МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

629.113(07)

К 888

А.И Кудрин

ОНОВЫ РАСЧЕТА

НЕСТАНДАРТИЗОВАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

И ТЕКУЩЕГО РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ

Учебное пособие

Челябинск

2003

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Автомобильный транспортный»

629.113(07)

К888

А.И.Кудрин

ОСНОВЫ РАСЧЕТА НЕСТАНДАРТИЗОВАННОГО

ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО

ОБСЛУЖИВАНИЯ И ТЕКУЩЕГО РЕМОНТА

АВТОМОБИЛЕЙ

Учебное пособие

Допущено УМО вузов РФ по образованию в области

транспортных машин и транспортно - технологических

комплексов в качестве учебного пособия для студентов

вузов, обучающихся по специальностям 150200 -«Авто-

мобили и автомобильное хозяйство» и 230100 –«Сервис

транспортных и технологических машин и

оборудования

(автомобильный транспорт)» направления подготовки

Дипломированных специалистов 653300-

«Эксплуатация

Наземного транспорта и транспортного

оборудования».

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2003

УДК.629.113.004(075)

Кудрин А.И. Основы расчета нестандартизованного оборудования для

Технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей: Учебное

пособие. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. – 168 с.

Пособие содержит справочные и методические материалы для расчетов

элементов технологического оборудования в курсовых работах и проектах.

Может быть использовано студентами всех форм обучения при изучении

дисциплин, связанных с проектированием и эксплуатацией технологического

оборудования для технического обслуживания и ремонта автомобилей.

Ил. 70, табл. 7, список лит. – 19 назв.

Одобрено учебно-методической комиссией автотракторного факультета.

Рецензенты: Потапов А.И., Курочкин Д.Б., Позин Б.М.

ISBN 5-696-02490-4 © Издательство ЮУрГУ,

2003.

ВВЕДЕНИЕ

Технологическое оборудование (совокупность приспособлений,

инструментов, оснастки и приборов), используемое в процессе

технических воздействий в значительной мере определяет совершенство

технологических процессов технического обслуживания (ТО) и ремонта

автомобилей.

Например, повышение уровня механизации зон, цехов и

участков автотранспортного предприятия лишь на 1% позволяет

увеличить продолжительность работы автомобиля в среднем на 3...5

дней в году за счет сокращения времени простоя в ТО и ремонте.

Однако в целом, по стране потребность в технологическом

оборудовании для ТО и ремонта автомобилей удовлетворяется не более

чем на 25%.

Основной причиной низкой оснащенности предприятий

технологическим оборудованием является недостаточный объем его

производства. Положение усугубляется недостаточной номенклатурой

выпускаемого оборудования и высокой стоимостью оборудования,

выпускаемого зарубежными фирмами.

Таким образом, острый дефицит технологического оборудования ставит

перед автотранспортными предприятиями задачу самостоятельного его

проектирования и изготовления. Поэтому инженеру,

специализирующемуся в области технической эксплуатации

автомобилей, необходимы знания расчета и проектирования

нестандартизированного оборудования для ТО и текущего ремонта (ТР)

автомобилей.

Целью настоящего пособия является оказание помощи

студентам специальностей 150200 - «Автомобили и автомобильное

хозяйство» и 230100.02 - «Сервис транспортных и технологических

машин и оборудования автомобильный транспорт» в расширении и

углублении знаний и приемов разработки технологического

оборудования.

По смысловому содержанию пособие состоит из двух частей:

основной части и приложений.

Основная часть содержит теоретические материалы по основам

проектирования нестандартизованного оборудования для обслуживания

и ремонта автомобилей. Изложена в виде текста лекций к базовой

дисциплине- «Основы проектирования и эксплуатации технологического

оборудования». Для облегчения восприятия материала каждый раздел

текста лекций заканчивается изложением методики расчета единиц

оборудования описанных в данном разделе.

Целью приложений является развитие у студентов практических

навыков в инженерных расчетах элементов оборудования и эффективное

стимулирование самостоятельной работы. Для этого в приложениях

приведены условия задач, примеры выполнения типовых расчетов и

контрольные вопросы для самопроверки знаний.

Дополнительные справочные и методические материалы могут

быть почерпнуты из литературы, приведенной в библиографическом

списке.

1. УСТАНОВКИ ДЛЯ МОЙКИ АВТОМОБИЛЕЙ

1.1. Способы очистки загрязненных поверхностей

В процессе эксплуатации автомобильная технике подвергается

загрязнениям, которые ухудшают эстетические показатели,

препятствуют проведению обслуживания и ремонта, ускоряют износ

сопрягаемых пар, коррозию, старение металлов, приводят к порче

перевозимых грузов. Поэтому производят, периодическую очистку

автомобилей. Методы очистки можно подразделить на механические,

физико-химические и биологические,

Механический метод основан на удалении загрязнений путем

приложения к ним сил воздействия.

Физико-химический метод предполагает ; удаление или

преобразование загрязнений за счет молекулярных превращений,

растворения, создания эмульсий и других физико-химических

процессов.

Биологические методы основаны на разрушении загрязнений

микроорганизмами и не нашли применения из-за сложности их

реализации и поэтому далее не рассматриваются.

Известно, что присутствие в составе загрязнений автомобильной

техники масел и смазочных материалов, а также продуктов их физико-

химических превращений (асфальтосмолистых, нагара, осадков и т.д.)

придает загрязнениям сильные полярные свойства, во много раз

увеличивая адгезию загрязнений на поверхности. Входящие в состав

масел присадки способствуют усилению адгезии. Поэтому применение

механических методов для очистки поверхностей от нефтемасляных

загрязнений часто не дает желаемого результата.

Решение проблемы очистки техники от загрязнений,

пропитанных маслами, смазочными материалами и продуктами их

превращений заключается в совмещении механических и физико-

химических способов очистки. Например, мойку автомобилей

производят струями воды, в которую добавляют синтетические моющие

средства (СМС). Основу СМС составляют поверхностно-активные

вещества (ПАВ). Кроме ПАВ в состав СМС входят и щелочные добавки.

Молекулы ПАВ обладают гидрофобно-гидрофильными

свойствами, т.е. в присутствии масел и воды одна часть молекулы ПАВ

всегда ориентируется в сторону молекул воды, а другая в сторону масла.

Благодаря этому ПАВ располагаются вокруг загрязнений, пропитанных

маслами, в виде плотных тончайших молекулярных пленок, создают

расклинивающее давление, отрывают загрязнения и переводят их в

раствор. Значения расклинивающих давлений могут достигать 100 МПа.

В итоге моющий процесс можно представить состоящим из ряда

последовательных этапов (рис.1.1), Поскольку почти все жирные

загрязнения обладают водоотталкивающими свойствами, то вода,

обладая большим поверхностным натяжением, не смачивает

загрязненные поверхности е стягивается в отдельные капля (рис.1.1,а).

При растворении в воде моющего средства поверхностное натяжение

раствора уменьшается, и раствор смачивает загрязнение, проникал в его

трещины и поры (рис 1.1,б). При этом снижается сцепляемость частиц

загрязнений между собой и поверхностью. При механическом

воздействии увлекаемые молекулами моющего средства грязевые

частицы переходят в раствор (рис1.1,в). Молекулы моющего средства

адсорбируются на загрязнениях и отмытой поверхности, что

препятствует укрупнению частиц и оседанию их на поверхность (рис.1.1,

г). В результате частицы загрязнения во взвешенном состоянии стабили-

зируются в растворе и удаляются вместе с ним.

Поверхностные явления, приводящие к отделению загрязнений

от объекта очистки, протекают тем эффективнее, чем выше температура

раствора и чем ближе, ее значения к температуре плавления

асфальтосмолистых загрязнений (80,..,,85°С и более).

Часто очищающую способность моющих растворов усиливают

механическим действием щеток.

1.2. Типы моечных установок

На крупных автотранспортных предприятиях применяют

механизированные моечные установки, которые классифицируются по

конструкции рабочего органа - струйные, щеточные, струйно-

щеточные (комбинированные);

относительному перемещению автомобиля и рабочих органов

установки проездные и подвижные (с перемещением рабочих органов

вдоль автомобиля);

условию применения- стационарные и передвижные (на шасси

автомобиля).

Механизированная моечная установка состоит из двух систем:

гидравлической я механической.

Гидравлическая система включает в себя душевое устройство,

трубопроводы, насосы.

Механическая система состоит из привода для качания или

вращения труб с соплами и ротационных щеток с приводом.

Рабочим органом струйной установки являются насадки а виде

сопел, вмонтированных в систему трубопроводов для подачи воды или

моющего раствора.

Наиболее часто струйные установки применяются для мойки

грузовых автомобилей, имеющих развитую омываемую поверхность.

Рабочим органом щеточных установок являются ротационные

щетки, к которым подаются вода или раствор под давлением 0,2,... 0,4

МПа. Такие установки применяются, в основном, для мойки легковых

автомобилей и автобусов.

Комбинированные установки имеют как сопла, так и щетки.

Рис .1.1. Схема моющего процесса:

а, б, в, г – этапы процесса; 1 - капли воды; 2 – загрязнение; 3 – очищаемая

поверхность; 4 – моющий раствор; 5 – гидрофильная часть молекулы ПАВ;

7 – перевод частиц загрязнения в раствор; 8 – частицы загрязнения,

стабилизированные в растворе; 9 – адсорбираванные молекулы ПАВ на

очищенной поверхности.

В процессе мойки окрашенные части кузовов смачиваются струей воды,

иногда с моющим раствором. После этого кузов протирается ротационными

волосяными щётками с непрерывным подводом воды. Затем кузов

ополаскивают и сушат. При использовании струйной установки операции

смачивания и мойки совмещены, но иногда для смачивания

устанавливаются отдельные рамки.

Нижнюю часть шасси в любом случае моют с помощью струй воды

под большим давлением (свыше 0,8 МПа).

Весь процесс мойки занимает 1.„3 мин в зависимости от типа

автомобиля.

Для обеспечения удобного доступа к автомобилю при мойке шасси

вручную, с помощью шланга, посты мойки оборудуются боковыми канавами

узкого типа (рис. 1.2,а), широкими канавами с колейным мостом (рис. 1.2,6),

эстакадами или подъемниками. Иногда применяют простые площадки.

Площадки и канавы должны иметь водонепроницаемый пол с уклоном 2,3%

в сторону стока воды. Размеры площадки должны быть больше габаритов

автомобиля на 1,25 ... 1,5 м.

На рабочем посту механизированной мойки предусматривается

межколейная канава (рис.1.1,в) с уклоном. Автомобиль передвигается по

посту мойки с помощью конвейера, иногда - самоходом. Между двумя

рядом расположенными постами устанавливают водонепроницаемую

перегородку.

В последнее время для мойки автомобилей начинают применять

стационарные и передвижные пароструйные установки. В этих установках в

специальных агрегатах образуется пароводяная смесь с температурой

75... 140°С, которая подается с помощью распылителя на обмываемую

поверхность под давлением 0,5...2,0 МПа. Допускается применение моющих

растворов. Состав пароводяной смеси и ее температуру можно регулировать.

Пароструйная мойка весьма эффективна и обеспечивает хорошее

качество очистки поверхностей при минимальном расходе жидкости.

1.3. Преимущества и недостатки отдельных типов установок

Струйные установки просты, компактны, имеют небольшую

металлоемкость, универсальны, так как могут использоваться для мойки

автобусов, легковых и грузовых автомобилей.

К недостаткам относят большой расход воды (400 ... 1200 л на один

автомобиль типа ЗИЛ-431410) а сравнительно низкое качество мойки, так

как смывание водой загрязнений с изолированных поверхностей кабин и

кузовов недостаточно эффективно. Всегда остаются мелкие (до 30 мкм)

частици пыли, которые удерживаются в тонкой водяной пленке и при ее

высыхании оставляют на поверхности матовый осадок. Такая водная пленка

может быть разрушена в процессе мойки лишь 8 результате механического

воздействия (щеткой, губкой, замшей).

Рис.1.2. Типы канав, используемых на постах мойки автомобилей:

а – боковая канава узкого типа; б – широкая канава с колейным мостом;

в – межколейная канава.

Поэтому щеточные установки обеспечивают более качественную

мойку, значительно сокращают расход воды. Производительность щеточных

установок примерно в 2 раза выше, чем струйных.

Недостатки: сложность конструкции, возможность повреждения

лакокрасочного покрытия нитями щеток, невозможность применения для

грузовых автомобилей.

Струйно-щеточные установки совмещают преимущества и

недостатки струйных и щеточных установок.

Общим недостатком механизированных установок является

удаление только тех загрязнений, которые лежат в зоне прямого воздействия

струй или щеток. Закрытые экранированные пространства, ниши и карманы

недосягаемы для очистки и в лучшем случае омываются произвольно

стекающими потоками. Остатки частично размытых загрязнений,

сохранившихся в закрытых полостях, вызывают загрязнение рабочих мест,

инструмента, снижают культуру производства и качество ремонта техники.

Во избежание этого, в процессе механизированной мойки автомобилей с

развитыми омываемыми поверхностями, применяют ручную доочистку,

затраты на которую могут быть весьма значительными.

1.4. Насадки гидрантов струйных установок

Сопла - профилированные отверстия в гидрантах - создают

скоростной напор струи моющей жидкости с определенно направленным

потоком. Недопустимо в подводящих трубах вместо сопел делать простые

отверстия, так как в этом случае не обеспечивается направленность струи, а

сама струя не обладает необходимой кинетической энергией. Это приводит к

перерасходу жидкости и снижению качества мойки. Сопла выполняются в

насадках, изготавливаемых из металла или пластмасс: капрона, фторопласта,

текстолита и т.д, Форма сопла и особенности конструкции насадка

обеспечивают разные виды моющей струи: веерообразную, кинжальную,

щелевую, рассеивающую и другие. Иногда используют насадки с

регулируемым сечением сопла (рис.1.3).

