	2003	2004	2005	2006	2007
Среднесписочная численность работающих, Р	165	165	165	165	165
Численность пострадавших, Т	6	5	7	6	1
Численность человеко-дней нетрудоспособности, Д	65	57	76	61	16
Коэффициент частоты травматизма, КЧ	36,4	30,3	42,2	36,4	6,06
Коэффициент тяжести, КТ	10,8	11,4	10,8	10,2	16
Коэффициент потерь труда, КП	393,9	345,5	460,6	369,7	96,9

Анализ данных количественной оценки (таблица 5.1) позволяет сделать вывод, что частота травматизма была наименьшей в 2007 году. Частота травматизма в 2005 году была больше, чем в другие годы. Коэффициент тяжести травматизма, характеризующий состояние трудовой дисциплины на производстве, возрос в 2005 году. Причина частоты кроется, прежде всего, в низкой производственной дисциплине самих пострадавших, в собственной неосторожности и халатном отношении к вопросам охраны труда.

Применение причинно-факторного анализа позволяет выявить последовательность распределения числа пострадавших по причинам возникновения травматизма.

Причинами травматизма являются:

- неосторожность, ремонтно-обслуживающего персонала;

- нарушение техники безопасности;

- неприменение средств индивидуальной защиты;

- нарушение трудовой дисциплины.

5.3 Организационно-технические мероприятия по снижению травматизма

компримированный газ двигатель дизель

В основном все случаи травматизма происходят по вине работников из-за несоблюдения техники безопасности на рабочем месте. В связи с этим необходимо проводить организационно-технические мероприятия по снижению травматизма, такие как:

- ежегодно контролировать в отделе кадров назначения должностных лиц, руководителей участков, ответственных за состояние и организацию работы по охране труда и предупреждению аварийных ситуаций;

- контролировать проведение предварительных (при поступление на работу) и периодических (в течение трудовой деятельности) медицинских осмотров работников;

- не допускать работников к выполнению ими трудовых обязанностей без прохождения обязательных медицинских осмотров, в случае медицинских противопоказаний;

- разработать систему обучения безопасным методам и приёмам выполнения работ, инструктажей по охране труда, стажировку на рабочих местах и проверку знаний требования охраны труда;

- внедрить систему ведения документации по контролю за обучением по безопасности труда на рабочих местах, допуска к обслуживанию технического оборудования, аттестации всех специалистов производства;

- внедрить систему нормативно-правовых актов и отработать систему контроля за ведением документации по расследованию, учёту и ответственности по состоянию травматизма, условий труда и профессиональных заболеваний;

- материально и морально поощрять работников за выполнение требований охраны труда.

5.4 Расчёт участка вентиляции участка ТО газобаллонного оборудования

Автомобиль с установленным газобаллонным оборудованием при проведении ТО и ТР на постах выделяет больше отработанных газов из-за необходимости проверки работы двигателя как на дизельном топливе так и на газе. Для обеспечения безопасности труда должна быть хорошая вентиляция участка. Принимаем поточно - вытяжную вентиляцию.

, (5.5)

где m - количество сожженного топлива за 1 час, кг/ч.

m=5,1 кг\час [7]; =76,5 кг/ч.

Количество оксида углерода в отработавших газах определяется по формуле:

, (5.6)

кг/ч.

Необходимый воздухообмен определится (с учётом 10% прорыва газов в помещение), мі/ч по формуле:

, мі/ч (5.7)

где - концентрация оксида углерода в наружном воздухе, мг/мі

g_н = 0 [7];

g_пдк - ПДК оксида углерода в воздухе рабочей зоны, мг/мі

g_пдк = 20 мг/мі [7];

=19150 мі/ч.

Выбираем вентилятор центробежного типа ЦЧ-20-1.23 с производительностью 20000 мі/ч.

