Контрольная работа: Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования транспортных предприятий

2.4 Кількість стояків підйомника

Залежно від кількості стояків m при незмінній вантажопідйомності зміняються розміри плунжера, а головне, стійкість автомобіля на підйомнику. Якщо автомобіль має невелику масу (близько 2 т) на розміри, ТО може використовуватися підйомник з одним стояком. Для нашого прикладу доцільно число стояків взяти 2.

2.5 Тиск робочої рідини, що діє на плунжер підйомника

Із зростанням тиску Р масла, що діє на плунжер, при незмінній вантажопідйомності можна зменшувати його розміри. З іншого боку, зростання тиску потребує більш досконалих матеріалів, а також підвищує вимоги до конструкції та якості виготовлення з’єднань. Звичайно в підйомниках такого типу використовується тиск близько 1,0 МПа.

2.6 Висота підйому плунжера

Висота підйому плунжера h визначається зручністю доступу до агрегатів та вузлів автомобіля під час його обслуговування та ремонту.

Для сучасних підйомників ця висота становить 1,7…1,8 м.

2.7 Час підйому автомобіля на максимальну висоту

Чим менший час підйому, тим вища продуктивність праці, але одночасно збільшується потрібна потужність приводного двигуна. Час підйому автомобіля на максимальну висоту для підйомників становить 30…120 с. Для нашого прикладу беремо підйому 60 с.

2.8 Коефіцієнт запасу вантажопідйомності

Необхідність прийняття деякого запасу на вантажопідйомність підйомника зумовлена тим, що можливе збільшення маси модел автомобіля, який обслуговується, заводом-виготовлювачем, а також внаслідок установлення на нього додаткового обладнання. Крім того, перехід підприємства на обслуговування більш потужних автомобілів. Коефіцієнт запасу вантажопідйомності КЗ беруть 1,1…1,3; для нашого прикладу – 1,2.

2.9 Номінальна вантажопідйомність одного стояка підйомника

Згідно з прийнятим рішенням в прикладі, що розглядається, підйомник має два стояки. Навантаження від ваги автомобіля, яке припадає на один стояк, розподіляється близько від того, як розподіляється вага автомобіля по його осях. У автомобіля КамАЗ-5320 більша частина маси припадає на задні осі і становить 3760 кг. Доцільно конструкцію і розміри обох стояків приймати однаковими, що значно здешевить підйомник. Вантажопідйомність одного стояка в цьому випадку буде визначатися масою автомобіля, що припадає на задні осі. Розрахункова формула вантажопідйомності одного стояка має такий вигляд, кН:

 (1)

де К3 – коефіцієнт запасу вантажопідйомності; - маса автомобіля, що припадає на задні осі, кг; g – прискорення вільного падіння, g = 9,81 м/с2.

2.10 Діаметр плунжера

Якщо відома вантажопідйомність та тиск робочої рідини, ТО можна визначити необхідну площу плунжера, а через неї – його діаметр. Вантажопідйомність плунжера

 (2)

де р – тиск робочої рідини; S – площа поперечного перерізу плунжера (рис. 2).

Якщо в залежності (2) площу плунжера визначити через його діаметр

 та вирішити її відносно діаметра, тоді одержимо, м:

. (3)

Коефіцієнт 103 , необхідний для переведення тиску, вираженого через МПа, в кПа. Для нашого прикладу

 м.

Діаметр округляють до найближчого нормалізованого лінійного розміру; d » 0,24 м.

2.11 Продуктивність насосу, що обслугову гідропідйомник

Продуктивність насосу визначається об’ємом, який звільняють плунжери підйомника при їх переміщеннях з крайнього нижнього положення до крайнього верхнього, та часом, за який це переміщення здійснюється, л/хв:

 , (4)

де m – кількість стояків підйомника; h висота підйому, м; t - час підйому, с.

За коефіцієнтом 6·104 переводять м3/с у л/хв.

Після підстановки дістаємо

 л/хв.