Конструкция насадков должна "позволять изменять направление

продольных осей сопел при регулировке с целью рационального

распределения струй по поверхности очищаемых объектов, а также

демонтировать их для периодической очистки (рис. 1.4,).

Главным недостатком рассмотренных насадков является то, что от

места удара водяной струи о поверхность кузова вода движется в

радиальном направлении. При этом между потоком воды и поверхностью

кузова образуется тонкий пограничный сдой, в котором скорость воды очень

мала, а, следовательно, и моющая способность струи резко снижена. Для

частичного разрушения пограничного слоя и расширения зоны обмыва

применяют качающиеся сопла или сопла в виде сегнерова колеса.

Рис. 1.3. Сопла, создающие разные виды струй:

а – кинжальную; б – плоскую; в – веерообразную; г – рассеянную;

д – кинжальную с регулируемой интенсивностью; 1 – спираль; 2 –корпус;

3 – конус

Имеется конструкция, в которой гидрант соединен с насадком

посредством гибкого шланга (рис.4,6). Этим обеспечивается непрерывное

перемещение насадка в процессе работы за счет реактивной силы истечения

струи. Угол отклонения насадка ограничивается кольцом.

Одним из приемов увеличения ударной силы струи, является

использование пульсирующей струи, которая всегда ударяет по

поверхности, свободной от жидкости в отличие от постоянной, попадающей

в ранее образованную зону растекания, где ударная сила ее снижается.

Использование пульсирующих струй с частотой пульсации около 1

Гц дает возможность повысить производительность процесса очистки в

1,3…1,5 раза.

Высоконапорные пароструйные установки снабжаются

регулируемыми насадками, способными создавать струи с круглым

поперечным сечением и веерные.

1.5. Насосные станции моечных установок

Моющая жидкость или вода подаются к соплам с помощью насоса,

являющегося главным агрегатом насосной станции моечной установки.

В моечных установках применяются преимущественно

центробежные и вихревые насосы.

На рис. 1.5. изображена схема простейшего центробежного насоса.

Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов: подвода 1,

рабочего колеса 2 и отвода 3. По подводу жидкость подается в рабочее

колесо из подводящего трубопровода. Назначением рабочего колеса

является передача энергии от двигателя к жидкости. Рабочее колесо состоит

из ведущего 6 и ведомого 7 дисков, между которыми находятся лопатки 8.

Ведущим диском рабочее колесо крепится на валу. При вращении колеса

жидкость под действием центробежной силы движения от центра к

периферии, а затем, минуя язык 5, к диффузору 4. Центробежные насосы

проектируются на производительность от тысячных долен до нескольких ку-

бических метров в секунду, а их КПД может достигать 0,80. Напор

одноступенчатых ценробежных насосов, как правило, не превышает

0,3...0,4Мпа. Центробежные насосы малочувствительны к присутствию

абразивных частиц в перекачиваемых жидкостях.

Рабочим органом вихревого насоса (рис. 1.6.) является рабочее

колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками, помещенное в

цилиндрический корпус с малыми торцевыми зазорами. В боковых и

периферийных стекках корпуса имеется концентричный канал 2,

начинающийся у входного отверстия и заканчивающийся у напорного.

Канал прерывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной

и входной полостями. Жидкость поступает через входной патрубок 5 в

канал, перемещается по нему рабочим колесом и уходит в напорный

патрубок 3.

Рис.1.4. насадки гидрантов струйных установок:

а – шарообразный насадок с коническим профилем канала; б – насадок на

гибком шланге; 1 – труба; 2 – пружина; 3 – корпус; 4 – гайка;

5 – шарообразный насадок; 6 – кольцо; 7 – насадок; 8 – шланг

Рис.1.5. Схема центробежного насоса : 1 – подвод; 2 – рабочее колесо;

3 – отвод; 4 – диффузор; 5 – язык; 6 – ведущий диск; 7 – ведомый диск;

8 - лопатка

Рис. 1.6. Схема вихревого насоса: 1 – рабочее колесо; 2 – колесо; 3 –

напорный патрубок; 4 – перемычка; 5 – входной патрубок

Большинство конструкций вихревых насосов имеют

самовсасывающую способность. Многие из них могут работать на смеси

жидкости и газа.

Напор вихревого насоса в 3...9 раз больше, чем центробежного при

тех же размерах и частоте вращения и может достигать 2,5 МПа.

Недостатком вихревого насоса является низкий КПД, не

превышающий 0,45. Наиболее распространенные конструкции имеют КПД

0,35...0,38%: Поэтому вихревые насосы изготавливают на подачу не более 31012 см /3

Вихревые насосы непригодны для подачи жидкостей, содержащих

абразивные частицы, так как из-за износа деталей быстро увеличиваются

торцевые и радиальные зазоры, что приводит к падению напора и КПД.

На рис.1;7 изображена типовая схема насосной установки с

центробежным или вихревым насосом. К насосу 7, приводимому от

электродвигателя 6, жидкость поступает из приемного резервуара 1 по

подводящему трубопроводу 12. Нанос нагнетает жидкость в напорную часть

(емкость или моющая рамка 2) по напорному трубопроводу 3. На напорном

трубопроводе имеется регулирующая задвижка 8, при помощи которой,

можно изменять производительность насоса. Иногда на напорном

трубопроводе устанавливают обратный клапан 10, автоматически пере-

крывающий напорный трубопровод при остановке насоса и

препятствующий оттоку жидкости из напорной части.. Если давление в

приемном резервуаре, отличается от атмосферного или насос расположен

ниже уровня жидкости в приемном резервуаре, то на подводящем

трубопроводе устанавливают задвижку 11, которую перекрывают при

остановке насоса. В начале подводящего трубопровода часто

предусматривают приемную сетку 13, предохраняющую насос от попадания

твердых тел, и всасывающий клапан 14, дающий возможность залить насос

жидкостью перед пуском;

Работа насоса контролируется по диафрагментному расходомеру 4,

манометру 5 и вакуумметру 9. В последнее время широкое

распространение начинают получать плунжерные насосы высокого

давления, используемые в установках для мойки автомобилей снизу и в

колесных нишах. Давление, развиваемое плунжерами насосами, может

достигать нескольких десятков МПа, однако в моечных установках давление

обычно составляет 4 ... 5 МПа. КПД таких насосов очень высок (0,85 ... 0,92),

Она сравнительно просты по конструкции, обладают способностью

самовсасывания, но имеют по сравнению с лопастными насосами

значительные массу и габаритные размеры. К недостаткам плунжерных

насосов относятся цикличность рабочего процесса и связанная с ней

неравномерность подачи, а также ненадежная работа при наличии в

жидкости загрязнений, которые вызывают усиленный износ плунжерной

пары и препятствуют нормальному функционированию клапанного

механизма.

Устройство насосной станций с плунжерным насосом показано на

рис. 1.8, Она состоит из насоса 5, приводимого в действие

электродвигателем 4. В ходе процесса

Рис.1.7.Типовая схема насосной установки:

1 – приемный резервуар; 2 – моющая рамка; 3 – напорный трубопровод;

4 - расходомер; 5 – манометр; 6 – электродвигатель; 7 – насос:

8,11 – задвижки; 9 – вакууметр; 10 – обратный клапан; 12 – подводящий

трубопровод; 13 – сетка; 14 – всасывающий клапан.

Рис.1.8. Насосная станция с плунжерным насосом:

1 – приемный резервуар; 2 – сетка; 3,13 – задвижки; 4 – электродвигатель;

5 – насос; 6 – всасывающий клапан; 7 – нагнетательный клапан; 8 –

перепускной клапан; 9 – регулировочный винт перепускного клапана; 10 –

обратный клапан; 11 – манометр; 12 – демпер; 14 – нагнетательная

магистраль; 15 – раздаточный шланг с моющим пистолетом; 16 – поршень

перепускного клапана.

всасывания вода из приемного резервуара 1 через сетку 2, задвижку 3 и

всасывающий клапан 6 поступает в надплунжерное пространство насоса.

При активном ходе плунжера вода через нагнетательный клапан 7 подается в

полость перепускного клапана 8 и далее через обратный клапан 10 в

нижнюю часть воздушногидравлического демпфера 12, затем через

задвижку 13 и магистраль 14 поступает к моечному пистолету 15. Давление

напора измеряется манометром 11.

Воздушно-гидравлический демпфер установлен для сглаживания

колебаний давления, возникающих при работе плунжерного насоса.

1.6. Конструкции щеток моечных установок

Механическое воздействие на загрязненные поверхности с помощью

щеток и, прежде всего ротационных, позволяет повысить качество мойки

автомобилей.

Щетки выполняются с щетконосителем из отдельных элементов,

изготовляемых из алюминия или пластмасс с капроновыми нитями, реже с

конским волосом. Капроновые нити выбираются диаметром 0,5 ... 0,8 мм,

так как при меньшем диаметре нити могут перепутываться и сваливаться, а

при большем - повреждать лакокрасочное покрытие. Диаметр щеток

выбирается в пределах 1,0 ... 1,5 м.

Иногда горизонтальные щетки выполняются собранными из

элементов щетиноносителя разного диаметра, обычно увеличенного у

крайних элементов, рассчитанных на охват закруглений кузовов легковых

автомобилей или автобусов. Ниже рассмотрено несколько вариантов

перспективных конструкций щеток.

Пневматическая ротационная щетка (рис. 1.9) состоит из вала 4,

выполненного из трубы, на которой смонтирован каркас, состоящий из

съемных фланцев 1, кольцевой пневмокамеры 3 с ниппелем, секции 2 из

прорезиненной кордовой ткани 7 в виде охватывающей пневмокамеру

покрышки-щетиноносителя. Нити на щетиноносителе крепятся в виде

пучков 5 путем приклеивания синтетическим клеем к кордовой ткани и

муфтам 6.

При сборке щетки камера надевается на вал, на камеру надевают

секцию с нитями и фиксируют ее на валу с помощью фланца. После этого в

камеру подают сжатый воздух, обеспечивая щетиноносителю необходимую

жесткость. Такая щетка вследствие деформации пневмокамеры обеспечивает

плавный и мягкий контакт нитей с обрабатываемой поверхностью. К

недостаткам щетки следует отнести то, что при износе нитей какой-либо из

частей щетинодержателя необходимо его заменять полностью.

Ротационные щетки с секционным щетинодержателем свободны от

этого недостатка и допускают замену отдельных элементов в случае их

износа. Такая щетка (рис. 1.10) состоит из вала 4, на котором с помощью

крайних опорных фланцев 3 и 2 и гайки 1 зажаты элементы сменного

щетиноносителя 5. Между элементами установлены промежуточные фланцы

6, обеспечивающие крепление элементов на валу.

Рис. 1.9. пневматическая ротационная щетка:

а – общий вид; б – схема крепления щетины; 1 – фланец; 2 – секция;

3 – пневмокамера; 4 – вал; 5 – пучек нитей; 6 – муфта; 7 – кордовая ткань

Рис. 1. 10. Щетка с цилиндрическим секционным щетинодержателем:

1 – гайка; 2,3 – опорный фланец; 4 – вал; 5 – сменный щетиноноситель;

6 – промежуточный фланец

Элементы щетиноносителя выполнены из пластмассы (например,

капрона) с заливкой в нее пучков щетины.

Для замены изношенных элементов достаточно отвернуть гайку 1,

чтобы на место снятого установить исправный элемент щетиноносителя. В

другом варианте конструкции секционной ротационной щетки (рис.1.11) для

соединения элементов щетаноносителя вместо фланцев применены шипы

(выступы), входящие в соответствующие пазы (впадины). Это упрощает

конструкцию и повышает надежность щетки.

Для повышения качества мойки иногда применяют плоские щетки

предварительного обмыва автомобиля (рис. 1,12). Щетка состоит из набора

пластинчатых губчатых элементов и трубок, закрепленных на основании.

Часть трубок имеет подвод моющего раствора к рабочей поверхности щетки.

Плоская щетка монтируется перед въездом на моечную установку на

консольной балке специальной конфигурации, позволяющей копировать

поверхность обмываемого автомобиля.

1.7. Расчет гидрантов струйных установок

Струйные моечные установки могут иметь одну или две моющие

рамки. Имеются конструкции, в которых, кроме того, предусмотрены рамки

смачивания и ополаскивания, или только рамка ополаскивания.

Давление воды во вспомогательных рамках не превышает, как

правило, 0,25 … 0,5 МПа, и расход через них невелик.

Давление в основных моющих рамках гораздо выше, так как

природа удаления загрязнений с помощью струй заключается в

механическом разрушении слоя загрязнений за счет удара движущейся

жидкости о преграду.

Загрязнения будут удаляться, если максимальная сила сцепления

между частицами загрязнений Fм не будет превышать величины

гидродинамического давления Рх при встрече струи с преградой.

Таким образом, условие удаления загрязнений

Mx FP

(1.1)

В первом приближении

2,11

2

H

WDF

(1.2)

где а -поверхностное натяжение воды, Н/м; D -диаметр частиц

загрязнений, м; W- влажность загрязнений.

Для чистой воды = 0,073 Н/м.

Рис.1. 11. Вариант конструкции сборной щетки:

а – общий вид; б – схема крепления щетины; в – устройство

щетиноносителя;

1 – вал; 2 – фланец; 4 – цилиндр; 5 – гайка; 6 – щетина; 7 – узел;

8 – пластмасса; 9 – впадина; 10 – выступ (шип)

1.12. Плоская щетка предварительного обмыва:

1,3 – ограничители; 2 – шарнир; 4 – консоль; 5 – пружина; 6 – трубка

крепления губчатых пластин; 7 – скоба; 8 – шпилька; 9 – губчатая пластина;

10 - шланг подачи воды к поверхности щетки

Радиус частиц загрязнения определяется гранулометрическим

анализом и а среднем составляет: для легковых автомобилей- 10 ...30* 610 м,

а для грузовых и автобусов- 25 ,...-300- 610 м. Для практических расчетов

можно принимать D= 20,...80- 610 м.

