Проект топливной системы тепловозного дизеля Д49 с электронным управлением топливоподачи

 

   3.3  Технология создания КОП

 

3.3.1 Требуется установить размеры  деталей, путем обмера, либо  использовать готовые чертежи.

 

3.3.2 Создать трехмерную модель каждой детали и её сборку в конструкторской программе «Solid Works» (рисунок 17).

         Данный  этап технологии является фундаментом  для создания КОП.

 

 

 

 

Рисунок 17- Пример рабочего окна программы «Solid Works»

 

 

  3.3.3 Сохранить каждую модель детали в файле расширения *.stl.

 

   3.3.4 Открыть модель в программе 3D Max (рисунок 18).

 

 

 

 

Рисунок 18- Пример рабочего окна программы 3D Max

 

 

  3.3.5 Сохранить модель путем экспорта в формате *.3ds.

      Этапы: 3, 4, 5, используются для того, чтобы путем экспорта получился, файл с расширением *.3ds, который открывается в программе Swift 3D.

 

   3.3.6 Открыть модель в программе Swift 3D (рисунок 19).

 

 

Рисунок 19- Пример рабочего окна программы Swift 3D

3.3.7 Сделать анимацию вращения для полной её визуализации индивидуально для каждой детали.

 

3.3.8 Сохранить путем экспорта каждую модель в файле расширения *.swf, для будущей работы с программой Adobe Flash.

 

3.3.9  Открыть модель сборки объекта в Solid Works.

 

3.3.10 Выполнить поперечный срез модели, так чтобы он отображал внутреннюю схему конструкции узла.

 

3.3.11 Создать чертеж из получившегося разреза сборки и сохранить его в файле расширения *.dxf AutoCAD.

 

3.3.12 Запустить программу Adobe Flash и создать новый документ (Action Script 2.0).

3.3.13  Импортировать чертеж схемы конструкции в созданном файле (рисунок 20).

 

 

Рисунок 20- Пример рабочего окна программы  Adobe Flash

3.3.1 Раскрасить схему конструкции путем заливки в цвета, либо идентичные оригинальным деталям, либо схожим, таким образом, чтобы каждая составляющая в схеме деталь, отличалась от другой, для наиболее ясной картины схемы (пример показан на рисунке 21). Используя возможности заливки, цвет деталей узла, которые подвергаются движению, рекомендуется сделать таким образом,  чтобы они выглядели в объеме.

 

 

 

 

Рисунок 21- Пример цветного чертежа

 

 

3.3.15 Разгруппировать сборку для того чтобы она не являлась единым рисунком, т.к. это не целесообразно.  Преобразовать сборку в целом и отдельно каждую деталь в символ «фрагмент ролика». Сохранить документ. Это будет заготовкой для остальных операций.

 

3.3.16 Идентично принципу действия  узла, сделать такую же анимацию, используя временную линейку.  Сохранить документ.

 

3.3.17 Чтобы сделать интерактивную подпрограмму «принцип действия», работающую при нажатии активных ссылок, характеризующих фазу процесса на определенном этапе работы устройства, необходимо: 1) Открыть существующую анимацию. 2) Слева от анимации сделать текстовый список названия фаз работы узла, в правильной последовательности. Это и будут активные ссылки. 3) Преобразовать текст в символ «кнопка». 4) Присвоить каждой кнопке имя. 5) Используя язык программирования Action Script, настроить взаимодействие, между анимацией и ссылками. 6) Завершив настройку, проверить работу подпрограммы, нажав на клавиатуре комбинацию клавиш Ctrl+Enter. 7) Сохранить в отдельном файле. Пример рабочего окна полученной подпрограммы изображен на рисунке 22.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 22- Рабочее окно подпрограммы «Принцип действия»

 

 

 

3.3.18 Для создания подпрограммы «конструкция» необходимо: 1) Открыть существующую схему полученную в пункте 15. 2) Слева создать текстовый перечень названий деталей. 3) Преобразовать текст в символ «кнопка». 4) Создать отдельный слой на временной линейке. 5) На созданном слое выполнить сноски от каждой детали на схеме и обозначить их соответствующим текстом. Полученные сноски преобразовать в символ и задать имя каждой. 6) Создать еще один слой для выполнения программирования, систематизирующего работу подпрограммы. 7) Написать программу. 8) Перейти на слой с кнопками. 9) Запрограммировать кнопки, так, что бы при нажатии, все детали становились прозрачными, кроме выбранной, и вызывали анимацию вращения,  созданную ранее программой Swift 3D. Анимацию модели запрограммировать на несколько вращений, и на возможность повторного просмотра путем нажатия левой кнопкой мыши на модель.  В итоге мы получим интерактивную подпрограмму «конструкция» пример, которой показан на рисунке 23. Полученное сохранить в отдельном файле.