За відомою продуктивністю можна вибрати конкретну модель насосу. Найчастіше використовують шестеренні насоси. Якщо існуючи насоси не відповідають потрібному, ТО розраховують його геометричні розміри, а на їх основі розробляють конструкцію насоса.

2.12 Розрахунок геометричних розмірів шестеренного насоса

Схема шестеренного насоса показана на рис 3. За вказаним напрямом обертання шестерень з нижньої порожнини насоса масло витісняється, а в верхню засмоктується. Реальна продуктивність насоса відрізняється від геометричної завдяки перетіканню масла з областей підвищеного тиску до областей зниженого:

 ,

де ηV – об’ємний коефіцієнт подачі, ηV = 0,7…0,82.

Таким чином, геометрична продуктивність насоса

.

Легко показати, що геометрична продуктивність насосів зв’язана з його геометричними розмірами залежністю, л/хв:

 (6)

де mz – модуль зуба шестерні, мм; z - число зубів шестерні; n - частота обертання шестерень, хв-1; b - ширина шестерні або довжини зуба, м.

Задавшись частотою обертання шестерн (наприклад, n = 2500 хв-1, можна визначити діаметр початкового кола шестерн за умовою, що лінійна швидкість не перевищує V £ 8 м/с. Це гарантує відсутність кавітац при роботі насоса, мм:

 (7)

Для нашого прикладу

Після округлення do ,беремо 60 мм.

Діаметр шестерні зв’язує між собою число зубів і модуль:

 (8)

В шестеренних насосах використовуються шестерні з числом зубів 8…15 та модулем 2…4. Для нашого випадку шестерня з числом зубів 25 і модулем 4 матиме діаметр початкового кола 60 мм, що відповідає умов V £ 8 м/с.

Таким чином, з формули (6) невідомим залишається ширина шестерні b, яку можна розрахувати, вирішивши рівняння (6) відносно b:

 , мм (9)

 .

Після округлення b » 57 мм.

Вибір модуля, числа зубів та окружно швидкості можна вважати вдалими, якщо b/do знаходиться в межах 0,8…1,5.

Для нашого випадку b/do = 57:60 = 0,95. В іншому разі перераховані параметри коригують.

2.13 Розрахунок потужності приводного двигуна

Потужність двигуна для приводу насоса можна вирахувати через роботу, що виконує підйомник, та час, за який він цю роботу виконує:

, (10)

де hм – механічний коефіцієнт корисної дії вс системи (hм=0,75…0,85).

Результат буде в кіловатах (кВт), якщо вантажопідйомність в кілоньютонах (кН):

.

Таким чином, для підйому гідропідйомником автомобіля КамАЗ-5320 на висоту 1,8 м за 60 с потрібен двигун потужністю 3,32 кВт.

При виконанні курсового або дипломного проекту наведений обсяг розрахунків доповняють розрахунками міцності елементів підйомника.

Задача 3.1

Расчет комбинированного роликового стенда для определения тяговых и тормозных качеств автомобиля

Автомобиль ЗАЗ - 1102. Сила веса, приходящаяся на задние колеса –1360 Н. Максимальная мощность, развиваемая двигателем автомобиля, 65(2) кВт при 3200 об/мин. Крутящий момент –92,2 Н м

Радиус качения колеса 0,13 м, передаточное число главной передачи

3,875. Наружная и внутренняя колеи, соответственно 2,320 и 1,52 м.

При расчете использовать схему стенда по рис.3.1. с исключенным нагружателем.

Рис.3.1 Стенд проверки мощности:

1 и – беговой ролик; 2 –нагружатель; 3 – датчик крутящего момента; 4 – инерционная масса; 5 – тахогенератор; 6 – выталкиватель колес; 7 – колёсоотбойник.

Длина ролика стенда

lр = (2,34 – 1,24)/2 + 0,1 = 0,13 м.

Расстояние между роликами

b = 1,24 – 0,1 = 1,14 м.

Для обеспечения устойчивого положения автомобиля на стенде угол α = 30° (рис.6.4). Радиус ролика стенда принят 0,159 м.

Тогда расстояние между осями роликов (3.2.)

L = 2⋅(0,49 + 0,159) ⋅ sin30° = 0,65 м.

1. Основные геометрические размеры стенда, lp = 0,65 м; Rp = 0,159 м;

L = 0,65 м; b = 1,14 м.

Рис.3.2 Схема взаимодействия колеса и роликов стенда проверки мощности.

2. Для расчета инерционной массы стенда необходимо задать дополнительные исходные данные – радиус инерционной массы Rм, момент инерции одного колеса автомобиля Jk1, передаточное отношение между роликами и массой iрм, массу автомобиля m. Если ролики стенда пустотелые – задают внутренний радиус ролика Rвн. В настоящем решении Rм=0,3 м; Jk1= 12,5 кг⋅м2; Rвн = 0,109 м; m = 4300 кг.

Параметры массы определены для двух случаев : iрм = 1 (масса закреплена на одном валу с роликом); iрм = 0,3 (ролики соединены с массой ускоряющей цепной передачей).

3. Момент инерции ролика, изготовленного из трубы

Jр1 = 3,14⋅(0,0252 – 0,0122)2⋅0,65⋅7,8⋅103/2 = 1,34 кг⋅м2.

4. Требуемый момент инерции инерционной массы определен. Если масса закреплена на одном валу с роликом

Jм = 12⋅(0,025⋅4300 – 1,34⋅4) + (0,025/0,24) ⋅12⋅(6 – 4) ⋅12,6 = 104,3 кг⋅м2.

Если ролики соединены с массой ускоряющей передачей

Jм = 0,32⋅104,3 = 9,4 кг⋅м2.

5. Ширина набора дисков инерционной массы

lм = 2⋅104,3/(3,14⋅0,34⋅7,8⋅103) = 1,04 м.

l м = 2⋅9,4/(3,14⋅0,34⋅7,8⋅103) = 0,093 м.

Очевидно, второй вариант конструкции стенда, когда ролик соединен с массой ускоряющей передачей, более предпочтителен.

6. Средняя мощность, подводимая к инерционной массе при разгоне автомобиля в интервале скоростей 50 – 60 км/ч определяется решением уравнения мощностного баланса в двух точках внешней скоростной характеристики – для скоростей 50 и 60 км/ч. В данном примере расчетные значения мощностей взяты из таблицы.

Nх = Ne − Nва − Nтр − N f − Nст,

Тогда

N = (50,0 + 57,4)/2 = 53,7 кВт.

7. Суммарный момент инерции вращающихся масс стенда, приведенный к оси роликов

JΣp=Jм′/i2рм+Jk1⋅Zk⋅R2p/R2k+Zp⋅Jp1 =

=9,4/0,32+12,6⋅4⋅0,025/0,24++4⋅1,34 = 114,9 кг⋅м2,

где Zk – число колес на роликах стенда при контроле автомобиля;

Zp – число вращающихся роликов стенда.

8. Время разгона автомобиля на стенде

t = 114,9⋅(602 – 502)/26⋅103⋅53,7⋅0,1592 = 3,66 c.

9. Максимально допустимое время разгона при снижении мощности двигателя на 15%

tм = 1,15⋅3,66 = 4,31 с.

Рассчитать основные параметры инерционного стенда проверки тормозов. При расчете использовать схему стенда по (рис.3.3.)

Рис.3.3. Инерционный стенд проверки тормозов:

1 – ролик; 2 – электродвигатель; 3 – инерционная масса; 4 – подъёмник; 5 – датчик пути и скорости; 6 – цепная передача; 7 – колёсоотбойный ролик.

1. Основные геометрические размеры стенда, lp = 0,65 м; Rp =0,159 м; l = 0,65 м; b = 1,14 м.

2. Дополнительные исходные данные, подбираемые с использованием справочных материалов : массы, приходящиеся на задние и передние колеса автомобиля соответственно, Мз =2180 кг, Мп= 2120 кг; коэффициенты сцепления шин с роликами и с дорогой, соответственно, φ = 0,56, φд = 0,6; радиус колеса автомобиля Rk = 0,49м; момент инерции колеса Jk1 = 12,6 кг⋅м2; максимальный момент, развиваемый двигателем автомобиля Мдв = 402 Н⋅м; передаточное число главной передачи автомобиля io = 6,32.

3. Моменты инерции вращающихся масс одного блока роликов стенда

Jп = 2120⋅0,56⋅0,025/2⋅0,6 – 12,6⋅0,025/0,24 = 23,39 кг⋅м2.

Jз = 2120⋅0,56⋅0,025/2⋅0,6 – 2⋅12,6⋅0,025/0,24 = 22,78 кг⋅м2.

Так как Jп > Jз, за основу для дальнейших расчетов принят Jп =23,39 кг⋅м2.

4. По результатам расчетов в предыдущем примере, момент инерции одного пустотелого ролика Jр1 = 1,34 кг⋅м2. Пусть ролики соединены с инерционной массой ускоряющей передачей iрм = 0,5. Тогда инерционная масса должна иметь момент инерции

Jм = (23,39 – 2⋅1,34) ⋅0,52 = 5,17 кг⋅м2.

5. Если масса изготовлена из стали в виде набора дисков радиусом Rм = 0,3 м, то ширина набора дисков

lм =2⋅5,17/3,14⋅0,34⋅7,8⋅103 = 0,052 м.

6. Передаточное число передачи, связывающей ролики и электродвигатель при максимальной линейной скорости автомобиля 45 км/ч

iрэ = 1500⋅0,159/2,65⋅45 = 2,0.

7. Сила веса, приходящаяся на одно колесо

Gk = Мп⋅g/2 = 2120⋅9,8/2 = 10388 Н.

8. Пусковой момент электродвигателя Мэп стенда определяется по формуле с использованием следующих исходных данных: α = 30° ; fp = 0,03; Zk =1; ηрэ =0,98; Zm = 1; iмэ = iрэ⋅iрм = 2,0⋅0,5 = 1;

Zp = 2; V = 45000/3600 = 12,5 м/с; tp = 1 c; ηтр = 0,88.

Мэп = (10388/cos 30°)⋅(0,03⋅1⋅0,159/2,0⋅0,98) + (5,17⋅1⋅12 +

1,34⋅2/22⋅0,98+12,6⋅1⋅0,025/22⋅0,24⋅0,98)⋅2⋅12,5/0,159⋅1+0,25⋅402·6,32·0,1

59/(0,88⋅0,49⋅2⋅0,98) = 388 Н⋅м.

2.13.9 Мощность электродвигателя (6.53)

N = 388⋅1500/9740⋅1,2 = 49,8 кВт.

По справочнику [2] - это двигатель 4А225МЧУ3 мощностью 55 кВт.

Задача Зд - 4.5

Выбор и расчет необходимого количества технологического оборудования для участков автопредприятия

При выполнении этой задачи нужно для заданного участка по обслуживанию указанных автомобилей выбрать необходимое технологическое оборудование.

Назначение участка – ремонта мостов автомобиля;

Автомобиль – ЛиАЗ - 5256;

Количество – 35 шт.

1. Транспортное предприятие имеет 35 автомобилей ЛиАЗ-5256.

2. Продолжительность работы участка ремонта мостов – 8часов.

3. Коэффициент выпуска на линию – 0,6.

Продуктивность участка Пс 1 авт/час.

Среднесуточный объем работ по сварке в зависимости от условий может меняться в широком диапазоне. Принимаем Nc-10 авт/сутки.

Необходимое количество сварочных участков определяем:

где Кн – коэффициент, который учитывает неравномерность с которой поступают автомобили в ремонт;

Kу – коэффициент использования рабочего времени стенда.

Таким образом, для выполнения рабочей программы необходим один участок ремонта мостов.

Литература

1. Кудрин А.И. Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования: Текст лекций.- Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2000. – 123 с.

2. http://paragraff.ru/platformy.html

2. http://paragraff.ru/platformy.html