Кроме общеобменной поточно-вытяжной вентиляции в обычном исполнении, должна быть предусмотрена естественная вытяжка и аварийная вытяжка-вентиляция. [24]

5.5 Инструкция по эксплуатации автомобиля МАЗ - 543240 при работе на компримированном природном газе

Общие положения

К самостоятельной работе на автотранспорте с модернизированной топливной системой допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, у которых нет противопоказаний по состоянию здоровья, прошедшие:

- медицинское освидетельствование;

- первичный инструктаж на рабочем месте;

- теоретическое и практическое обучение безопасным приемам труда под руководством мастера и опытного рабочего в течение установленного срока обучения;

- сдавшие экзамен квалификационной комиссии на допуск к самостоятельной работе.

Водитель является ответственным лицом за соблюдение правилтехники безопасности всеми находящимися в автомобиле лицами и обязан требовать от них исполнения этих правил.

Транспортное средство должно быть технически исправно и снабжено углекислотным или порошковым огнетушителем.

Водитель не должен приступать к выполнению разовых работ, не связанных с прямыми обязанностями по специальности, без получения целевого инструктажа по охране труда. Водитель должен выполнять только порученную работу и не передавать ее другим без разрешения начальника, во время работы быть внимательным, не отвлекаться и не отвлекать других, не допускать на рабочее место лиц, не имеющих отношения к работе, содержать рабочее место в чистоте и порядке.

При обнаружении неисправностей двигателя, приспособлений, инструмента и других недостатках или опасностях на рабочем месте немедленно остановить двигатель после устранения замеченных недостатков продолжить работу, а при невозможности вызвать техпомощь.

Водитель должен соблюдать правила пожарной безопасности. Курить разрешается только в специально отведенных местах.

Требования безопасности перед началом работы

1. Убедиться в исправности и надеть исправную специальную одежду, спецобувь застегнув ее на все пуговицы, волосы убрать под головной убор.

2. Пуск двигателя транспортного средства производится поворотом ключа в замке зажигания, ключ - марки или другого штатного устройства пуска двигателя.

3. После запуска или прогрева двигателя необходимо проверить на ходу работу рулевого управления и тормозов, работу «СТОП» сигнала, поворотов, освещения, а также звукового сигнала, проверить работоспособность и исправность двигателя на холостом ходу, осветительных и контрольно-измерительных приборов,

4. Прежде чем начать движение с места остановки (стоянки) или выезжая из гаража убедиться, что это безопасно для окружающих, подать предупредительный сигнал.

5. Скорость движения выбирать с учетом дорожных условий, видимости и обзорности, интенсивности и характера движения транспортных средств и пешеходов, особенностей и состояния транспортного средства и перевозимого груза.

6. Произвести ежесменное техническое обслуживание транспортного средства. Заправку топливом, маслом, водой, тормозной жидкостью и проверить уровень электролита в аккумуляторной батарее. После заправки топливом и маслом вытереть насухо все части машины, залитые нефтепродуктами. Пролитые во время заправки горюче - смазочные материалы убрать с помощью ветоши, песка или опилок, ветошь убрать в металлический ящик.

7. Заправка метанолом и дизельным топливом должна производиться человеком в спецодежде, головном уборе, обуви. Нельзя допускать обливание спецодежды, рук и тела, наполняя бак и другие емкости, становиться спиной к ветру.

8. Запрещается передача КПГ и дизельного топлива для использования не по прямому назначению. Виновные в такой передаче несут полную ответственность за могущие произойти несчастные случаи.

9. Перед началом работы необходимо проверить и убедиться в отсутствие течи топлива из бака и в местах соединения трубопроводов, отсутствии повреждений изоляции проводов, а при их наличии - устранить.

Требования безопасности во время работы:

1. Выполнять только ту работу, которая поручена или разрешена администрацией, после проведенного инструктажа и обучения.

2. Быть внимательным и аккуратным во время выполнения работы, не отвлекаться на посторонние дела и разговоры и не отвлекать других, выполнять Правила дорожного движения РФ.

3. Не касаться находящихся в движении частей механизмов, а также электропроводов и токоведущих частей приборов.

4. Ремонт производить в дневное время или с использованием электрических светильников напряжением не более 12В.

