Диплом. ВКР Ефимов 7. Тольяттинский государственный университет

• Название: Тольяттинский государственный университет
• Анкор: Диплом
• Дата: 23.08.2021
• Размер: 1.1 Mb.
• Имя файла: ВКР Ефимов 7.docx
• Тип: Документы; #227653
• страница: 9 из 9

Топливно-экономическая характеристика автомобиля

«Для расчета этого раздела, нужно рассчитать предварительно какой расход топлива автомобиля будет при прямолинейном движении на высшей передаче с постоянной скоростью от минимальной до максимальной.

Путевой расход топлива:
, (43)

где k_ск – коэффициент, учитывающие соответственно изменения эффективного расхода топлива в зависимости от ω_e;

k_и –коэффициент, учитывающие соответственно изменения эффективного расхода топлива в зависимости от N двигателя;

g_{e min} = 340 г/кВт*ч –удельный эффективный расход топлива;

ρ_т = 0.73 кг/л – плотность топлива.» [11]
Рассчитанные данные сводим в таблицу 17 и строим график (рисунок 20).

Таблица 17 – Топливно-экономическая эффективность автомобиля

V	16,8	21,13	25,45	29,77	34,1	38,42	42,74
kи	1,35	1,3	1,2	1,12	1	0,98	0,8
И	0,14433	0,179406	0,22478	0,28253	0,35602	0,449535	0,570915
kск	1,1	0,95	0,88	0,8	0,79	0,8	0,9
ωe/ωN	0,362676	0,455986	0,549296	0,64261	0,73592	0,829225	0,922535
gn	7,388707	7,740387	8,290073	8,71565	9,40311	11,26398	12,33042

Рисунок 20 – Топливно-экономическая характеристика автомобиля
Выводы: мы получили значения, которые помогли нам рассчитать скорость, время и пусть разгона легкового автомобиля. Узнали его скоростные характеристики, а также получили графики и схемы его характеристик.

4. Анализ экономической эффективности проекта

1. 
   Сбор данных
   

Составление плана НИиОКР «Модернизация стенда для определения коэффициента аэродинамического сопротивления модели автомобиля».

«Предполагаемые в процессе исследования работы разбиваются на укрупненные стадии – этапы» [5] и сводятся в таблицу 18.
Таблица 18 – Перечень стадий и этапов выполнения НИиОКР

Наименование работ		Трудоемкость, дн.		Должность исполнителя	Кол-во исполнителей	Применяемое оборудование
		Tmin	Tmax
1. Маркетинговые исследования
1.1	Сбор информации и анализ рынка	2	3	Инженер III	1	Компьютер
1.2	Оценка эффективности использования результатов прогноза	1	2	Инженер III	1	Компьютер
2. Патентные исследования
2.1	Проведение патентного поиска и проверка патентной чистоты	3	5	Инженер III	1	Компьютер
2.2	Анализ и выбор технического решения	1	2	Инженер III	1	Компьютер
3. Конструкторская подготовка
3.1	Разработка методики проведения испытания	4	5	Инженер III, Ведущий инженер	2	Компьютер
3.2	Исследование влияния аэродинамического коэффициента	2	4	Инженер III	1	Усилитель, самописец,стенд

Продолжение таблицы 18

Наименование работ		Трудоемкость, дн.		Должность исполнителя	Кол-во исполнителей	Применяемое оборудование
3.3	Обработка результатов исследования и построение графиков и таблиц	3	4	Инженер III	1	Компьютер
4. Оформление результатов НИиОКР
4.1	Расчет экономической эффективности от проведения испытаний	3	4	Инженер III	1	Компьютер
4.2	Непредвиденные работы	1	2	Инженер III	1

Определяем ожидаемую трудоемкость выполнения каждой работы и каждого этапа по следующей формуле:
t_ож.i = (3t_min + 2t_max)/5 (44)

где «t_min -оптимистическая оценка трудоемкости выполнения работы в чел./дн.,

t_max -пессимистическая оценка трудоемкости выполнения работы в чел./дн.