Из анализа уравнения (1.2) следует, что силу сцепления можно

снизить путем увеличения влажности загрязнений или уменьшением

поверхностного натяжения жидкости.

Исследования процесса мойки показали, что если автомобиль

постоянно смачивать водой, то влажность W не может превысить 0,2 (20%),

что соответствует максимальному количеству влаги, которое может

удержать загрязнение.

Поверхностное натяжение а можно снизить применением

подогретой воды или СМС. Например, СМС "Прогресс" уменьшает

поверхностное натяжение до = 0,034 Н/м.

Гидродинамическое давление на расстоянии х (рис.1.13)от насадка

22 ,sin MHVP (1.3)

где - плотность жидкости в струе, кг/ 3M ; Vх - скорость жидкости при

встрече с поверхностью, м/с; - угол встречи струи с поверхностью, град.

Скорость потока в струе на расстоянии от насадка приближенно

можно считать равной начальной скорости потока:

gVV 2 м/с ( 1.4)

где -коэффициент скорости, зависящий от профиля сопла (табл. 1.1);

g - ускорение силы тяжести, 2С ; — напор веред насадком, м.

Если напор неизвестен, а задано давление в МПа, то можно считать,

что 1 МПа = 98 м шпора водяного столба. Тогда

смgPV /,196 (1.5)

где P -давление в насадке, МПа.

Для подачи воды к моющим рамкам используются насосы с

давлением до 5,0 МПа, а скорость жидкости на выходе из насадка может

достигать 30 ... 90 м/с.

Расход жидкости через насадки (подача насосов

cMgPd

nfQ /,1964

32

(1.6)

где f – коэффициент запаса расхода ( f = 1,2); dн - диаметр сопла насадка, м;

n- число насадков; = коэффициент расхода.

Таблица 1.1

Характер насадков

Тип надписи Профиль сопла Коэффициент

Расхода

Коэффициент

скорости

Цилиндрический

0,82

0,82

Конический

0,940

0,963

Коноидальный

0,980

0,980

Конический

расходящийся

0,450

0,755

В общем случае расход через насадок

смVQ X /, 3

0

(1.7)

где х - площадь сечения струи, 2M

Рис.1.13. Основные характеристики струи:

1 – насадок; 2 – струю; 3 – поверхность; r – зона действия нормальных сил;

Ro – зона эффективной мойки; hg – глубина потока в зоне растекания

Рис. 1.14. Схема свободного истечения струи

Из формулы 1.7 следует, что выгоднее иметь насадок малого

диаметра, так как ли при неизменном расходе площадь сечения насадка

уменьшить в n раз, во столько же раз возрастет Vx, а гидродинамическое

давление Рx увеличится в 2n раз.

Однако диаметр насадков на практике выполняют в пределах

3,5... 3108 м, так как при меньшем диаметре насадки быстро засоряются.

Кроме того, тонкая струя обладает малой устойчивостью при полете в

воздухе и быстро распадается.

Лучшая форма насадков - коноидальная. Но из-за сложности их

изготовления чаще используют конические или цилиндрические насадки.

Струя в воздушной среде постепенно теряет структуру и ударную

силу. Выделяют 4 участка течения струи (рис. 1.14).

I - компактный, длина его равна примерно 5dH Скорость жидкости

примерно равна скорости в насадке.

II - участок перехода длиной до 100dH. Здесь начинается

торможение струи за счет трения воды о воздух. Скорость воды в центре

струи примерно равна скорости в насадке. Диаметр поперечного сечения

струи на расстоянии 100dH составляет примерно 4dн.

Ш - участок установившегося потока. Здесь происходит

расширение струи и ее аэрация. Длина участка 100...450dH, а угол при

вершине расширяющегося конуса струи составляет около 10 град.

IV - участок разрушения струи. Скорость струи падает до 03-0,5 м/с

и она распадается.

Третий участок струи является рабочим в струйных и струйно-

щеточных установках.

Средняя плотность жидкости на III участке на расстоянии от

насадка

,

н

х кг / 3м

(1.8)

где н - 1000 кг/м3 - плотность жидкости на выходе из насадка;

к- коэффициент аэрации.

Коэффициент аэрации

н

х

F

Fк

(1.9)

Где Fx - площадь сечения струи в момент соприкосновения ее с омываемой

поверхностью, 2м ; FH = 2

нd /4 - площадь отверстия насадка, 2м .

Величина Fx представляет собой площадь основания усеченного

конуса струи на участке Ш (рис. 1.15). Диаметр основания конуса

)2/(24 LtgdD н Если 052/ то после преобразований

,4.13174.0 HdXD а 4

)4.13174.0( 2

нx

dF

Таким образом, при известном давлении Нн, определив х по

формуле (1.8), а по формулам (1.5) или (1.4) скорость Vx можно рассчитать

гидродинамическое давление Рх и проверить условие (1.1), необходимое для

удаления загрязнений.

Можно решить и обратную задачу: задавшись условием (1.1)

рассчитать величину необходимого давления Рн. Однако при этом следует

иметь в виду, что для определения давления воды, требуемого для

качественной мойки, необходимо учитывать особенности процесса

растекания струи по поверхности (рис. 116). Заключается эта особенность в

том, что в месте удара об омываемую поверхность струя движется по

некоторой кривой поверхности, так как перед плоскостью остается

определенный, практически неподвижный объем жидкости коноидальной

формы. Не принимая участия в общем движении остальной струи, частицы

жидкости в коноидальном объеме находятся в сравнительно медленном

водоворотном движении. Коноидальный объем является своеобразной

прокладкой между движущейся струей и загрязненной поверхностью. В

месте удара струя изменяет направление и, следовательно, неизбежно

происходит потеря скорости.

При дальнейшем движении по плоскости водяной поток

перемещается с меньшей скоростью и не прямо по поверхности, а по

пограничному слою, который представляет собой тончайший, почти

неподвижный слой воды, наличие которого обусловлено вязкостью воды и

силами взаимодействия между молекулами воды и поверхностью.

Этот пограничный слой, как и коноидальный объем, является

"мертвым" пространством и не оказывает моющего воздействия. Поэтому

частицы загрязнений, которые имеют размеры меньше толщины

пограничного слоя, почти не смываются и остаются на поверхности в виде

матового серого налета.

Таким образом, качественная мойка на струйных установках

должна обеспечивать минимальную толщину пограничного слоя, по крайней

мере не большую, чем средняя величина частиц загрязнений.

Ориентировочно толщина пограничного слоя.

,196

346.0gP

XS

м, (1.10)

Рис. 1.15. К расчету площади основания моющей струи

Рис.1.16. Схема расчета струи вблизи омываемой поверхности: 1-струя;

2-коноидальной объем; 3-пограничный слой; 4-омываемая поверхность;

S-толщина пограничного слоя

где - кинематическая вязкость воды, м 2/с (при t = 20°С, = 6101 м/с);

Х - расстояние от насадка до омываемой поверхности, м.

Из этой формулы можно найти средний размер частиц, не смываемых струей

воды при заданном давлении. Можно наоборот, задавшись размером частиц,

которые необходимо смыть, рассчитать требуемое давление воды. Однако

следует иметь в виду, что повышение давления эффективно уменьшает

толщину пограничного слоя лишь до определенного предела и дальнейшее

увеличение давления не приводит к ощутимому повышению качества мойки.

Итак, в момент встречи струи с поверхностью образуется зона, в которой

возникают нормальные и касательные силы (см. рис.1.13). Наиболее

активное разрушение загрязнений производится касательными силами в зоне

радиусом

HHHБ

dgPdR 196(56,0 4.0)

03.002.02

H

H

d

X

S

V , м.

(1.11)

Зоной действия касательных сил и ограничивается зона очистки

гидравлическими струями. Далее жидкость произвольными потоками

стекает с поверхности.

Следовательно, необходимо стремиться, чтобы очищаемая

поверхность одно временно или последовательно, попала в зону,

ограниченную радиусом R0=Rб+r.

Решение задачи одновременного попадания поверхности в зону

действия струй на практике встречает значительные трудности. Например,

струя из насадка dH =4 мм при напоре 0,5 МПа, на удалении 0,6 ...0,8 м

создает зону с радиусом Ro=0,1...0,150 м. Следовательно, чтобы охватить

такими зонами одновременно всю поверхность автомобиля, потребовалось

бы не менее 3000 насадков. Это условие трудновыполнимо. Поэтому

насадки закрепляются на рамке, которая перемещается вдоль автомобиля.

Иногда для уменьшения числа насадков за счет увеличения площади

контакта струи гидранты делают качающимися или вращающимися.

Перекрытие площадей соседних зон должно быть в пределах 0,25…0,30Ro

Количество насадков в моющей рамке

no

a

KR

Pn

2 ,

(1,12)

где Ра- обмываемый периметр автомобиля, м; Кn = 0,70 ...0,75 -

коэффициент взаимного перекрытия зон действия касательных сил струи.

Если автомобиль моется и снизу, то в первом приближении

aaa BHP 22 ,м

(1,13)

где Ha и Ba – соответственно высота и ширина поперечного сечения

автомобиля, м.

Вода к рамкам смачивания и ополаскивания подается от отдельного

насоса или от основного насоса через распределительное устройство. Расчет

рамок при заданном давлении производят по формулам (1.11-1.13).

1.8. Гидравлический расчет насосной установки

Основная расчетная схема изображена на рис.1.17.

Исходя из уравнения Бернулли, потери давления на преодоление

гидравлических сопротивлений при наличии одного транзитного расхода

,102

16 6

42

2

нт

d

Q

d

lP

МПа

(1.14)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений по длине

трубопровода на участке длиной l с диаметром трубы d; т -коэффициент

потерь на трение.

С достаточной для практических расчетов точностью можно

считать, что для сетки = 9,7, для всасывающего клапана-7,0, для задвижки

- 5,5, для колена -0,2.

Коэффициент сопротивления отверстия и насадка

11

2

н

Для водопроводных стальных труб

125.00125,0 Qт

(1.15)

При наличии путевого расхода (рис. 1.18)

,102

1633,0 6

42

2

d

Q

d

lP н

т

МПа

(1.16)

В соответствии с рис. 1.17 участки I, Ц, III, IV пропускают

транзитный расход, а на участках V и VI имеется только путевой расход.

Суммарные потери давления получаются сложением потерь на

отдельных участках, если они работают последовательно (рис.1,9,а).

Если участки работают параллельно (рис. 1,9,б), то определяют

расход в каждом из участков и на основании этого рассчитывают потери

давления.

Рис. 1.17. Расчетная схема насосной установки: 1 – заборный колодец;

2 – сетка; 3 – задвижка; 4 – насос; 5 – трубопроводы; 6 – моющая рамка.

Рис .1.18. Схема путевого расхода

При параллельном соединении одинаковых трубопроводов

,i

QQl а iPP ,

(1.17)

где lQ -расход через один из параллельных трубопроводов, ;3 см

i - количество параллельных участков; P - суммарные потери давления в

разветвленном трубопроводе, МПа; iP - потери давления в одном из

параллельных трубопроводов, МПа.

Выбор насоса производится с учетом его совместной работы с

трубопроводом.

Давление насоса проектируемой насосной установки

, гн PPPP МПа,

(1.18)

где P - суммарные потери давления в трубопроводах установки, МПа; 610 gНP нгг геометрическое давление, МПа.

Здесь гH - геометрический напор, м.

Далее, руководствуясь давлением Р и производительностью Q , по

каталогу выбирают марку насоса.

Мощность на привод насоса

,102

10 6

g

QPN

эн

кВт,

(1.19)

где |; н — КПД насоса; э =0,90... 0,92 - К П Д электродвигателя.

Насос во избежание появления кавитации лучше устанавливать как

можно ниже по отношению к уровню воды в заборном колодце. Если высота

насоса над уровнем воды более 3м, необходимо производить,

дополнительный расчет на возможность кавитации.

1.9. Особенности расчета струйно-щеточных и щеточных установок

На автотранспортных предприятиях, имеющих смешанный

подвижной состав, мойку автомобилей целесообразно производить на одной

моечной установке, которая сочетала бы струйную мойку грузовых

автомобилей и щеточную -автофургонов и автобусов. В этом случае расчет

установки сводится к независимым расчетам двух моечных агрегатов-

струйного и щеточного.

Имеются конструкции моечных установок, в которых боковые

поверхности, автомобилей очищаются щетками, а мойка сверху и снизу

осуществляется струями.

При расчете таких установок следует учитывать фактические

площади поверхностей, обмываемых струями и очищаемые щетками.

Расчет щеточных установок включает в себя расчет гидрантов рамок

предварительного смачивания, ополаскивания и рамок подачи жидкости к

щеткам, а также привода щеток.

Так как в щеточных установках основное удаление загрязнений

производится с помощью щеток, при расчете гидрантов рамок нет

необходимости в проверке условия удаления загрязнений струями воды.

Давление воды перед насадками рамок составляет 0,25..0,50 МПа, а

количество насадков и расход моющей жидкости рассчитываются по

формулам (1,6; 1.11-1.13).

Цилиндрические ротационные щетки приводятся во вращение от

индивидуальных электродвигателей через редуктор, клиноременные или

цепные передачу Для мойки боковых сторон применяют две или четыре

вертикальные щетки, обмывании верха кузова используют одну, реже две

горизонтальные щетки.

Диаметр щетки в рабочем состоянии. 1,0..1,5 м, а частота вращения

150...200 об/мин. Высота щеток берется на 100...150 мм меньше высоты

автомобиля, щетки при ее вращении занимают веерообразное положение

(рис.1.10,а) за счет действия центробежных сил.

При работе установки ротационные щетки прижимаются к

очищаемой поверхности с помощью пружин, пневматических или

гидравлических цилиндров, также посредством противовесов.

Мощность на привод одной щетки

,fVPKW лцз Вт,

(1.20)

где зK 1,8...2,2 - коэффициент запаса по мощности, учитывающий потери

на формацию нитей, разбрызгивание капель воды, перемешивание воздуха,

потери подшипниках и механизмах привода; цP - центробежная сила,

действующая на нити, Н; лV - линейная скорость нитей, м/с;

f =0,1 - коэффициент трения скольжения нитей по поверхности

кузова( 1,0f ).