5. Заправку транспортного средства топливом производить после остановки двигателя.

6. Начинать движение, только убедившись в отсутствии помех на пути движения.

7. Перед выходом из кабины выключить зажигание, затормозить транспортное средство стояночным тормозом, убедиться в отсутствии опасности, связанной с движением транспортных средств, как в попутном, так и во встречном направлении. Не прыгать из кабины.

8. Своевременно очищать грязь, снег и лед с подножек. Не допускать попадания на них масла и топлива.

9. Отдыхать в кабине только при неработающем двигателе, так как в противном случае это может привести к отравлению оксидом углерода, содержащимся в отработанных газах двигателя.

Требования безопасности после окончания работы:

1. После возвращения с линии совместно с механиком по выпуску проверить транспортное средство.

2. Транспортное средство очистить от грязи и пыли, поставить их в установленное место, убедиться в том, что нет возможности возникновения пожара и затянуть рычаг стояночной тормозной системы, выключить двигатель и массу; при безгаражном хранении транспортного средства в зимнее время слить воду из радиатора и двигателя, затянуть рычаг стояночного тормоза, закрыть кабину на замок.

3. Снять и убрать специальную одежду в шкаф, вымыть руки и лицо с мылом, при необходимости принять душ. Применять для для личной гигиены химические вещества запрещается.

4. При сливе горячего масла из картера двигателя, а также из гидросистемы нужно остерегаться ожогов.

Водителям запрещается:

- управлять транспортным средством в состоянии алкогольного опьянения или под воздействием наркотических средств;

- выезжать в рейс в болезненном состоянии или при такой степени утомления, которая может повлиять на безопасность движения;

- передавать управление транспортным средством посторонним лицам;

- производить техническое обслуживание и ремонт транспортного средства во время погрузки и разгрузки;

- оставлять в кабинах и на двигателе загрязненные маслом и топливом использованный обтирочный материал (ветошь, концы и т.п.);

- допускать скопление на двигателе грязи и масла;

- курить в непосредственной близости от приборов системы питания двигателя (в частности, от топливных баков);

- пользоваться открытым огнем при определении и устранении неисправностей механизмов.

Требования безопасности в аварийных ситуациях

Водитель, причастный к нему, обязан:

1. Остановить или не трогать с места транспортное средство, а также другие предметы, имеющие отношение к происшествию, включить световую сигнализацию и выставить знак аварийной остановки.

2. Сообщить о случившемся в ГИБДД, записать фамилию и адреса очевидцев происшествия и ожидать прибытия работников милиции или следственных органов;

3. Вызвать в случае необходимости «Скорую помощь», а если это невозможно, отправить пострадавших на попутном или отвезти на своем транспорте в ближайшее лечебное заведение и сообщить там свою фамилию, номерной знак транспортного средства, после чего возвратиться к месту происшествия;

4. При доставке пострадавшего на своем транспортном средстве в лечебное учреждение или если невозможно движение других транспортных средств, необходимо освободить проезжую часть, предварительно зафиксировав в присутствии свидетелей положение транспортного средства и относящихся к дорожно-транспортному происшествию предметов и следов, приняв всевозможные меры к их сохранению и организации объезда места происшествия.

Действия при обнаружении загорания или в случае пожара:

1. Остановить автомобиль, выключить зажигание, перекрыть краны бензопровода и горюче-смазочных материалов, отключить клеммы аккумуляторной батареи.

2. Если возможно позвонить в пожарную часть по телефону 01 или пожарному извещателю и приступить к тушению пожара имеющимися первичными средствами пожаротушения.

3. При загорании одежды на человеке его необходимо уронить и сбить огонь, накинув брезент, кошму.

4. При тушении электропроводов применять углекислотные и порошковые огнетушители.

5. При невозможности вызова пожарной команды тушение пожара производить своими силами. При угрозе жизни - водителю необходимо отвести людей и отойти самому на безопасное расстояние от очага возгорания. [24]

6. Экономическая часть

Базовая норма расхода дизельного топлива автомобилем МАЗ-543240 с двигателем ЯМЗ-236 БЕ составляет 21,5 л/100 км, согласно распоряжению Министерства транспорта Российской Федерации от 14 марта 2008 года №АМ - 23 - р.