«Зная ожидаемую трудоемкость по этапам и численность исполнителей, необходимо определить длительность каждого этапа, суммарную длительность НИиОКР, удельный вес каждого этапа и нарастание технической готовности по этапам по следующим формулам:

Длительность работы или этапа определяем:
T_эmi = t_oжi./P_i (45)

где P_i - численность исполнителей, чел». [5]
Суммарная длительность НИиОКР:
Т_  Т_эmi (46)
«Удельный вес каждого этапа определяется в %, принимая Т_ за 100» [17] %, т.е.
Уд_эmi = Т_эmi/Т_*100% (47)
Результаты расчётов длительности выполнения работ сведём в таблицу 19.

Таблица 19 – Результаты расчёта длительности выполнения НИиОКР.

№ Этапа	Численность исполнителей			Тож	T	Удэтi	%
	Ведущий инженер	Инженер III	Всего
1.1	-	1	1	2,4	22,2	10,8108	10,8108
1.2	-	1	1	1,4		6,3063	17,1171
2.1	-	1	1	3,8		17,1171	34,2342
2.2	-	1	1	1,4		6,3063	40,5405
3.1	1	1	2	4,4		9,9099	50,4504
3.2	-	1	1	2,8		12,6126	63,063
3.3	-	1	1	3,4		15,3153	78,3783
4.1	-	1	1	3,4		15,3153	93,6936
«4.2	-	1	1	1,4		6,3063	100,0000

«После определения продолжительности выполнения каждого этапа строиться линейный график процесса проектирования и разработки новой математической модели, определяется графическим путем общая продолжительность выполнения работ» [7]. График выполнения НИиОКР представлен на рисунке 21.

Рисунок 21 – График выполнения НИиОКР
Затем составляем таблицу 20, используя линейный график выполнения НИиОКР и исходные данные.
Таблица 20 – Табелирование работ НИиОКР

№ этапа	Исполнители
	Ведущий инженер		Инженер III
1.1	-	2,4
1.2	-	1,4
2.1	-	3,8
2.2	-	1,4
3.1	2,2	2,2
3.2	-	2,8
3.3	-	3,4
4.1	-	3,4
4.2	-	1,4
Всего:	2,2	22,2

2. 
   Расчёт сметы затрат на НИиОКР
   

«Сметы затрат составляются для сравнения базовой и проектной технологии внедрения образца новой техники в производство» [19] «и для расчета себестоимости изготовления новой техники, определения цены» [19].

Исходные данные для расчёта затрат на создание и разработку математической модели сведены в таблицу 21.

Таблица 21 – Исходные данные для расчёта затрат на создание и разработку математической модели8

Наименование показателей	Единицы изм.	Абсолютная величина
1	2	3
Коэффициент накладных расходов, Кнакл.	%	25
Взносы в страховые фонды, в том числе:	%	30
Стоимость 1 кВт электроэнергии, Сэл.	руб.	4.32
Годовая норма амортизационных отчислений, Нам.	%	20
Режим работы предприятия:	-	-
Продолжительность рабочего дня, q	час.	8
Количество экспериментов, n	Шт	72
Количество выходных дней в году, В	дни	104
Количество праздничных дней в году, П	дни	12
Количество нерабочих часов в предпраздничные дни, Нпр.	час	5

«Расчет эффективного годового фонда рабочего времени:
<sub>Fэф = (365 - П - В )q - Нпр , (48)

где П</sub>- праздничные дни;

В - выходные дни;

q - количество часов в смену;

Н_пр - количество нерабочих часов в предпраздничные дни» [20].
_{Fэф = (365 – 12 – 104) * 8 – 5 = 1987 ч}

«Расчет среднего количества рабочих дней в месяц (округляется до ближайшего большего целого числа):
Д= F_эф./12q, (49)

Д= 1907/12*8 = 19,86 дней.

Расчет времени работы i^ого исполнителя:
Кисп.i = Fi /Д, мес., (50)

где Fi – количество отработанных дней i-м исполнителем (берется из табеля учета рабочего времени).

Инженер III: Кисп = 22,2/20 = 1,11 мес

Вед.инженер: Кисп =2,2 /20 = 0,11 мес» [20].
«Расчет заработной платы исполнителей с должностными окладами:
З_итр. = К_исп.i∙Окл. N, (51)

где К_исп.i – время работы i-го исполнителя ,мес.

Окл. – должностной оклад i-го исполнителя, руб.