Линейная скорость

,60

2 rnVл

м/с,

(1.21)

где r - радиус щетки, м; n - частота вращения щетки, об/мин.

Центробежная сила

Рис.1.19. Схемы соединений участков трубопроводов:

а – последовательное соединение; б – параллельное соединение

Рис.1.20. К расчету привода щеток:

а – схема работы щетки; б – деформация щетки

,2

r

тVP л

ц Н,

(1.22)

где т - масса нитей, кг.

На кузов действует масса нитей, подверженных деформации, т.е.

находящаяся в зоне сегмента (рис. 1.20.):

,нщc КhSт кг,

(1.23)

где h - высота щетки, щ 1200 кг / 3м ; нК - коэффициент наполнения щетки

в зоне деформации.

Для капрона щ = 1200 3/ мкг ; нК =0,018...0,020.

Площадь сегмента

,2

sin

360

22 rrSc 2м

(1.24)

где - центральный угол работающего сектора щетки, град.

Так как в процессе мойки щетка касается поверхности примерно 1/6

частью окружности, то в расчетах можно принять = 60°.

Определив мощность на привод одной щетки, находят общую

мощность электродвигателей.

,щWnW

(1.25)

где - число щеток.

Скорость конвейера щеточной установки

,2

i

rnVa

м и нм / ,

(1.26)

где i 110... 130 - наиболее эффективное соотношение между скоростью

вращения щеток и скоростью передвижения автомобиля.

При струйной мойке aV = 6...9 м/мин.

Время мойки одного автомобиля

,a

a

V

Lt ,мин

(1.27)

где aL - длина автомобиля, м.

1.10. Очистные сооружения моечных установок

Сточные воды после мойки грузовых автомобилей содержат

взвешенных веществ до 3000 мг/л, после мойки автобусов —1600 и

легковых автомобилей-700 мг/л. Содержание нефтепродуктов составляет

соответственно 900, 850 и 75 мг/л. В соответствии с требованиями

санитарных норм такую воду в канализацию сливать нельзя. Очистка

использованной воды происходит в очистных сооружениях. Если воду не

предполагается использовать повторно, очистные сооружения

проектируются по схеме, изображенной на рис. 1,21.

В грязеотстойник-песколовку 1 загрязненная вода поступает из зоны

мойки автомобилей. В песколовке имеется контейнер 2 для сбора и удаления

осадка. Взвешенные твердые частицы теряют скорость и осаждаются на дно

контейнера. Очищенная вода через водослив стекает в бензомаслоуловитель

4. Труба 3 предназначена для вентиляции. В бензомаелоуловителе вода

поступает под колпак 6 и заполняет колодец 4 до уровня, определенного

кромкой водослива. Масло и бензин вследствие меньшей плотности

скапливаются в верхней части колпака и далее стекают в емкость 5, которую

периодически опорожняют.

Экономически и экологически целесообразно производить

углубленную очистку воды с целью ее повторного использования в моечных

установках. Моечная установка с устройствами углублений очистки

показана на рис.1.22.

Сточные воды от установки для мойки автомобилей поступают

самотеком в песколовку 1, где происходит осаждение наиболее крупных

взвешенных веществ. Далее воды поступают в приемный резервуар 2,

откуда забираются насосом 9 и подаются в многоярусный тонкослойный

отстойник или гидроциклон 4. Хотя тонкослойные отстойники компактны и

в последнее время применяются все чаще, гидроциклоны обеспечивают

более эффективную очистку жидкости. Причем чем меньше диаметр

гидроциклона, тем более мелкие взвеси могут быть им выделены. Поэтому в

перспективных системах водоочистки применяют батареи мелких

гидроциклонов диаметром около 0,25 м.

Гидроциклон представляет собой цилиндрический резервуар с

конусным днищем. За счет центробежных сил, возникающих при

закручивании жидкости, подаваемой по касательной, он обеспечивает

разделение фракций: песок с плотностью 3500 3/ мкг отбрасывается к

периферии и оседает затем в конусной части, вода ( 3/1000 мкг ) остается в

средней части, а нефтепродукты 3/850 мкг концентрируются в центре

циклона, в его верхней части. Вода и нефтепродукты отводятся по

соответствующим трубопроводам в промежуточный резервуар 6

(см,рис.1.22) и резервуар для сбора нефтепродуктов 5. Шлам после открыва-

ния задвижки сбрасывается в шламоуловитель 3. Далее вода подается для

до-очистки в напорный песчаный фильтр 7 и затем в резервуар чистой воды.

Отсюда вода подается к моечной установке. Следует иметь в виду, что

автобусы и легковые автомобили после обмыва оборотной водой должны

домываться водой из водопроводной сети.

Ри

с.1

.21

. С

хем

а п

рост

ейш

их

очи

стн

ых

со

ору

жен

ий

со

сли

вом

во

ды

в к

анал

иза

ци

ю:

1 –

пес

ко

ло

вка;

2 –

кон

тей

нер

; 3

– в

енти

ляц

ион

ная

тр

уб

а; 4

– б

ензо

мас

лоу

ло

ви

тель;

5 –

ем

ко

сть

для н

ефте

про

ду

кто

в;

6 –

ко

лп

ак.

Кроме того, мокрые автомобили и влажный осадок уносят до 10% воды,

Ри

с.1

.22

. С

хем

а о

чи

стн

ых с

оору

жен

ий

с п

овто

рн

ым

исп

ольз

ован

ием

во

ды

:

1

–

пес

ко

ло

вка;

2

–

пр

ием

ны

й

рез

ервуар

; 3

–

кон

тей

нер

; 4

–

ги

дроц

икло

н;

5

–

емкост

ь д

ля

неф

теп

род

укто

в;

6 –

про

меж

уто

чн

ый

рез

ервуар

; 7 –

фи

льт

р;

8 –

рез

ерву

ар д

ля о

чи

стки

вод

ы;

9 –

нас

ос;

10

– т

руб

а п

од

ачи

вод

ы и

з се

ти в

од

осн

абж

ени

я.

теряемой безвозвратно. Пополнение бака 8 производится также из сети

водоснабжения через трубу 10.

1.11. Расчет очистных сооружений

Расчет песколовки с контейнерами для сбора осадка

предусматривает скорость протекания сточных вод nV = 0,15 м/с.

Площадь сечения потока.

,nV

QF .2м

(1.28)

Ширина песколовки (В) принимается обычно равной 1м. При этом

длина ее

,o

np

U

VHKL .м

(1.29)

где К = 1,3 - коэффициент запаса по длине; BFH p / - расчетная глубина

проточного слоя песколовки, м; oU - гидравлическая крупность взвешенных

частиц, которая характеризует их размер, форму, плотность и от которых

зависит скорость оседания. Для песка ./1018 3 cmUo

Общая глубина песколовки

,opnn HHHH .м

(1.30)

где nН -глубина от пола до уровня воды в песколовке, м. Она зависит от

удаленности песколовки от моечной канавы и отметки лотка подводящего

трубопровода:

,03,0 lHH kn .м

(1.31)

Здесь кН - глубина канавы, м; l - расстояние от начала стока до стенки

песколовки, м; oH =. 1,0... 1,5м - глубина осадочной части песколовки.

В зоне осадочной части устанавливаются контейнеры для осадка с

таким расчетом, чтобы над верхней кромкой контейнера был слой воды не

менее .pH

Объем приемного резервуара рассчитывается исходя из 15-

минутного пребывания в нем сточных вод

,9006015 QQVnp .3м

(1.32)

Форма резервуара выбирается произвольно.

Насосная станция первого подъема укомплектовывается насосами,

производительность которых определяется притоком сточных вод Q.

Гидроциклоны рассчитываются по гидравлической нагрузке, которая в

расчетах рассмотренной конструкции гидроциклонов принимается

постоянной 3109,1 гцМ )./( 23 смм

Площадь водного зеркала гидроциклона

,109.1 3

Q

М

QF

гц

в .2м

(1.33)

Обычно диаметр гидроциклона принимают не более D = 2,0 м. Тогда

фактическая площадь зеркала воды 1 гидроциклона

,4

2DF

срв

.2м

(1.34)

Количество гидроциклонов

,1)/(

cpввг FFN

(1.35)

где 1 - резервный гидроциклон.

Если количество гN отличается от целого числа более чем на 20%,

следует изменить диаметр гидроциклона и расчет повторить.

Насосная станция второго подъема должна укомплектовываться

насосами такой же производительности, что и насосы первого подъема,

Напор должен определяться с учетом потерь в фильтрах, которые

ориентировочно составляют около 0,1 МПа. Фильтры применяются типовые,

например Бийского котельного завода. Средняя скорость фильтрования 10cpV чм

Требуемая площадь фильтров

,/3600 cpcp VQF .2м

(1.36)

Объем резервуара очищенной воды определяется исходя из расчета

обеспечения 30-минутного запаса воды для мойки автомобилей.

Бак для сбора нефтепродуктов выбирается таким, чтобы его

наполнение продолжалось не менее суток.

Объем камеры бензомаслоуловителя принимается равным 1/З...1/5

объема песколовки.

Контейнеры для осадка выполняют из металла. Они должны иметь

ушки или крючки для захвата грузоподъемным устройством, а также

задвижки в днище для сброса осадка. Объем контейнера, должен быть

таким, чтобы его содержимое можно было транспортировать в кузове

автомобиля класса ЗИЛ или ГАЗ. Допускается одновременная установка в

песколовке или шламоуловителе нескольких: контейнеров.

Иногда песколовку изготавливают из монолитного бетона с днищем

в виде перевернутой пирамиды. В песколовку такой конструкции контейнер

не устанавливают, а осадок удаляют с помощью насосов-смесителей,

инжекторных насосов или грейферных механизмов. Грейферная очистка

имеет определенные преимущества перед очисткой с помощью насосов.

Грейфер может захватывать слежавшийся шлам, а также попавшие в

песколовку обтирочные концы, тряпки, кусковую грязь и др. В устройствах

с насосами эти предметы приводят к засорению трубопроводов, что срывает

работу по удалению осадка.

1.12. Последовательность расчета моечной установки

1.Задавшись крупностью смываемых частиц (толщиной

пограничного слоя) рассчитать давление воды в насадке.

2.Рассчитать силу гидродинамического давления струи и проверить

выполнение условия удаления загрязнений.

3.Определить размер зоны действия касательных сил и число

распылителей.

4.Рассчитать расход воды через установку. Если есть рамки

предварительного смачивания и ополаскивания, рассчитывается

дополнительный расход воды через эти рамки.

5.Выбрать гидравлическую схему установки и рассчитать потери

насоса.

6.Определить мощность электродвигателя привода насоса для

подачи воды установку.

7.При необходимости выполнить расчет привода щеток установки.

8.Произвести,расчет основных параметров очистных сооружений.

2. КОНВЕЙЕРЫ

2.1. Назначение и общее устройство конвейеров

Конвейеры на автомобильном транспорте используются,

преимущественно, для перемещения автомобилей на поточных линиях ТО.

Перемещение автомобилей может осуществляться, кроме того, собственным

ходом или перекатыванием. Однако перемещение собственным ходом имеет

ряд недостатков. Ввиду частых пусков двигателя происходит загрязнение

воздуха производственных помещений отработавшими газами. Возникает

необходимость в специальных рабочих для перегона автомобилей с поста на

пост. Увеличивается время на перемещение автомобилей, так как часть

временя затрачивается на пуск двигателей.

Второй способ - перекатывание - осуществляется вручную, силами

ремонтных рабочих. Этот способ применим для перемещения легковых

автомобилей. При этом необходимо отрывать рабочих от их основной

работы. Иногда для уменьшения усилия перекатывания используют тележки

на рельсовом ходу, устанавливаемые под оси автомобиля. Но в этом случае

возникает проблема возврата тележек в начало линии. Поэтому данный

способ не нашел широкого применения и не перспективен.

Наиболее совершенный и распространенный способ - перемещения

автомобилей с помощью конвейеров. Конвейеры по конструкции

подразделяются на тянущие или толкающие (цепные или тросовые),

транспортирующие (несущие) цепные и транспортирующие (несущие)

пластинчатые (рис.2,1).

По принципу работы конвейеры могут быть непрерывного или

периодического действия. В первом случае все автомобили на линии

перемещаются непрерывно со скоростью 0,5 ...1,1 м/мин. Одновременно с

автомобилями перемещаются на своих участках и рабочие. Во втором

случае все автомобили перемещаются со скоростью 7.,.25 м/мин на

величину, равную шагу поста (расстояние между осями постов), а затем

останавливаются на время, равное такту линии. По истечении указанного

времени происходит последующее перемещение и т.д. На АТП конвейеры

непрерывного действия не нашли широкого распространения и

применяются, преимущественно, в механизированных моечных установках.

Более распространены конвейеры периодического действия.

Тянущие конвейеры имеют бесконечные цепь или трос,

расположенные вдоль поточной линии обслуживания снизу или сверху (под

автомобилем или над автомобилем). В начале поточной линии автомобиль

присоединяется к цепи или тросу буксирным захватом за передний

буксирный крюк и перемещается, перекатываясь на своих колесах. В конце

линии обслуживания захват автоматически отцепляется от автомобиля.

Также конвейеры просты, надежны в работе и приводятся в движение

двигателями небольшой мощности.

С профильн. распол. автом. Под заднюю ось С нижним расположе-

нием привода

Под переднюю ось С верхним располо-

жением привода

С поперечным располо- Под заднее колесо

жением автомобиля

Непрерывного действия

(ЕО)

Периодического

действия (ЕО, ТО1, ТО2)

Несущие Толкающие Тянущие

К О Н В Е Й Е Р Ы

Цепные (пластинчатые) с Цепные (пластинчатые) или Цепные или тросовые

с

двумя ветвями тросовые с одной ветвью одной ветвью

Рис. 2.1. классификация конвейеров

Вместе с тем, тянущие конвейеры имеют ограниченное применение из-за

дополнительных затрат ручного труда на прицепку и перенос

освободившихся захватов на начало линии. При верхнем расположении

тягового органа конвейера перенос захватов не требуется. Конвейеры с

верхним расположением тягового органа более удобны при обслуживании

автомобилей снизу, так как при нижнем расположении цепь или трос

занимают часть канавы.

Тянущие конвейеры рационально использовать па линиях ЕО и ТО-

1, где не требуется снятие колес.

Для свободного доступа к деталям, расположенным сбоку

автомобиля, перемещение автомобилей целесообразно производить на

полурампах высотой 250...300 мм, установленных вдоль осмотровых канав.

Удобными в эксплуатации являются толкающие конвейеры. Они

состоят из приводной и натяжной станций, тяговых органов (цепи, тросы) и

направляющих путей. Толкающие конвейеры перемещают автомобили с

помощью толкающего рычага (толкателя) или несущей тележки. Толкатели

могут передавать усилие автомобилям, упираясь в передний, задний мост

или заднее колесо. В качестве тягового органа в толкающих конвейерах

используются втулочно-роликовая цепь, трос или жесткая штанга с гибкими

элементами на концах. Трос и штанга используются в конвейерах

периодического действия с возвратно-поступательным движением

толкателей. Цепи применяются в конвейерах периодического или

непрерывного действия.

На рис.2.2 в качестве примера показана схема устройства

толкающего конвейера периодического действия. Приводная станция

служит для приведения в движение тягового органа и состоит из редуктора,

электродвигателя, клиноременной передачи и ведущей звездочки. Скорость

движения конвейера может изменяться при помощи двухступенчатого

шкива. Конвейеры могут быть с правым и левым расположением приводной

станции относительно оси конвейера.

Натяжная станция служит для регулировки натяжения цепи,

осуществляемой с помощью винтового механизма.

Тяговый орган состоит из одной ветви пластинчато-втулочной цепи,

в которую вмонтированы толкающие тележки с шагом толкателей,

выбираемых в зависимости от длины автомобиля (рис.2.3).

Каждая тележка опирается на четыре катка, перекатывающихся по

направляющим путям. Количество тележек соответствует числу постов на

линии. Тележки с помощью приводной станции и концевых переключателей

совершают возвратно-поступательное движение на величину, равную шагу

постов.

Толкатели, упирающиеся в балку заднего моста, установлены на

цепи шарнирно и могут наклоняться в сторону движения конвейера при

прохождении над ними низкорасположенных частей автомобиля. В

исходное положение толкатели возвращаются с помощью пружин. Это

предохраняет их от поломки при движении автомобиля через линию

самоходом. Для

сохранения прямолинейного движения автомобиля его передние колеса

помещаются а специальные бетонные или металлические желоба.

Рис.2.2. Схема конвейера, толкающего автомобиль под заднюю ось;

1 – приводная станция; 2 – тележка толкающая; 3 – цепь; 4 – натяжная

станция;

5 – натяжитель; 6 – колесоотбойник; 7 – ведущая звездочка;

Рис.2.3. Тяговый орган конвейера: 1 – колесо автомобиля; 2 – балка моста;

3 – толкатель; 4 - тележка; 5 – цепь; 6 – направляющая.

Если внутренняя колея передних и задних колес одинакова, желоба не

делают и ограничиваются колесоотбойниками.

Транспортирующие (несущие) конвейеры (рис.2.4) представляет

собой транспортируюшую бесконечную цепную ленту, движущуюся по

направляющим путям с помощью приводной станции.

Холостые ветви цепей движутся в закрытых желобах,

расположенных заподлицо с полом канавы. Пальцы звеньев

транспортирующей цепи с роликами смешены вниз по отношению к оси

симметрии звена (рис.2.5). Поэтому в нижней части цепи ролики выступают,

являясь опорами качения грузовой ветви по направляющим желобам.

Несущие конвейеры могут иметь одну или две цепные ленты. В

процессе заезда на конвейер автомобиль садится на цепь сначала передней

балкой, а потом рукавами полуосей заднего моста.

Существуют транспортирующие пластинчатые конвейеры, где

автомобиль устанавливается на несущие ветви колесами, Особенностью их

конструкций являются пластины, прикрепленные к, тяговой цепи и

создающие сплошной настил (рис,2.5). Такие конвейеры могут иметь одну

или две несущие ветви. Несмотря на положительные качества - надежность в

работе, незагроможденность осмотровой канавы, простота постановки

автомобиля на конвейер, возможность обслуживания автомобилей с

тормозными энергоаккумуляторами, они метало и энергоемки. Это является

главным недостатком, ограничивающим их широкое распространение.

В последнее время применяют транспортирующие пластинчатые

конвейеры с одной несущей ветвью, на которой расположены тележки,

толкающие автомобиль под колесо. Таким образом, одна ,из сторон

автомобиля транспортируется конвейером, а вторая катится по

направляющим.

Пластинчатые транспортирующие конвейеры с двумя ветвями

применяются и в линиях ТО-2 с поперечным расположением автомобилей.

На таких конвейерах могут обслуживаться только автомобили, имеющие

одинаковую базу. Но при этом линия получается компактная и позволяет

уводить автомобиль с любого поста.

На линиях ЕО и ТО-1 могут использоваться конвейеры с одной или

двумя ветвями с продольным расположением автомобилей.

Современные гаражные конвейеры обычно имеют автоматическое

управление. Пуском и движением конвейера управляет оператор с помощью

специального пульта. Остановка конвейера производится автоматически без

участия оператора, когда автомобиль, перемещенный на последний пост,

своими колесами нажмет на концевые выключатели. Возможна аварийная

остановка как с основного пульта, так и с пультов постов.

Оператор включает пуск конвейера после тою, как получит на своем

пульте сигналы об окончании работ на всех постах. Дополнительно оператор

связан с постами с помощью громкоговорящей связи, через которую он

сообщает о пред стоящем пуске конвейера.

Рис.2.4. Транспортирующий цепной конвейер: 1 – натяжная станция;

2 – направляющий желоб; 3 – закрытый предохранительный желоб; 4 – цепь;

5 – приводная станция.

Рис. 2.5. Транспортирующие цепи: а – со смещенными роликами; б – с

несущими пластинами.

Вместе с этим, непосредственно перед пуском подается звуковой или

световой сигнал.

Осмотровые канавы, оборудованные конвейерами, должны иметь

боковые траншейные выходы и не должны иметь лестниц с торцов.

Персонал, работающий на конвейере, должен быть обучен: и

проинструктирован.

Практика показывает, что конвейеры используются,

преимущественно, Для линий ЕО и ТО-1.Для ТО-2 конвейеры используются

редко, главным образом для унифицированных линий (ТО-1 и ТО-2 в разные

смены). Это связано с тем, что при ТО-2 выполняется сопутствующий

ремонт, трудоемкость которого непредсказуема. Следовательно, возникают

проблемы с обеспечением ритмичной работы линии.

Эффективность использования конвейеров при ЕО существенно

зависит от наличия или отсутствия на линии постов с работой вручную

(уборка, обтирка, дозаправка, контрольные операции). В первом случае для

обеспечения полного и качественного выполнения ручных работ приходится

снижать скорость конвейера и производительность механизированной

моечной установки недоиспользуется. Во втором случае возникают

сложности с организацией уборочных, дозаправочных и контрольных работ,

вынесенных за пределы конвейера. Однако при всех обстоятельствах

технологический процесс ТО с применением конвейеров более эффективен,

так как повышаются производительность труда и ритмичность работ

2.2. Расчет простейшего тянущего тросового конвейера

Для расчета задаются расчетной схемой (рис.2.6), назначением

конвейера (ТО-1, ТО-2 или ЕО), типом обслуживаемых автомобилей,

количеством постов на линии и периодичностью действия.

Вначале определяют тяговое усилие

,anт GNF ,Н

(2.1)

где nN - число постов на линии; aG - сила веса автомобиля, Н;

- коэффициент сопротивления качению. Так как в зонах ТО и ТР полы

выполняются из бетона, .03,0

Для того, чтобы натяжная станция протягивала трос без скольжения,

его необходимо предварительно натянуть/

Сила натяжения троса

,1

1

2

af

faт

e

eFF ,Н

(2.2)

Рис.2.6. Расчетная схема тросового конвейера:

ПС – приводная станция; НС – натяжная станция.

Рис.2.7. Тяговые цепи: а – круглозвенная; б – пластинчатая втулочно-

роликовая; в – разборная.

где - угол охвата тросом барабана приводной станции, рад;

f - коэффициент трения троса по материалу барабана.

Обычно для уменьшения износа троса и предохранения его от

коррозии, смазывают. Кроме того, возможно попадание на трос масел и

нефтепродукта выполнении ТО. Поэтому коэффициент трения берется как

для трения стали по стали со смазкой ( f =0,015).

Суммарное усилие в верхней, наиболее нагруженной ветви

,2

зт

o kFF

F

,Н

(2.3)

где зk =2 ... 5 - коэффициент, учитывающий запас прочности троса.

Определившись с усилием на тросе по ГОСТ 3067-74 выбирают

диаметр троса тd .

Диаметр барабанов бd = 20 ...30 тd .

Исходя из назначения конвейера и периодичности действия (непрерывного

или периодического действия) задаются скоростью перемещения

автомобиля. Например, для линий ЕО целесообразно применять конвейеры

непрерывного действия со скоростью перемещения 3 ...9 м/мин, а для ТО-1 и

ТО-2 используют конвейеры периодического действия со скоростью 7 ... 25

м/мин.

Частота вращения барабана

,б

n

d

Vn

,/ м и ноб

(2.4)

где nV - скорость конвейера, м/мин.

Далее, задаваясь частотой вращения вала электродвигателя двn (750;

1000; 1500; 3000 об/мин), определяют передаточное число редуктора

приводной станции;

,n

ni дв

(2.5)

Исходя из передаточного числа по каталогу подбирают тип редуктора

(червячный или цилиндрический многоступенчатый).

Мощность электродвигателя

,100060 p

nnт kVFFN

кВт,

(2.6)

где nF - потери тягового усилия на барабанах; k 1,5- коэффициент запаса по

мощности; p - КПД редуктора.

Потери тягового усилия

),1( FFn ,Н

(2.7)

где -КПД барабана (блока). Для блоков с подшипниками качения

;995,0...990,0 F - суммарная нагрузка на подшипники барабанов и блоков,

Н.

Строго говоря, потери тягового усилия необходимо считать для

каждого барабана или блока, а потом суммировать. Для рассмотренной

схемы с двумя блоками с достаточной точностью .2 0 тFFF Зная

мощность, передаваемую через редуктор и его передаточное число, по

каталогу выбирают электродвигатель и конкретный редуктор. Так как

колеблется в широких пределах, делают проверку. Если kpк / , то расчет

оставляют. В противном случае в формулу определения мощности

подставляют значение p и расчет повторяют. Здесь к КПД редуктора по

каталогу, а р предварительно выбранный КПД. Иногда не удается точно

увязать между собой скорость конвейера, передаточное число редуктора и

частоту вращения электродвигателя. В этом случае первичный вал редуктора

приводят во вращение от электродвигателя через ременную передачу с

передаточным отношением

.i

oв

n

ni

(2.8)

2.3. Расчет цепных конвейеров

В цепных конвейерах тяговое усилие передается зацеплением от

ведущей звездочки, т.е. осуществляется жесткая кинематическая связь

привода и тягового органа.

К достоинствам их относят надежность передачи тягового усилия,

малое первоначальное натяжение. Недостатки большая собственная масса

цепей и износ шарниров цепи. Для обеспечения спокойного набегания цепи

на звездочку используют натяжное устройство, обычно винтового типа.

Группу конвейеров, у которых цепь является только тяговым

органом, называют цепными тянущими.

Если автомобиль располагается непосредственно на цепях или

специальных траверсах, закрепленных на цепях, конвейеры называются

цепными, транспортирующими. Конвейеры, у которых на цепь крепят

несущее устройство, например, пластины, образующие настил, называют

пластинчатыми.

В качестве тягового органа служат цепи круглозвеньевые и

пластинчатые втулочно-роликовые (ГОСТ 588-81), а также тяговые

разборные (ГОСТ 589-85) (рис.2.7).

Круглозвенные сварные цепи приводятся в движение от зубчатых

блоков или звездочек и реже - от гладких барабанов (фрикционный привод).

Сварные цепи рассчитываются на растяжение. Они обычно изготавливаются

из стали СТЗ с пределом прочности 610400350 p ./ 2 ПамH

Уравнение прочности

.64,0

2

422 p

зmзm

рd

kF

d

kF

Отсюда

,8,0p

зmkFd

(2.9)

где d - диаметр проволоки, из которой изготавливают звенья цепи;

mF статическое тяговое усилие (определяется по формуле (2.1), Н; 5...2зk

- коэффициент запаса прочности.

Звездочки для сварных цепей изготавливают сварными или литыми

из чугуна или стали (рис.2.8). Диаметр начальной окружности тяговой

звездочки .30dD . Для направляющих звездочек ориентировочно .)25...20( dD

Число гнезд для звеньев цепи t

DZ

, где t = (4.. .5) d - шаг цепи.

Если Z получается дробным, его округляют до целого числа в большую

сторону и уточняют D .

Уточненный диаметр начальной окружности при 9Z и

:1016 3 мd

,/90sin2 0 Z

tD .м

(2.10)

Выбор пластинчатой втулочно-роликовой цепи тянущего

(толкающего) конвейера ведут по разрывному усилию, исходя из запаса

прочности зк 2 ... 5.

Первоначально размер цепи выбирают конструктивно. Цепь

движется в направляющих, выполненных из швеллера N 12... 14. Для

свободного перемещения цепи, ее ширина принимается меньше ширины

направляющих на 5…10 мм. Параметры цепи выбирают по ГОСТ 588-81 или

588-74.

Статическая тяговая нагрузка на цепь

,umncm FFP .Н

(2.11)

Рис.2.8. Звездочка для круглозвенной цепи

Рис.2.9. Звездочка для пластичной цепи

где uF - тяговое усилие на перемещение цепи, Н; n - коэффициент

одновременной передачи тягового усилия. Для одноцепного транспортера

1n , для двухцепного .75,0n

Для определения uF рассчитывается длина линии обслуживания;

,1 nanл NaLNL ,м

(2.12)

где aK - автомобиля, м; а = 1,5- расстояние между автомобилями на линии,

м.

Длина одной цепи, движущейся по направляющим,

,2 лu LL .м

(2.13)

Сила веса цепи

,qgKG uu ,Н

(2.14)

где q - масса погонного метра цепи, кг; 8,9g 2/ см - ускорение силы

тяжести.

Тяговое усилие, приходящееся на одну цепь,

, uu GF ,Н

(2,15)

где =0,01-трение качения роликов цепи по направляющей.

Диаметр начальной окружности звездочки (рис.2.9) для

пластинчатой цепи определяют по формуле

,/180sin 00z

tD ,м

(2.16)

где t - шаг цепи; 6Z - число зубьев звездочки.

При большом шаге цепей, когда оD подучается слишком большим,

gприменяют многогранные блоки с четырьмя-шестью гранями. Звенья цепи

ложатся на грани и удерживаются на них силой трения. Чтобы цепь не

соскальзывала с граненого блока, на ободе делают наружные ограждающие

борта или кулаки, входящие между пластинами. При использовании таких

блоков цепь имеет значительную неравномерность хода. Поэтому скорость

конвейера принимают не более 12 м/мин. Но даже при использовании цепей

с достаточно малым шагом скорость движения не остается постоянной в

процессе вращения звездочки, представляющей собой правильный

многогранник (рие.2.10). Линейная скорость цепи изменятся по закону

Рис.2.10. К расчету линейной скорости цепи

,coscos0 RVVx

(2.17)

где 0V - окружная скорость звездочки, ./ см

Ускорение цепи

.sin)cos(

dt

dR

dt

Rd

dt

dVx

(2.18)

Так как ,/ dtd то .sin2 R Наибольшее ускорение будет

при . Таким образом, .sin2 Raмакс .

Если выразить через шаг цепи, - через частоту вращения n и

применить второй закон Ньютона, по которому ,maF , получим величину

динамической нагрузки на цепь

,60

60 2

2

0

2

tZ

mVtmnPдин ,Н

(2.19)

где т — приведенная масса цепи, кг.

Динамические нагрузки действуют и на сварную цепь:

,4

62

2

0

l

t

Z

nVmPдин

(2.20)

где .dtl

Однако из-за сравнительно большой величины Z и малого шага

цепи l . динP , значительно меньше стP , поэтому при расчете сварных тяговых

цепей динамическими нагрузками можно пренебречь.

Полная нагрузка на цепь

,динстp PPS Н

(2.21)

Приведенная масса рассчитывается по формуле

,1 cqLqm ,кг

(2.22)

где 1q - масса автомобилей, приходящаяся на одну цепь конвейера, кг, q -

масса погонного метра цепи, мкг / ; L - общая длина цепи, используемой в

одной ветви конвейера, ;м с - коэффициент приведения, зависящий от длины

линии обслуживания лL .

При мLл 25 ;2с при лL от 25 до 60 м ;5.1с

При мLл 60 .1с

Мощность привода цепных конвейеров определяют для

установившегося движения и периода пуска.

В период установившегося движения расчетное усилие,

действующее на цепь,

,звpу WSP ,Н

где звW - сопротивление тягового органа при огибании звездочек и

вследствие трения в подшипниках вала звездочки. Приближенно

),1( pзв SW где .98,0...96,0

В период пуска :

,инyинзвpпуск PPPWSP

(2.23)

,00

t

Vm

dt

dVтPин

(2.24)

где t - время разгона, за которое будет достигнута скорость 0V . Для

практических расчетов 0,1...5,0t .с

Разрывное усилие цепи pP определенное по справочнику, должно

быть больше усилия пускP С учетом запаса прочности

,пускзp PkP

(2.25)

где 5...2зк коэффициент запаса прочности.

Мощность в период установившегося движения

,1000

0

м

y

y

VNPN

кВт.

(2.26)

В период пуска

,1000

0

м

пуск

пуск

VNPN

кВт,

где N - число параллельных ветвей в конвейере; м - механический КПД

всех звеньев механизма от вала приводной звездочки до вала двигателя.

Для асинхронных двигателей должно соблюдаться условие

,5,1ч

пуск

N

N

(2.27)

в противном случае следует использовать электродвигатели с улучшенными

пусковыми характеристиками, например, крановые. В расчетах не

учитывается усилие натяжения цепи, т.к. для конвейеров, где цепи движутся

по направляющим, натяжения цепи составляет не более 1% от pS . Остальные

расчеты выполняются так же, как и при расчете тросового конвейера.

Транспортирующий цепной конвейер рассчитывается аналогично тянущему.

Однако, как сила веса автомобиля приходится на цепи при расчете

статической тяговой нагрузки на цепь, в формуле (2.11) ,0mF а в формуле

(2.14)

,gqLN

GNG ц

an

ц

Н.

Если рассчитывается пластинчатый конвейер, в последней формуле,

а также расчете приведенной массы цепи (2.22) необходимо учитывать массу

несущих пластин настила (см.рис.2.5)

2.4. Последовательность расчета конвейеров

При расчете конвейеров рекомендуется придерживаться следующего

порядка.

1.Определить тяговое усилие приводной станции.

2.Подобрать, исходя из условия прочности трос или произвести

предварительный подбор цепи.

3.Рассчитать диаметр барабанов приводной и натяжной станций. Для

цепного конвейера определить число зубьев звездочки и диаметр начальной

окружности звездочки.

4.Уточнить величину тягового усилия с учетом динамических

нагрузок. Уточнить параметры цепи.

5.Уточнить частоту вращения барабана приводной станции.

Определить передаточное число редуктора.

6.Рассчитать мощность электродвигателя. Проверить его по условию

(2.27). Подобрать электродвигатель. Для тросового конвейера, ввиду

упругости тягового звена, такая проверка не производится.

3. ГАЙКОВЕРТЫ

3.1. Назначение и устройство гайковертов

Для выполнения крепежных работ с большими усилиями затяжки

применяют электромеханические и пневматические гайковерты. Особенно

большие моменты требуются при затяжке гаек крепления дисков колес и

стремянок рессор.

Гайковерты делают ручными или передвижными (на тележках,

перекатываемых по полу или передвигаемых но направляющим в

осмотровых канавах)

Для гаек колес автомобилей используют электромеханические

реверсивные инерционно-ударные гайковерты, например, мод. И-318 или И-

330.

Схема такого гайковерта показана на рис.3.1. Он смонтирован на

трехколесной тележке со стойкой 2, по которой перемешается в

вертикальном направлении каретка с плитой 3. На плите закреплены

электродвигатель 4, приводимый им во вращение через клиноременную

передачу 5 маховик 6, а также электромагнит 7 для включения в работу

ударного механизма. При введении подвижной полумуфты 8, перемещаемой

по шлицам вала 9, в зацепление с полумуфтой 10 крутящий момент от

маховика 6 ударным импульсом передается на вал и торцевой ключ 11.

Одновременно с включением электромагнита электродвигатель отключается.

Величина крутящего момента на валу зависит от выбега маховика. Чем

меньше выбег, тем больше момент. Поэтому наибольший момент

достигается на последнем этапе заворачивания гайки или в начальной стадии

ее отворачивания, т.е. когда он и требуется. Применение инерционно-

ударного механизма позволяет достигать больших моментов (до 1,5кНм) при

сравнительно малой мощности двигателя, простой и легкой трансмиссии.

Недостатком таких гайковертов является повышенная шумность при работе

и сложность регулирования момента затяжки. Кроме того, вследствие

амортизирующего действия трансмиссии гайковерта, момент не может быть

увеличен беспредельно и в ряде случаев он

Для повышения крутящего момента и уменьшения шума применяют

электромеханические гайковерты непосредственного действия (рис.3.2) с

приводом вала ключа 1 через редуктор 2 с большим передаточным числом.

Для предохранения вала от поломки служит кулачковая предохранительная

муфта 3. С помощью гайки 4 можно регулировать величину момента на валу.

К числу таких гайковертов относятся электромеханические

передвижные гайковерты дня гаек стремянок рессор грузовых автомобилей

мод. И-319 и И-322, обеспечивающие регулируемый момент затяжки от 150

до 700 мН .

Пневматические гайковерты, преимущественно ручные, хорошо

зарекомендовали себя в серийном производстве автомобилей для

выполнения однотипных операций, а в процессе ТО и ТР практически не

применяются.

Рис.3.1. Инерционно- ударный гайковерт:

1 – тележка; 2 – стойка; 3 – плитка; 4 – электродвигатель; 5 – клиноременная

передача; 6 – маховик; 7 – электромагнит; 8 – подвижная полумуфта; 9 –

вал; 10 – полумуфта; 11 – ключ

Рис. 3.2. Электрический гайковерт: 1 – ключ; 2 – редуктор; 3 – муфта

предохранительная; 4 – гайка регулировочная; 5 - электродвигатель

1.2, Расчет инерционно-ударного гайковерта

Расчет начинают с определения момента, необходимого для

заворачивания гайки заданного размера (рис.3.3):

,ртз ТТТ ,мН

(3.1)

где тТ - момент сил трения на опорном торце ганки, ;мН рТ -момент сил в

резьбе, ;мН |

,2/cpт FfDТ ,мН

(3.2)

.2/)( 1 отвcp dDD

(3.3)

Здесь F- осевая сила, Н; f - коэффициент трения на торце гайки. При сухом

трении сталь по стали f = 0,15.

Момент сил в резьбе

,5,0 2 tgFdTp ,мН

(3.4)

где )/( 2dparctg -угол подъема резьбы, град; pdd 54,02 - средний

диаметр резьбы, d -наружный диаметр резьбы; p - шаг резьбы; прarctgf -

угол трения в резьбе, град; прf - приведенный коэффициент трения. Для

крепежных резьб, град; прf - 0,174, тогда =9,9 град.

После подстановок и преобразований

,/5,0 22 tgfdDFdТ cpл .мН

(3.5)

Момент при отворачивании гайки будет несколько меньше:

,/5,0 220 tgfdDFdТ cp .мН

поэтому в расчетах используют формулу (3.5).

Осевую силу F рассчитывают исходя из условия прочности резьбы

по напряжениям среза. Сильнее нагружена резьба винта, так как диаметр

впадин меньше диаметра впадин гайки,

,1 мHKKdF

(3.6)

Рис.3.3. К расчету сил и моментов в резьбовом соединении

где т 6,0 -допускаемые касательные напряжения среза, 2/ мН ; 18,0 dН

-высота гайка, м; рdd 08,11 - диаметр впадин резьбы винта, м; К = 0,87-

коэффициент полноты треугольной резьбы; тК = 0,6- коэффициент

неравномерности распределения нагрузки по виткам резьбы. Для

большинства сталей 610400...250 т 2/ мН .

Следующим этапом является расчет диаметра вала ключа.

В общем случае, с учетом коэффициента запаса

,8,0 00 WТ з

(3.7)

где 0W - момент сопротивления вала; 0 = 61050 2/ мH - допускаемые

касательные напряжения; 3

0 2,0 вdW Из (3.7)

3 ,16,0/ озвн Тd .м

Следующие шаг - расчет кулачковой сцепной полумуфты (рис.3.4).

Полностью расчет муфты приводится в специальной литературе. В нашем

случае можно воспользоваться рекомендациями во выбору основных

размеров муфты в зависимости от диаметра вала:

10 ввн dd ,мм

.2 вм dD

Высота зубьев муфты h и их ширина выбираются из табл.3.1.

Таблица

3.1

Размеры зубьев муфты

вd , мм ,h мм , .град

20…28

32…45

50…60

70…80

90…100

4

6

8

10

12

45

36

30

30

30

Частота вращения маховика определяется наибольшей частоты

вращения, при которой допускается включение муфты на ходу:

Рис.3.4. К расчету кулачковой муфты

Рис.3.5. Основные размеры маховиков:

а – сплошного; б – кольцевого.

,601000

D

Vno

,/ миноб

(3.8)

где 8,0V см / - допускаемая окружная скорость; 2/внн dDD - средний

диаметр кулачков.

Угловая скорость вращения маховика

,30

oт ./1 с

(3.9)

Момент инерции маховика

,/зTJ ,2к г м

(3.10)

где - угловое ускорение (замедление) маховика.

Угловое ускорение

,2/2 ,/1 2с

(3.11)

где - угол поворота маховика в процессе передачи момента на ключ

гайковерта. Приближенно можно определить из угла закручивания вала

ключа:

,Кв ,рад где .15...10К

(3.12)

Угол закручивания вала ключа

,/ pзв GJIТ .рад

(3.13)

где dl 20 - длина вала ключа: 10108 G 2/ мH - модуль сдвига стали;

32/4

вp dJ - полярный момент ннершга сечения вала.

Определив и J , задаются конфигурацией маховика (рнс.3.5), его

размерами и исходя из этого находят его массу. Для сплошного маховика в

виде диска

,/2 2rJm .кг

(3.14)

Для маховика в виде кольца

,/2 2

1

2

2 rrJт .кг

(3.15)

Зная массу маховика и его радиус, можно найти толщину маховика h

Для сплошного маховика

,/ 2rmh .м

(3.16)

Для маховика в виде кольца

,/ 2

1

2

2 rrmh

(3.17)

где - плотность материала маховика, ./ 3мкг .

Мощность электродвигателя определяется из условия достаточно

интенсивного разгона маховика, ротора электродвигателя и преодоления

потерь на трение в ременной передаче и подшипниках.

Энергия вращения маховика

,2/2JWвр Дж

(3.18)

Мощность, необходимая для разгона,

,/ tWN врp ,Вт

(3.19)

где 2,0...1,0t с - время разгона.

Так как в массовой справочной литературе момент инерции ротора

электродвигателя не приводится а пренебрегать им нельзя, берут

коэффициент запаса мощности зК =2…3. В конечном итоге

,/ z

nрзpдв KNN ,Вт

(3.20)

98,0...96,0р - КПД ременной передачи; n 0,99-КПД подшипника;

z -число подшипников.

На этом расчет гайковерта инерционно-ударного действия считают

законченным. При детальном проектировании, кроме того, рассчитывают

ременную передачу подбирают подшипники.

3.3. Методики расчета гайковертов

При расчете гайковерта инерционно-ударного действия придерживаются

следующей методики.

1.Рассчитывают осевую силу, действующую вдоль болта и моменты

сил трения на опорном торце гайки, в резьбе и момент сил на заворачивании

гайки.

2.Определяют диаметр вала ключа и параметры сцепной кулачковой

муфты.

3.Задаваясь длиной вала ключа, определяют угол поворота маховика

в процессе заворачивания гайки, замедление маховика и его момент инерции.

Исходя из конфигурации маховика, рассчитывают его геометрические

размеры.

4.Выполняют расчет мощности электродвигателя.

Электромеханический гайковерт непосредственного действия

рассчитывают по следующей методике.

1.Определяют момент Т3.

2.Подбирают редуктор с выходным валом, рассчитанным на момент

зТ , при частоте вращения 40...70 об/мин.

3.Исходя из передаточного числа редуктора подбирают

электродвигатель с частотой вращения ротора 750, 1000, 1500 или 3000

об/мин.

4.Определяют мощность электродвигателя по формуле.

,9740

3

i

nTN к В т

(3.21)

где i - передаточное число редуктора; n - частота вращения ротора

электродвигателя; - КПД редуктора.

5.Рассчитывают предохранительную кулачковую муфту. Если

предполагают изготовление гайковерта с регулируемым моментом,

рассчитывают длину винта, по которому перемещается регулировочная гайка

муфты.

4. ДОМКРАТЫ И ПОДЪЕМНИКИ

Домкраты предназначены для вертикального подъема груза на

небольшую высоту.

Домкраты бывают механические, гидравлические и пневматические.

Механические домкраты могут быть ручные и с электроприводом.

Гидравлические - с ручным или приводным насосом. Пневмодомкраты

вследствие чрезвычайно высокой упругости рабочего тела широкого

распространения не нашли.

Механические ручные домкраты делятся на винтовые, реечные и

рычажно-реечные.

Подъемники классифицируются: по способу установки на

стационарные и передвижные; по типу механизма подъемника на

механические и гидравлические; по роду привода - на ручные и

электрические; по месту установки – на напольные и канавные. Наиболее

распространенными являются электромеханические и гидравлические

подъемники.

4.1. Винтовой домкрат

Простейший винтовой домкрат (рис.4.1) состоит из корпуса 1, в

который запрессована бронзовая втулка-гайка 2 с прямоугольной или

трапецеидальной нарезкой, винта 3 и пяты 4. Винт перемещается при

вращении рукоятки 5. Чтобы пята домкрата хорошо прилегала к поверхности

груза, ее часто делают самоустанавливающейся. При подъеме груза она не

вращается. Винтовые домкраты самотормозящиеся, вследствие чего

безопасны в эксплуатации. Винт домкрата изготавливается из стали 40 и 45.

Головка винта обязательно подвергается термообработке до HRC = 40...45.

КПД самотормозящихся винтов всегда меньше 0,5. Для самоторможения

необходимо, чтобы , где - угол подъема винтовой линии; - угол

трения. При коэффициенте трения в паре винт-гайка f = 0,1, ,5,5 0

.5...4 0

Внутренний диаметр винта вd ориентировочно определяют из расчета

на сжатие по пониженному на 30% допускаемому напряжению:

,7,0/4/2

cжв Qd

(4.1)

где Q – сила, действия на винт.

Отсюда

,7,0

4

cж

в

Qd

.м

(4.2)

Рис.4.1 Винтовой домкрат: 1 – корпус; 2 – гайка; 3 – винт; 4 – пята;

5 – рукоятка.

,/ nвсж где n 2,5…3 - коэффициент запаса прочности;

./200...180 2мНв

Рассчитав вd , по ГОСТу выбирают для трапецеидальной,

прямоугольной или упорной резьбы шаг P , средний диаметр резьбы cpd и

наружный диаметр нd .

Затем проверяют условие самоторможения винта,

, где ./ срdParctg

(4.3)

Если , необходимо уменьшить шаг винта.

Крутящий момент, прилагаемый к винту,

,2

n

cp

кр Mtgd

QМ ,мН

(4.4)

где nМ - момент трения на опорной поверхности пяты, зависящий от

конструкции опоры.

Когда винт опирается непосредственно плоским торцом (рис.4.2, а),

момент

.3

110dQfM n

Для случая (см. рис. 4.2, б)

,3

12

2

2

1

3

2

3

10

dd

ddQfМ n

где 2,0...1,00 f - коэффициент трения в контакте между пятой и винтом;

21,dd размеры, указанные на рисунках, м.

Если опора сферическая (рис.4.2в), моментом nМ можно пренебречь.

При сферическом конце, опирающемся на конусную поверхность

пяты (см.рис4.2г), касание происходит по окружности диаметром

,cos2 cRd где cR -радиус сферы, а - половина угла при вершине конуса.

Нормальное давление на опорную поверхность

.sin

QN

Рис.4.2 Схемы к расчету опорных частей силовых винтов

Тогда .2

10 ctgQfRdNfМ cn

Для создания крутящего момента используют рукоятку, длина

которой R =0,4 ....0,6 м, а усилие на рукоятке не должно превышать 300 Н.

Задавшись длиной рукоятки, находят усилие

300/ RМР крр .H

(4.5)

Если условие не выполняется, необходимо увеличить длину рукоятки (что

крайне нежелательно) или уменьшить шаг винта. Винт проверяют на

совместное действие сжатия и кручения, а при значительной длине и на

устойчивость.

Приведенные напряжения

,4 22

крсжпр

(4.6)

Где 32,0 d

кр

крd

М - касательные напряжения.

Условие достаточной прочности .прпр Для большинства сталей,

применяемых для изготовления винтов, можно принята 61090 пр 2/ мН .

На устойчивость винт проверяют по формуле Эйлера

,/ 22 lЕJР pкр

(4.7)

где крP - критическая сила, Н; 11102 Е 2/ мН - модуль упругости стали;

,054,064/ 44

ввp ddJ ;4м l максимальная высота подъема, м.

Запас устойчивости

.4/ QPn крy

(4.8)

Затем определяют число витков гайки

./4 22 qddQz вн

(4.9)

где [q]- допускаемые удельные давления в контакте винта и гайки, 2/ мН .

Значения допускаемых удельных давлений приведены в табл.4.1.

Материал

винт - гайка q 2/ мH

Материал

винт - гайка q 2/ мH

Сталь – чугун

Сталь – антифрик

ционный чугун

6106...5

61013...10

Сталь – сталь

Сталь - бронза

61013...7

61013...7

Число витков резьбы гайки не должно быть более 10, так как лишние

витки все равно не будут работать. Если получилось z >10, то берут другой

материал или увеличивают диаметр винта.

Высота гайки

zpН

(4.10)

КПД домкрата

,/ AAn

где QpAn - работа по поднятию груза за 1 оборот винта, Дж; RPA p2 работа,

совершаемая рабочим за 1 оборот винта, Дж.

4.2. Винтовые электромеханические подъемники

Они могут быт 1, 2, 4, 6 и 8-ти стоечными, грузоподъемностью от 1,5

до 14 т. Двухстоечный напольный подъемник (П-133) состоит из двух

коробчатых стоек 1 (рис.4.3) и поперечины 2. В каждой стойке размещен

ходовой винт 3, по которому перемещается грузоподъемная гайка 4 с

раздвижными подхватами 5. Ходовые винты приводятся во вращение от

электродвигателя 6 через редуктор 7, установленный на одной из стоек.

Вращение на другой винт передается с помощью цепной передачи 8,

смонтированной внутри поперечины 2.

Подъемник крепится к полу анкерными болтами 9. Упорные ролики

10 освобождают винт от изгибающих усилий. Выпускаются также 4-

стоечные (П-150) и 6-стоечиые подъемники (П-142), которые используются

для вывешивания грузовых автомобилей и автобусов. Имеются

одностоечные подъемники П-238 и П-252, используемые в комплекте из 4

или 6 стоек. Эти стойки передвижные и могут быть установлены в любом

помещении с ровным полом. Управление работой стоек осуществляется с

передвижного пульта, обеспечивающего их синхронную работу.

Рис.4.3. Винтовой электромеханический подъемник: 1 – стойка;

2 – поперечина; 3 – винт; 4 – гайка; 5 – подхват; 6 – электродвигатель;

7 – редуктор; 8 – цепная передача; 9 – анкерный болт.

В рассмотренных подъемниках вращаются винты, а гайки

неподвижны. Есть конструкции подъемников с неподвижными винтами и

вращающимися гайками. В этом случае электродвигатель и редуктор

устанавливаются на подъемной раме, а вращение гаек осуществляется

цепной передачей, смонтированной в пустотелой коробке подъемной рамы.

Главным преимуществом, электромеханических винтовых подъемников

является их надежность и безопасность в работе, весьма простое устройство.

К недостаткам следует отнести низкий КПД, необходимость тщательного

ухода за грузовыми винтами, их периодическая очистка и смазка.

Расчет электромеханических подъемников во многом аналогичен

расчету винтовых домкратов. Однако есть и отличия. В подъемниках с

вращающимся ходовым винтом для исключения воздействия изгибающих

моментов на грузоподъемную гайку применяют опорные ролики (рис.4.4).

Нагрузка на один винт (на одну стойку) подъемника

,n

KGQ

pa ,Н

(4.11)

где n - число стоек; aG - сила веса автомобиля, Н; 3,1...1,1pK - коэффициент

неравномерности распределения силы веса по стойкам. Большее значение pK

берется для 4 - стоечных, а меньшее для 2 - стоечных подъемников. Длина

плеча подхвата

,4

1LBCD

(4.12)

где В - ширина автомобиля, м; 4,0...25,0L - запас по ширине на сторону, м.

Меньшее значение L берётся для легковых автомобилей.

Диаметр роликов d берут в пределах 0,05 ... 0,07 м. Можно задаться

расстоянием АК и определить длину роликов. Можно поступить наоборот.

Обычно ;5,0...3,0 СDAK .7,0...5,0 АКСK

Силы, действующие на ролики, определяют исходя из системы

уравнений;

0 QCDAKRМ kа

(4.13)

0 ka RRХ

Отсюда ;/ AKQCDRk ka RR независимо от соотношения размеров АК и СК.

Если ролик и направляющая поверхность ролика не

термообработаны, они рассчитываются на смятие. Но при этом допускаемые

напряжения сравнительно малы и ролики по длине и диаметру получаются

очень большими. Поэтому, как правило, контактирующие поверхности

подвергаются термообработке и рассчитываются по контактным

напряжениям:

Рис. 4.4. Схема действия сил на опорные ролики

Рис.4.5. Пример конструкционного исполнения верхней опоры грузового

винта

,418,0пр

пр

к

qE

(4.14)

где 2121 /2 ЕЕЕЕЕпр - приведенный модуль упругости; - приведенный

радиус кривизны; q - распределенная нагрузка.

Если ролик и направляющая изготовлены из одинакового металла, то

,21 прЕЕЕ ,111

21 rrпр

где 1r - радиус ролика; 2r - радиус направляющей.

Если ,2 r то .11

1rпр

После подстановки полученных результатов в уравнение (4.14) и

замены 1r через 2

d

,174,02

2

ES

dq k

,/ мН

(4.15)

где 3,1...2,1S - коэффициент запаса; тк 8,2 при объемной закалке;

61050 к ,HRC 2/ мН - при закалке ТВЧ; 61040 к ,HRC 2/ мН - при

цементации и азотировании поверхностей. Здесь HRC - твердость

поверхностей по Роквеллу.

Для качественных конструкционных сталей ,10650 6т ,/ 2мН а

после термообработки 50...45HRC ед.

Длина ролика

., мq

Rl k

(4.16)

Ролики в процессе качения по направляющим создают

дополнительное усилие на винте:

,fzRQ kg

(4.17)

где 01,0f - коэффициент трения качения; z - число роликов в стойке.

Уточнение усилие на винте

,gy QQQ .Н

(4.18)

Далее следует расчет, аналогичный расчету винта домкрата. Длина винта

принимается равной высоте подъема автомобиля. Винт на устойчивость не

считается, т.к. обычно он выполняется висячим, с опорой в верхней его части

(рис. 4.5). В качестве опоры используются упорные или радиально-упорные

подшипники, или сборные узлы специальной конструкции. Поэтому при

расчете крутящего момента, прилагаемого к винту на упорном подшипнике

,22

1n

y

ср

yкр

dfQtg

dQМ ,мН

(4.19)

где ,01,01 f а nd - диаметр дорожки тел качения упорного подшипника, м.

Так как частота вращения вала велика, подбор подшипника ведется

по статической грузоподъемности:

yc QQ

Скорость подъема V принимается равной 1,5…2 м/мин.

Частота вращения винта

.P

Vn

(4.20)

Задаваясь частотой вращения ротора электродвигателя 750, 1000,

1500 или 3000об/мин, определяют передаточное число от электродвигателя к

винту:

.n

ni дв

Если 4i , можно использовать для передачи момента от

электродвигателя к винту клиноременную передачу. В противном случае

необходимо подобрать редуктор.

Мощность электродвигателя одной стойки

,30 м

кр

м

кр тММN

Вт,

(4.21)

где м - механический КПД трансмиссии. При исполнении клиноременной

передачи 96,0м . Если установлен редуктор, принимается м , указанный в

справочнике. Если на несколько стоек используется 1 привод, а ходовые

винты соединены цепной передачей, то

,ц

эл

zNN

Вт,

где z – число стоек; ц - КПД цепной передачи.