Учитывая, что работа автомобиля МАЗ-543240 осуществляется на дорогах общего пользования, включая города, посёлки и пригородные зоны при высоте над уровнем моря от 300 до 800 м, соответствующего Кировской области, вводится надбавка 5%.

Исходные данные:

Средний расход дизельного топлива базовой модели G_cp1 =21,5 л/100 км.

Средний расход дизельного топлива новой модели G_cp2 ⁼ 4,3 л/100 км.

Средний расход газа новой модели 25,1 м / 100 км.

Срок службы автомобиля Т = 5 лет.

Условный годовой пробег автомобиля L_год = 40000 км.

Пробег автомобиля за срок службы = 200000 км.

Стоимость 1 л дизельного топлива Ц_дт = 22 руб.

Стоимость 1 мі газа Ц_г = 8,50 руб.

Балансовая стоимость МАЗ-543240 Б = 1750000 руб.

Стоимость газобалонного оборудования Б = 91600 руб.

Стоимость работ по переоборудованию автомобиля для работы на компримированном природном газе составляет Б₂ = 29800 руб.

Стоимость переоборудованного автомобиля:

Б= Б + Б₁+Б₂ = 1750000 + 91600 + 29800 = 1871400 руб. (6.1) Определяем годовой расход дизельного топлива:

(6.2)

тогда при базовом варианте

g_д1 = (21,5/100) • 40000 = 8600 л;

при проектируемом варианте

g_д2 = (4,3/100) • 40000 = 1720 л.

Определяем годовой расход газа при проектируемом варианте:

g_г=(G_г/100) 1_год, (6.3)

где G_г - средний расход газа, мі/100 км

Подставляя значения в формулу (6.3), получаем:

g_г = (25,1/100) 40000 = 10040 мі.

Определяем экономию дизельного топлива за год:

g = g-g = 8600-1720=6880 л. (6.4)

Определяем стоимость дизельного топлива за год:

С_мд = Ц_дт, (6.5)

где Ц - стоимость одного л дизельного топлива, руб.

Тогда получаем:

для базового варианта

С_{мд 1}, =860022 = 189200 руб.;

для проектируемого варианта

С_мд2 = 1720 • 22 = 37840 руб.

Определяем стоимость газа проектируемой модели:

С_мг = Цг = 100408,50 = 85340 руб. (6.6)

Определяем годовую экономию от снижения стоимости топлива:

 (6.7)

подставляя значения в формулу (6.7), получаем:

= 189200 - (37840 + 85340) = 66020 руб.

Затраты на обслуживание базовой и проектируемой моделей рассчитываем по формуле:

A_1,2=(Бa)/L_?, (6.8)

где Б - балансовая стоимость автомобиля базовой и проектируемой моделей, руб.;

а - коэффициент отчислений на обслуживание, принимаем а = 0,2.

Тогда, подставляя значения в формулу (6.8), находим затраты:

для базовой модели:

A = (1750000 • 0,2)/200000 = 1,75 руб./км;

для проектируемой модели:

А₂ = (1871400 • 0,2)/200000 = 1,87 руб./км.

Рассчитываем затраты на ТО и ТР базовой и проектируемой моделей:

P= (Б * Q)/, (6.9)

где Q_L - коэффициент отчислений на ТО и ТР. Принимаем Q_L = 0,22.

Подставляя числовые значения в формулу (6.9), получаем:

для базовой модели:

Р₁ = (1750000 • 0,22)/200000 = 1,92 руб./км,

для проектируемой одели:

Р₂ = (1871400 • 0,22)/200000 = 2,05 руб./км.