 

 

 

Рисунок 23- Рабочее окно подпрограммы «Конструкция»

 

    

 

      Представленная выше  технология создания КОП была  опробована при разработке обучающей программы по изучению устройства и работы топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизеля 7FDL тепловоза 2ТЭ10М, модернизированного компанией General Electric. Это насос индивидуального типа с электромагнитным клапаном, что является новым техническим решением для отечественных тепловозов. Поэтому актуальность нашей разработки обосновывалась еще и отсутствием учебных пособий для таких насосов вообще, а не только в форме КОП.

      Трехмерные модели  деталей ТНВД разрабатывались  на основе натурных замеров после разборки неисправного агрегата в лаборатории  кафедры «Тепловозы и тепловые двигатели». Перечень деталей составлял 15 единиц, среди них: плунжер, корпус плунжера, стакан корпуса, кулачок, толкатель, клапан и др. Размер каждого swf-файла варьировался от 5,87 кБайт до 2,66 мБайт в зависимости от изображения, суммарный размер всех компонентов в КОП составил 28,74 мБайт.

       В качестве примера, на рис. 18 показаны рабочие окна подпрограммы «конструкция» и подпрограммы «принцип действия». Подпрограмма «конструкция» работает в полном соответствие с приведенным выше описанием. При анимации схемы, иллюстрирующей принцип действия насоса наряду с движущимися деталями (кулачок, плунжер с толкателем, клапан, пружины и др.) дополнительно изменяется цвет топлива для визуализации переменного давления. Направление течения топлива отображается движущимися стрелками. Обучающийся может управлять фазами топливоподачи, просматривая отдельно процессы наполнения, вытеснения и нагнетания топлива. Во время анимации процесса в нижней части окна показывается краткое текстовое описание процесса. При создании Flash-роликов возможно звуковое сопровождение, но в нашем случае мы посчитали это нецелесообразным.

 

 

 

 

                        

Рисунок 23- Примеры компонентов КОП

 

 

3.4 Выводы о разработке

 

 

     Разработанные принципы работы КОП и технология её создания могут быть применены при создании учебных пособий, посвященных изучению конструкции и принципа действия разнообразных машин, механизмов, пневматических и гидравлических устройств. Публикация компонентов КОП во Flash-ролики делает пособие приспособленным для работы в сети Интернет. Общая логика работы КОП задаётся управляющей программой, определяющей последовательность работы, взаимодействие с обучаемым, сбор и обработку статистической информации, допуск обучаемого к КОП и др. задачи. Разработка такой управляющей программы является следующим этапом нашей работы.

 

4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ НА ДИЗЕЛЕ Д49

 

4.1 Общая характеристика показателей оценки экономической эффективности технических решений

 

       Любое техническое предложение должно сопровождаться экономическим расчетом. Обычно экономический расчет отражает экономическую эффективность от внедрения предложенного нововведения в производство.

        Под экономической эффективностью подразумевается соотношение полезного результата и затрат факторов производственного процесса. Также экономическая эффективность выражает результативность всей экономической системы, в целом, и отражается в полезных результатах её функционирования к затраченным ресурсам. Складывается как интегральный показатель  эффективности на разных уровнях экономической системы.

        При оценке экономической эффективности технического решении используется система показателей, которые дают обоснование целесообразности вложения средств в проектное решение. Показатель – это признак, характеризующий какую-либо одну сторону явления, действия, их количественную или качественную характеристику (сторону) или степень выполнения определенной задачи. Их можно разделить на две группы – натуральные и стоимостные показатели.

       Натуральные показатели или технические параметры проекта, характеризуют техническую или технологическую его сторону. В нашем проекте это проявляется в показатели повышения надежности работы транспортных средств; улучшения качества перевозок и выполнения эксплуатационной деятельности транспорта; снижение трудоемкости работ по ремонту и текущему обслуживанию транспортных средств, экономия затрат на топливо.