N – количество исполнителей, чел.
Расчет заработной платы исполнителей с должностными окладами сведен в таблицу 2» [17].
Таблица 22 – Заработная плата исполнителей

Должность исполнителя	Кол-во исполнителей, чел.	Среднемесячный оклад, руб.	Время работы, месяцы	Заработная плата, руб.
1. Ведущий инженер	1	48000	0,11	5280
2. Инженер III	1	34000	1,11	37740
Итого					42820

Расчет заработной платы всех исполнителей:
руб. (52)
«Расчет отчислений на страховые взносы в фонды:
C_соц. = З_исп. К_соц./100 = 34000  30/100 = 10200 руб, (53)

где К_соц. - коэффициент отчислений в страховые фонды, %.

Расчет затрат на электроэнергию:
, (54)

где N_y- мощность оборудования;

К_исп - коэффициент использования;

К_загр - коэффициент загрузки;

Д_i - время работы i^ого оборудования (определяется из ленточного графика).
Расчёт затрат на электроэнергию сведён в таблицу 23» [17].


Таблица 23 – Расчет затрат на электроэнергию

Наименование оборудования	Ny, кВт	Kзаг	Кисп.	Д, дни	Цэл.,руб.	Сэл, руб.
1. Компьютер	0,4	0,91	0,8	18	4,32	126,64
2. Усилитель	0,25		0,3	2,8		4,62
3. Самописец	0,2		0,3	2,8		3,69
Итого:						134,95

Расчет амортизационных отчислений.

«Затраты на амортизацию определяются только в том случае, если оборудование используется в дальнейшем для других НИиОКР. Если же приобретенное или изготовленное оборудование используется только для данной НИиОКР, то их полная стоимость относится к капитальным затратам и целиком «включается в затраты на НИиОКР.
руб. (55)
где F_обор. – годовое эффективное время работы оборудования» [17], равное:
F_обор. = (365 - П - В )∙q∙n ∙K_загр , (56)

F_обор = (365-12-104)*8*0,91=1812,72

Н_ам – норма амортизационных отчислений;

К_загр. – коэффициент загрузки i–го оборудования;

t_м – общее время работы оборудования, равное.
t_м = Д_обор.iqn_Kисп., (57)

где Д_обор.i – время работы i–го оборудования;

n – количество экспериментов;

_Кисп. – коэффициент использования i–го оборудования;

С_об - первоначальная стоимость оборудования.
Компьютер:t_м = 18*8*0,8=115,2 час.

Усилитель:t_м = 2,8*8*0,3=6,72 час.

Самописец:t_м = 2,8*8*0,3=6,72 час.
Расчёт затрат на амортизацию сведен в таблицу 24.
Таблица 24 – Затраты на амортизацию

Наименование оборудования	Соб, Руб.	Kзагр.	Кисп.	Нам	tм, час	Fобор., Час.	Сам, Руб.
1. Компьютер	30000	0,91	0,8	20	115,2		381,31
2. Усилитель	10000		0,3	20	6,72	1812,72	7,41
3. Самописец	7500		0,3	20	6,72		5,56
Итого:								394,28

«Расчет накладных расходов:
, руб., (58)

где К_накл = 30 - коэффициент накладных расходов,%

З_исп.- заработная плата исполнителей.
Расчёт затрат на основные материалы с учетом транспортно-заготовительных расходов» [17]:
«М=Цм_i∙Вм_i(1+К_тзр/100), руб. (59)

где Цм_i- оптовая цена материала i-го вида, руб.,

Вм_i – норма расхода материала i-го вида, кг, м.

К_тзр– коэффициент транспортно-заготовительных расходов, %

К_вот – коэффициент возвратных отходов» [17], %.
Капитальных вложений по данной НИР не планируется.

Спредпр=Ктек

Результаты расчетов сводятся в таблицу 24.
Таблица 24 – Смета затрат на проектирование выполнение НИР

№	«Статьи	Обозначение	Сумма, руб.
-	1.Текущие затраты, Ктек.	-	-
1.	Материальные затраты, в т. ч.:	-	-
-	- сырье и материалы	М	360,5
-	- полуфабрикаты	-	-
-	- энергоносителей	Сэл	134,95
-	и т. д.	-	-
2.	Фонд оплаты труда исполнителей	Зисп	29200
3.	Страховые взносы в фонды	Ссоц	7592
4.	Амортизационные отчисления	Сам	394,28
5.	Накладные расходы	Снакл	2428,5
-	Предпроизводственные затраты, Всего Спредпр.:	-	13428,56» [6].

Вывод: была рассчитаны экономическая эффективность проекта по модернизации аэродинамического стенда. На основании анализа полученных экономических данных можно рекомендовать к внедрению нашу установку.

5. 
   Безопасность и экологичность технического объекта
   

1. 
   Воздействие ОВФ РС и ТП при работе со стендом
   

Таблица 25 – индификатор ОВФ РС и ТП

Опасные и вредные факторы, воздействующие на оператора стенда, а также травмоопасность	Источник	Принятые меры
1.Шум	Два работающих вентилятора нагнетающих воздух, 60 дБ	Не требуются
2. Электроопасность	Электрооборудование стенда (Электродвигатели, провода, блок питания)	Изоляция электрооборудования, защитное заземление
3. Механические повреждения	Движущиеся лопасти вентилятора	Инструктаж оператора и табличка предупреждающая об опасности
4. Пожаропасность	Электрооборудование	Средства пожаротушения, средства индивидуальной защиты

В таблице 25 соотнесены опасные и вредные факторы с мерами безопасности, позволяющих избежать травм.

1. При работе со стендом на оператора влияет аэродинамический шум, создаваемый в аппарате при высоких скоростях воздуха. Сильный шум негативно влияет на организм, он может проявляться в виде повреждения органа слуха, нарушениях работы органов и систем организма, снижении производительности труда, повышении уровня травм. Сниженный фокус. «Допустимые шумовые характеристики рабочих мест регламентируются ГОСТ 12.1.003-83 «Шум, общие требования безопасности» и Санитарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах (СН 2.2.4 / 2.1.8.562-96)». [19] Помимо требований безопасности, максимальный уровень прерывистого шума на рабочем месте не должен превышать 110 дБ. «Зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБ должны быть обозначены знаками безопасности по ГОСТ 12.4.026 *. Оператор, работающий в этих условиях, должен быть оборудован средствами индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.051». [19]

При замере работы стенда шумомером было получено значение 60 дБ, что соответствует норме акустического комфорта человека.

2. Электрический ток, проходящий через тело, оказывает на него биологическое, термическое и электролитическое действие.

«Термический эффект проявляется в ожогах, нагревании и повреждении сосудов, перегреве сердца, мозга и других органов, что вызывает в них функциональные нарушения. Электролитический эффект проявляется в разложении органической жидкости, в том числе крови, что вызывает значительное нарушение ее состава, а также ткани в целом». [19]

Биологический эффект выражается преимущественно в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, присущих нормально функционирующему организму и тесно связанных с его жизненно важными функциями.

Виды травм: поражение электрическим током, поражение электрическим током. Безопасность электрооборудования регламентируется ГОСТ 12.2.007.0-75.

В стенде используется электрическое оборудование, которое может привести к травмам. Чтобы защитить оператора от поражения электрическим током, были приняты меры по изоляции проводов и изоляции источника питания, поместив его на диэлектрическую поверхность.

3. Наиболее частым и распространенным видом травм является механическая травма, среди которой преобладают травмы тупыми твердыми предметами. Механические повреждения — это результат взаимодействия человеческого тела и различных объектов окружающей среды при перемещении рядом друг с другом.

Высокая скорость вентиляторов стенда может привести к травмам при неправильной эксплуатации и несоблюдении правил безопасности. ГОСТ 12.4.280-2014 регулирует системы стандартов безопасности труда.

Во избежание механических травм при работе со стойкой оператор должен быть проинструктирован о мерах безопасности, а также проинформирован о последствиях несоблюдения.

4. Короткое замыкание в электрическом оборудовании может вызвать пожар и создать большую опасность. Для тушения пожара необходимо использовать средства пожаротушения. Действие средств пожаротушения на очаг пожара может быть различным: некоторые охлаждают горящее вещество, изолируют его от реакции с воздухом, удаляют концентрацию кислорода и горючих веществ. Другими словами, средства пожаротушения действуют на факторы, вызывающие процесс горения.

«Способы тушения горения.

Изоляция источника горения от воздуха или снижение концентрации кислорода негорючими газами до значения, при котором воспламенение исключено:

1. 
   Охлаждение очага горения ниже определенных температур;
   
2. 
   Интенсивное торможение скорости химической реакции в пламени;
   
3. 
   Механическое удаление пламени струей газа или воды;
   
4. 
   Создание условий для противопожарных преград». [19]
   

В нашем случае по ГОСТ 12.1.004-91 в помещении должен быть установлен углекислый огнетушитель ОУ-2 для ликвидации очага возгорания.

Вывод: в разделе «Безопасность и экологичность технического объекта» выявлены риски, связанные с работой на стенде. Выявлены источники рисков, а также приняты меры по их устранению. Разработаны средства, методы и меры обеспечения пожарной безопасности.

Заключение

В данной работе была проведена модернизация стенда, позволяющая определять влияния коэффициента аэродинамического сопротивления на нагрузку на ось автомобиля. Выявлено, что при увеличение нагрузки на заднюю ось автомобиля составляет 15%, а при ось нагружается на 18 % больше, чем при статической нагрузке.

Произведены расчеты экономической эффективности автомобиля, предполагающие использование данного стенда на кафедре «Проектирование и эксплуатация автомобилей».

В разделе «Безопасность и экологичность технического объекта» выявлены риски, связанные с работой на стенде. Выявлены источники рисков, а также приняты меры по их устранению. Разработаны средства, методы и меры обеспечения пожарной безопасности.

Стенд, на котором была проведена работа, будет использован в учебном процессе на кафедре «Проектирование и эксплуатация автомобилей» института машиностроения Тольяттинского Государственного Университета.

По результатам проведенной работы подготовлены тезисы, для опубликования в сборнике «Дни студенческой науки ТГУ» под названием «Модернизация стенда для определения коэффициента аэродинамического сопротивления модели автомобиля». Автор: А.В. Ефимов, научный руководитель Л.А. Черепанов.

Список используемых источников

1. 
   Бернацкий В.В., Острецов А.В. Исследования аэродинамики автомобиля / Бернацкий В.В., Острецов А.В.– Инфра-М: 2017. – 257 с.
   
2. 
   Гухо В.Г, Юниковой Н. А, Загородникова. С. П — М.: Машиностроение, 1987. — 424 с.
   
3. 
   Евграфов А. Н Аэродинамика автомобиля – МГИУ ,2010. – 6 с.
   
4. 
   Иванов, Н.М. Модернизация стенда для исследования работы пневматической подвески автомобиля, / Иванов Н.М / М.: Транспорт, 2003.-87с.
   
5. 
   Корнишин, А.П. Модернизация стенда рулевого управления для легкового автомобиля 2-го класса, / А.П. Корнишин - Тольятти, 2017.- 78с.
   
6. 
   Кравец, В.Н. Теория автомобиля / В.Н. Кравец – М.: Машиностроение, 2007. – 273 с.
   
7. 
   Краснов Н.Ф. Прикладная аэродинамика. – м.: Высш. шк., 1974. – С. 732.
   
8. 
   Михайловский Е.В. Аэродинамика автомобиля — М.: Машиностроение, 1973. — 224 с.
   
9. 
   Тарасик В.П. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов. – СПб.: БХВ – Петербург, 2006. – 478с.
   
10. 
    Финченко, Н.И. Испытание автомобилей и тракторов / Н.И. Финченко – М.: Машиностроение, 2017. – 173 с.
    
11. 
    Черепанов, Л.А. Тяговый расчет автомобиля, / Л.А. Черепанов - Тольятти, 2001.
    
12. 
    Automotive Wind Tunnels. [Электронный ресурс] URL: https://www.autoevolution.com/news/automotive-wind-tu..
    
13. 
    Bj¨orn Lindgren, Arne V. Johansson Design and Evaluation of a Low-Speed Wind-Tunnel with Expanding Corners - Technical Reports from Royal Institute of Technology Department of Mechanics SE-100 44 Stockholm, Sweden, 2002 – 47.
    
14. 
    Jewel B. Barlow, William H. Rae, Alan Pope Low-Speed Wind Tunnel Testing. – Wiley: 1999. – 713.
    
15. 
    Jordan Michael Towels High Speed Subsonic Wind Tunnel Design - San Jose State University, 2014 – 62.
    
16. 
    Joseph Katz, Race Car Aerodynamics: Designing for Speed (Engineering and Performance)/ Joseph Katz - USA, 1995 - 279 p.
    
17. 
    URL: http://bibliofond.ru
    
18. 
    URL: https://dspace.tltsu.ru/handle/123456789/46
    
19. 
    URL:https://dspace.tltsu.ru
    
20. 
    URL: https://www.autoevolution.com/news/automotive-wind-tu.