Определяем себестоимость затрат базовой и проектируемой моделей:

для базовой модели

U₁ = А₁+ P₁= 1,75 + 1,92= 3,67 руб./км, (6.10)

для проектируемой модели

U₂ = А₂ + Р₂ = 1,87 + 2,05= 3,92 руб./км. (6.11)

Определяем количество капиталовложений по формуле:

К_1,2 = Б/L. (6.12)

Подставляя значения в формулу (6.12), получаем:

для базовой модели

К₁ = 1750000 / 200000 = 8,75 руб./км;

для новой модели

К₂= 1871400/200000 = 9,35 руб./км.

Определяем количество приведенных затрат:

(6.13)

где Е_н - коэффициент эффективности капиталовложений.

Принимаем Е_н = 0,15.

Подставляя числовые значения в формулу (6.13), получаем:

для базового варианта:

3₁ =3,67 + 0,15 • 8,75 = 4,98 руб./км,

для проектируемого варианта:

3₂ = 3,92 + 0,15 • 9,35 = 5,31 руб./км.

Годовая экономия определится по формуле:

Э_Г1 = ((); (6.14)

подставляя числовые значения в формулу (6.14), получаем:

Э_Г1= ((4,98 - 5,31) 40000) /5 = -2880 руб.

Определяем общую годовую экономию:

(6.15)

Подставляя значения в формулу (6.15), получаем:

= 66020 + (- 2880) = 63140 руб.

Находим срок окупаемости капиталовложений:

= года или 76800 км пробега.

Рассчитанные показатели экономического расчета заносим в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 - Технико-экономические показатели

Показатели	Базовый	Проектный
Балансовая стоимость автомобиля, руб.	1750000	1871400
Годовой пробег, км	40000
Расход топлива за год:
дизельное топливо, кг	8600	1720
газ, мі	-	10040
Экономия дизельного топлива за год, кг	-	6880
Общая стоимость топлива за год, руб. дизельное топливо газ	189200	37840
		85340
Годовая экономия от снижения стоимости топлива, руб.	-	66020
Эксплуатационные затраты за год, руб.:
ТО и ТР	76800	82000
ГСМ	189200	123180
Общая экономия, руб./год	-	63140
Срок окупаемости, год	-	1,92

Выводы и предложения

Анализ состояния вопроса показал, что перевод автомобильного транспорта с нефтяных топлив на (КПГ) имеет множество достоинств, а именно: снижение расходов нефтяных запасов страны, улучшение экологии, особенно в крупных городах, повышение ресурса автотранспорта. Необходима активная стимуляция со стороны государства для внедрения компримированного природного газа в качестве замены нефтяных видов топлив.

С точки зрения практического применения в современных условиях наиболее реальным способом перевода дизеля на компримированный природный газ является осуществление его работы по газодизельному процессу, то есть при подаче газа (основноговида топлива) во впускной коллектор и воспламенения газовоздушной смеси небольшой запальной дозой дизельного топлива, поступающего в цилиндры через штатную топливную систему.

Использование в качестве топлива для дизеля КПГ способствует снижению содержания сажи в отработавших газах практически до нулевой концентрации.

Одним из важных условий разработки дипломного проекта является то, что в конструкции самого двигателя автомобиля и системы подачи топлива не вносится каких-либо существенных изменений.

Список литературы

1. Лиханов В.А., Плотников С.А. Автомобильные двигатели / Учебно-методическое пособие. - Киров: Вятская ГСХА, 2002. - 87 с., ил.

2. Лиханов В.А. Деветьяров Р.Р. Автомобильные двигатели: Учебное пособие. - Киров: Вятская ГСХА, 2005. - 153 с.

3. Гаспарянц Г.А. Конструкция, основы теории и расчета автомобиля. - М.: Машиностроение, 1978. - 351 с.

4. Перевод двигателей внутреннего сгорания на газообразное топливо. Сборник под редакцией Вырубова Д.Н. - М.: Машгиз, 1946. - 239 с.

5. ЕСКД Основные положения. - М.: Издательство стандартов, 1982. - 352 с.

6. Шкрабак В.С., Луковников А.В. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве. - М.: Колос, 2003. - 512 с. пособие для ВУЗов. - 2-е изд., прераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2002. - 400 с., ил.