         Целесообразность  создания и использования новой  техники, изобретений и рационализаторских  предложений решается на основе  расчёта экономического эффекта, определяемого на годовой объём эксплуатации, выполняемой с помощью применения топливной системы с электронным управлением топлиподачи в расчётном году.

       Проблема энергосбережения приобрела в настоящее время стратегическое значение в стране. Поэтому исследование путей повышения топливной экономичности тепловозных дизелей в эксплуатации, остается актуальным. Основные требования к конструкции дизеля направлены на экономию затрат на топливо и выходящие в следствии факторы такие как техническое обслуживание, ремонт и прочие расходы в процессе его эксплуатации.

В нашем случае экономический эффект является одним из главных критериев  выбора данной системы топливоподачи как с технической стороны, так и с экономической, т.к. экономичность работы тепловоза определяется экономичностью его силовой установки - дизеля.

Действительно, проведя исследования, расход топлива и затраты на обслуживание с новой системой , на много ниже чем у традиционного ТНВД Д49. Кроме этого затраты на обслуживание таких узлов как РЧО, регулирующая втулка и элементы соединения, а также исполнительные механизмы, полностью отсутствуют, так как применение в конструкции их с новой системой не требуется вообще. 

          С установкой топливной системы c электронным управлением, суть экономического расчета заключается в определении экономического эффекта от внедрения нового оборудования, а целесообразность внедрения нового оборудования, выявляется в сравнении экономического эффекта от традиционного оборудования. Разумеется, в первом случае экономическая эффективность должна быть выше, чем в традиционном.   В данном разделе будет приведен экономическое обоснование, основанное на сравнении двух расчетов состоящих из расчета затрат на использование нового оборудования в сравнении с затратами, на традиционное. В итоге приведен экономический эффект от внедрения, и вывод подтверждающий целесообразность проекта.

 

    4.2 Определение затрат на внедрение нового оборудования

 

       Итоговые затраты на реализацию технического предложения найдем как сумму затрат на внедрение, и затрат на эксплуатацию 

 

                             ,                                             (33)

    где   сумму затрат на внедрение оборудования;

         сумму затрат на эксплуатацию оборудования.

  

Сумму затрат на внедрение оборудования найдем по формуле

 

,                                    (34)

 

 где затраты на покупку нового оборудования;

    на монтаж оборудования;

 затраты на заработную плату слесаря для установки и настройки нового оборудования.

 

     Сумма затрат на  эксплуатацию , равна нулю, т.к. новое оборудование предполагает эксплуатацию без технического вмешательства, сроком до четырех лет.

 

 

        Для начала  расчета была сформирована таблица  4.2 представленная ниже. В ней указаны наименования материалов и их стоимость. Зная стоимостные показатели мы найдем сумму затрат на на покупку нового оборудования.

 

 

         Таблица 4.2–Прайс-лист необходимых, комплектующих деталей ТНВД Bosch

 

Наименование материала	Количество	Стоимость 1шт, руб	Сумма, руб
Стакан корпуса	1 шт.	1370	1370
Электромагнитный клапан	1 шт.	1500	1500
Корпус	1 шт.	1200	1200
Пружина плунжерная	1 шт.	340	340
Гильза	1шт.	250	250
Пружина клапанная	1 шт.	50	50
Болт корпусной	4 шт.	15	60
Болт клапанный	4 шт.	23	92
Стоимость оборудования			4862

 

 

         Общая стоимость оборудования составляет 4862 рублей.  Монтаж (10% от стоимости оборудования) составляет 486,2 руб.

Установку и настройку внедряемого  оборудования производит слесарь. Для  настройки оборудования понадобится 1 час. Что тоже влияет на эффективные показатели в целом. Исходя из ситуации, рассчитаем заработную плату работника в течение этого времени.

         Заработная плата – это выраженная в денежной форме часть национального дохода, которая распределяется по количеству и качеству труда, затраченного каждым работником, и поступает в личное потребление работника. Получение заработной платы, участие в прибылях является основной формой удовлетворения личных потребностей.

         Рабочий персонал для установки ТНВД Bosch, состоит в количестве одного слесаря 5-го разряда.

          Минимальная тарифная ставка рабочего 5 разряда, оплачиваемая по 2 уровню, находится по формуле: