Детальная информация

Предмет, тема, цель ВКР Предметом выпускной квалификационной работы является разработка усовершенствованной конструкции и технологии изготовления детали «вал» для якорно-швартового шпиля ЯШ3Р, предназначенного для судов внутреннего плавания. Тема работы: «Модернизация конструкции и технологии изготовления детали «вал» для якорно-швартового шпиля». Цель ВКР заключается в создании модернизированной конструкции вала, обеспечивающей надежность при работе с якорными цепями калибра 26–36 мм, проведении расчетов прочности и долговечности в соответствии с правилами Российского морского регистра судоходства (РМРС), а также оптимизации технологии изготовления для серийного производства на ООО «КМЗ» в условиях импортозамещения. Метод или методология проведения ВКР Методология работы включает аналитический, расчетный и технологический подходы. Проведен анализ существующих конструкций шпилей и валов различных типов (ручных, электрических, гидравлических) для определения требований к валу ЯШ3Р. Выполнены расчеты статической прочности, усталостной долговечности и прочности шпоночного соединения с использованием стандартов ГОСТ и правил РМРС. Для проектирования конструкции вала применялось программное обеспечение Компас-3D. Разработка технологии изготовления вала основана на оптимизации технологического процесса с учетом производственных возможностей ООО «КМЗ», включая использование станков с ЧПУ и отечественных материалов. Экономическая эффективность оценивалась путем сравнения трудоемкости и себестоимости с исходным процессом для вала ЯШ2Р. Результаты ВКР Разработана модернизированная конструкция вала ЯШ3Р из стали 40Х, выдерживающая крутящий момент до 530 Н·м и изгибающие усилия до 150 Н·м, с запасом прочности ≥2,5, соответствующая требованиям РМРС. Геометрия вала оптимизирована (диаметр 80 мм, допуски H7/g6, шероховатость Ra 1.6), что обеспечивает надежность при работе с цепями калибра 26–36 мм. Разработан технологический процесс изготовления вала с использованием станков с ЧПУ , что сократило трудоемкость на 25% (с 16 до 12 нормо-часов) и материальные потери на 50% по сравнению с валом ЯШ2Р. Разработано установочно-зажимное приспособление для обработки шпоночного паза, обеспечивающее точность позиционирования (погрешность ≤0,03 мм). Область применения результатов ВКР Результаты ВКР применимы в судостроительной отрасли, в частности, для производства якорно-швартовых шпилей на предприятиях, таких как ООО «КМЗ». Модернизированный вал и технология его изготовления могут использоваться в серийном производстве шпилей ЯШ3Р для судов внутреннего плавания, обеспечивая надежность и технологическую независимость в условиях импортозамещения. Разработанные решения также могут быть адаптированы для других типов судового оборудования, требующего высокопрочных валов, а также для экспортных рынков или судов, эксплуатируемых в сложных климатических условиях. Выводы В рамках ВКР разработана модернизированная конструкция вала ЯШ3Р, обеспечивающая высокую прочность, долговечность и соответствие стандартам РМРС. Оптимизированный технологический процесс с использованием станков с ЧПУ и стали 40Х снизил трудоемкость и себестоимость, поддерживая стратегию импортозамещения. Разработанное установочно-зажимное приспособление повысило точность обработки. Результаты работы способствуют повышению конкурентоспособности отечественного судостроения, закрывая потребности рынка в шпилях для цепей калибра до 36 мм и укрепляя позиции ООО «КМЗ» как производителя палубного оборудования.

Subject, Topic, and Objective of the Thesis The subject of the thesis is the development of an improved design and manufacturing technology for the “shaft” component of the YASH3R anchor-mooring capstan, intended for inland waterway vessels. The topic of the thesis is “Modernization of the Design and Manufacturing Technology of the ‘Shaft’ Component for the Anchor-Mooring Capstan.” The objective of the thesis is to create a modernized shaft design that ensures reliability when operating with anchor chains of 26–36 mm caliber, to perform strength and durability calculations in accordance with the Russian Maritime Register of Shipping (RMRS) regulations, and to optimize the manufacturing technology for serial production at KMZ LLC under import substitution conditions. Methods or Methodology of the Thesis The methodology encompasses analytical, computational, and technological approaches. An analysis of existing capstan and shaft designs (manual, electric, and hydraulic) was conducted to define the requirements for the YASH3R shaft. Calculations of static strength, fatigue durability, and keyway connection strength were performed using GOST standards and RMRS regulations. The shaft design was developed using Kompas-3D software. The manufacturing technology was optimized based on the production capabilities of KMZ LLC, incorporating CNC machines and domestic materials. Economic efficiency was evaluated by comparing labor intensity and costs with the baseline process for the YASH2R shaft. Results of the Thesis A modernized YASH3R shaft design was developed, made from 40KhN steel, capable of withstanding a torque of up to 530 N·m and bending forces of up to 150 N·m, with a safety factor of ≥2.5, compliant with RMRS requirements. The shaft geometry was optimized (diameter 80 mm, tolerances H7/g6, surface roughness Ra 1.6), ensuring reliability with anchor chains of 26–36 mm caliber. A manufacturing process was developed using CNC machines, reducing labor intensity by 25% (from 16 to 12 standard hours) and material waste by 50% compared to the YASH2R shaft. A clamping fixture for keyway machining was designed, ensuring positioning accuracy (error ≤0.03 mm). Application of the Thesis Results The results are applicable in the shipbuilding industry, particularly for the production of anchor-mooring capstans at enterprises such as KMZ LLC. The modernized shaft and its manufacturing technology can be utilized in the serial production of YASH3R capstans for inland waterway vessels, ensuring reliability and technological independence under import substitution conditions. The developed solutions can also be adapted for other types of marine equipment requiring high-strength shafts, as well as for export markets or vessels operating in harsh climatic conditions. Conclusions Within the scope of the thesis, a modernized YASH3R shaft design was developed, ensuring high strength, durability, and compliance with RMRS standards. The optimized manufacturing process, utilizing CNC machines and 40KhN steel, reduced labor intensity and costs, supporting the import substitution strategy. The developed clamping fixture improved machining accuracy. The results contribute to enhancing the competitiveness of domestic shipbuilding, meeting market demands for capstans handling chains up to 36 mm in caliber, and strengthening KMZ LLC’s position as a manufacturer of deck equipment.