4.3. Реечный домкрат

Существует большое количество конструкций реечных домкратов.

На рис.4.6 приведена одна из них.

Домкрат состоит из рейки 1, корпуса 2, реечной шестерни 3,

передаточных шестерен 4 и рукоятки 5. Рейка 1 перемещается реечной

шестерней 3, приводимой в движение рукояткой 5 через шестерни 4,

сидящие на осях, закрепленных в корпусе 2 домкрата. В зависимости от

грузоподъемности рейка перемещается одной, двумя или тремя зубчатыми

парами. Достоинством этих домкратов является высокий КПД. Привод

изготавливают с храповым остановом 6, действующим на подъем или

опускание. Для компактности реечную шестерню делают с минимальным

числом зубьев (до четырех).

Расчет реечного домкрата начинают с определения контактных

напряжений :

,2sin2

18,1 k

m

нпр

кdb

QKЕ

где d -диаметр делительной окружности реечной шестерни, м; 15,1нK -

коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений по

поверхности зуба; dbm 3,0...2,0 - ширина шестерни, м; 20 угол в

зацеплении, град.

Заменив mb на d25,0 , и решив уравнение относительно d , можно получить

,2sin5,0

4,1

2 к

нпрQKЕd .м

(4.22)

Если материал шестерни и рейки сталь, то приведенный модуль

упругости 11102 ЕЕпр ;/ 2мН тк 8,2 или 61050...40 HRC, ./ 2мН

Число зубьев шестерни берется 5...4z шт.

Рис.4.6. Реечный домкрат: 1 – рейка; 2 – корпус; 3 – реечная шестерня; 4 –

передаточные шестерни; 5 – рукоятка; 6 – храповой механизм.

Модуль зацепления .z

dт Стандартный модуль cm выбирается из

следующего ряда: 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20;

22; 25. После выбора стандартного модуля уточняют диаметр делительной

окружности:

zmd c

(4.23)

Момент, создаваемый грузом относительно оси шестерни,

,2

dQМ

.мН

(4.24)

Момент на рукоятке привода

,RPМ pn .мН

(4.25)

Для удобства пользования в автомобильных реечных домкратах с

вращающейся ручкой 2,0...12,0R м.

Усилие на ручке 100рР Н. Если ручка качающаяся, 5,0R м;

300рР Н.

Общее передаточное число домкрата

,0nM

Mi

(4.26)

где - КПД, зависящий от числа зубчатых пар домкрата. Обычно =0,8.

Если ,30 i берут одну зубчатую пару. Если ,30 i заберут 2 и более

зубчатых пар, в зависимости от конкретного значения 0i . Желательно, для

ограничения габаритов домкрата передаточное число одной пары брать не

более 3. Общее передаточное число домкрата

,...3210 kiiiii

где к -число зубчатых пар.

Расстояние 1i и 2i (рис.4.6) определяют исходя из конструктивных

особенностей домкрата. Для приближенных расчетов:

;2...2

2,1 3211 kiiiid

l .2

2,12

dl

(4.27)

Рейку рассчитывают на сжатие от веса поднимаемого груза и на

изгиб от суммарного момента (рис.4.7):

; W

M

F

Q и

исж

(4.28)

;bhF .6

2bhW

Для сталей 40 и 45 610100 ,/ 2мН

.221

21

21

211 Qh

ll

llQtgQc

ll

llРМ и

(4.29)

Если подставить в условие прочности (4.28) значение величин и приравнять

его к нулю, то

.02

6622

21

21

bh

Q

bh

Qh

bhll

llQtg

(4.30)

После преобразований при хh

1

046 2

21

21

xb

Qх

bll

llQtg

(4.31)

Это уравнение вида

02 dkxax (4.32)

Корни уравнения

.2

42

2,1a

аdккx

(4.33)

При этом берутся только положительные значения х, так как линейный

размер не может быть отрицательным.

В заключение рейку проверяют на устойчивость по формуле Эйлера

,2

2

l

EJР мин

кр

(4.34)

где l - высота подъема.

Для прямоугольного сечения 12

3bhJ или

12

3hbJ (берут

наименьшее из значений).

Запас устойчивости

.4Q

Pn k

y

(4.35)

Если устойчивость рейки неудовлетворительна, сечение рейки

необходимо увеличить и расчет повторить вновь.

4.4. Гидравлический домкрат

Гидравлические домкраты просты в изготовлении, надежны в

эксплуатации, могут иметь большую грузоподъемность и КПД, компактны.

На рис.4.8 показан гидравлический домкрат с ручным приводом.

Грузоподъемным элементом является шток 1. Для расширения диапазона

высоты подъема часто верхняя часть штока оборудуется винтом 2. Шток

перемещается в корпусе 3, внутри которого имеются полости 4, заполняемые

минеральным маслом или смесью воды и глицерина. Заполнение

производится через пробку 5. Подъем груза производится в процессе

нагнетания жидкости ручным плунжерным насосом 6 с клапанами 8 в

полость под штоком 7. Для опускания груза открывают кран 9 и жидкость из

полости 7 перетекает в полость 4. Максимальная грузоподъемность домкрата

определяется по формуле

,2

2

d

UDPQ

p ,Н

(4.36)

где 300рР - усилие на рукоятке, Н; D и d - соответственно диаметры штока

и плунжера, м; - КПД домкрата (принимается в среднем 0,7); lRU / .Для

автомобильных домкратов длина рукоятки 5,0R м, а длина рычага плунжера

03.0...02,0l м.

Диаметр плунжера принимают в пределах 0,008 ...0,01 м. Отсюда

,2

UP

QdD

p

.м

(4.37)

Давление рабочей жидкости на выходе из насоса

Рис.4.7. К расчету рейки домкрата

Рис.4.8. Гидравлический домкрат:

1 – шток; 2 – винт; 3 – корпус; 4 – полость; 5 – пробка; 6 – насос; 7 – полость

под штоком; 8 – клапан; 9 – кран

,4

20d

РUР

./ 2мН

(4.38)

Производительность плунжерного насоса

,604

1

2

ncSod

V

./3 см

(4.39)

где 9,0...7,0So l -ход плунжера, м; 98,0...95,01 c - коэффициент полезного

использования насоса; n -число перемещений плунжера в минуту.

По правилам Госгортехнадзора 30n .

Скорость подъема груза

,4

2D

VVn

./ см

(4.40)

Для предотвращения утечек рабочей жидкости из полости высокого

давления поверхность штока обрабатывается с высокой точностью,

подвергается закалке ТВЧ до HRC 45 и более и хромируется. Полная

герметичность соединения достигается установкой манжет по ГОСТ 14896-

74, работающих при давлениях до 50 мПа. Размеры этих манжет оговорены

ГОСТом, поэтому расчетный диаметр D следует увеличить до ближайшего

стандартного размера кольца.

4.5. Гидравлические подъемники

Стационарные напольные гидравлические подъемники могут быть

одно-, двух- и многоплунжерные, грузоподъемностью от 2 до 12 т и более.

В одноплунжерном подъемнике (рис.4.9) при подъеме масло берется

из бака и насосом 2 через кран 3 и клапан 4 подается в нижнюю полость

цилиндра 8. Высота подъема до 1,5 м. Скорость подъема около 2 м/мин

(0,033 м/с). При опускании подъемника электродвигатель 1 не работает и

плунжер опускается под действием силы веса автомобиля. Скорость

опускания может регулироваться клапаном 4. Подъем плунжера 7 с

подъемной платформой ограничивается упорной шайбой и направляющим

цилиндром 5. При достижении максимальной высоты срабатывает клапан 9 и

масло перекачивается в бак 10.

Иногда для предупреждения самопроизвольного опускания

плунжера подъемник оборудуют предохранительной стойкой 6 с

отверстиями под фиксирующий стержень.

Недостатком одноплунжерного подъемника является затрудненный

доступ к механизмам автомобиля снизу. Кроме того, при малейшем перекосе

плунжера при

Рис.4.9. Одноплунжерный гидравлический подъемник:

1 – электродвигатель; 2 – насос; 3 – кран; 4 – клапан; 5 – направляющий

цилиндр; 6 – стойка; 7 – плунжер; 8 – гидроцилиндр; 9 – перепускной клапан;

10 – бак; 11 – манометр.

его монтаже происходит самопроизвольное поворачивание рамы с

установленным на ней автомобилем. Зато при правильном монтаже этот

недостаток превращается в преимущество, так как возможен поворот

автомобиля вокруг вертикальной оси в любое удобное положение. За счет

этого может экономиться производственная площадь, отводимая для

маневрирования автомобиля и его проезда.

Двухплунжерные подъемники применяют для подъема автомобилей

массой до 16 т. Они состоят из двух одноплунжерных подъемников,

цилиндры которых заглублены в полу. Каждый плунжер имеет короткую

раму, а иногда вильчатую опору (подхват) для осей автомобиля. Оба

плунжера приводятся в действие от одной насосной установки. Для

уравнивания скоростей перемещения плунжеров имеется

тросоперетягивающее устройство. Гидравлические подъемники, несмотря

на простоту конструкции, плавность и бесшумность в работе, имеют и

недостатки. Вследствие износа или деформации уплотняющего сальника

плунжера может происходить самопроизвольное опускание платформы с

автомобилем. Гидравлические подъемники, заглубляемые в полу, сильно

затрудняют и удорожают перепланировку производственных помещений.

Кроме того, их. нельзя устанавливать на межэтажных перекрытиях.

Расчет гидравлического подъемника заключается в следующем.

Определяют нагрузку, приходящуюся на 1 плунжер подъемника:

,n

KGQ

pa ,Н

(4.41)

где aG -сила веса,Н; 3,1...1,1pK -коэффициент неравномерности

распределения нагрузки по плунжерам; n - число плунжеров.

Находят диаметр плунжера

,4

P

QD

(4.42)

где Р- давление, создаваемое насосом, Па; - КПД подъемника (0,94... 0,98).

После расчета диаметра плунжера подбирают, уплотнительную

манжету по ГОСТ 14896-74 я затем корректируют рассчитанный диаметр.

Определяют емкость бака

,4

2HKDnVб

,3м

(4.43)

где Н - высота подъема, м; 5...4К - коэффициент запаса.

Находят производительность насоса

,4

2

o

nVDnV

,/3 см

где 7,00 - объемный КПД.

Мощность электродвигателя

,VPN Вт.

5. СЪЕМНИКИ

Съемники относятся, пожалуй, к самому распространенному виду

приспособлений, которые приходится проектировать инженерам-

автомобилистам. Съемники широко используются при проведении

технического обслуживания и ремонта автомобилей, а многие разборочно-

сборочные операции просто немыслимы без их применения. Поэтому в

настоящем разделе особое внимание уделено анализу конструкций

съемников.

5.1. Основные конструкции съемников

Съемники подразделяются на рычажные и винтовые.

В рычажных съемниках основным элементов конструкции является

рычаг первого или второго рода, позволяющий при соответствующем

отношении плеч увеличить силу тяги в несколько раз. Схема такого

подъемника, применяемого, например, при снятии стяжных болтов картера,

показана на рис.5.1.

Съемник состоит из рычага 1, подвески 2 для крепления болта и

упорной стойки 3. Последнюю устанавливают на какой-либо плоскости

картера и, если нужно, закрепляют болтом или шпилькой. Рычаг 1 качается

относительно оси валика 4, который закладывается в канавку стойки 3. Для

увеличения хода подвески 2 в стойке 3 делают несколько одинаковых

канавок. Такие съемники весьма просты по конструкции, но создают

сравнительно небольшие усилия, которых в ряде случаев может оказаться

недостаточно для выпрессовки детали. Кроме того, так как подвеска

движется по траектории окружности, возникают боковые силы,

перекашивающие снимающую деталь. В силу указанных недостатков

рычажные съемники не нашли широкого распространения и в дальнейшем

рассматриваться не будут.

Винтовые съемники имеют множество разнообразных конструкций.

Основной деталью такого съемника является силовой винт 1 (рис.5.2),

ввернутый в траверсу 2, которая тем или иным способом связана с

демонтируемой деталью. При ввертывании винт упирается в торец другой

детали, в данном случае - вала, и перемещает траверсу съемника, стягивая

одну деталь с другой.

По способу закрепления на демонтируемой детали съемники могут

быть разделены на следующие основные типы:

закрепляемые на шпильках или болтах снимаемой детали или узла;

навинчиваемые (или ввинчиваемые) на резьбу снимаемой детали;

с фрикционным зажимом детали, захватывающие деталь за

наружную или внутреннюю цилиндрические поверхности и стягивающие

деталь за счет силы трения между съемником и снимаемой деталью;

с захватом детали или с упором в нее.

Съемники, закрепляемые на шпильках или болтах снимаемой детали

(рис.5.3),имеют в нижней своей части кольцо с отверстиями для шпилек или

болтов.

Рис. 5.1. Рычажный съемник:

1 – рычаг; 2 – подвеска; 3 – стойка; 4 – ось

Рис.5.2. Винтовой съемник:

1 – винт силовой; 2 – траверса.

тов. На концы этих шпилек навинчивается несколько гаек, которые и

передают детали тяговое усилие съемника.

Навинчиваемые съемники (рис.5.4) применяют в тех случаях, когда

на деталях имеется резьба, иногда специально предусмотренная для снятия

детали, как, например, на маховиках, шестернях, крышках и т.п. Принцип

действия съемника понятен из рисунка.

Съемники с фрикционным зажимом детали, в свою очередь, могут

быть разделены на две группы:

имеющие в своей нижней части разрезное кольцо (рис.5.5,а), которое

с небольшим зазором надевается на снимаемую деталь и сжимается

специальным винтом;

имеющие разрезную упругую деталь (цангу).

Один из цанговых съемников, предназначенный для выпрессовки

седла клапана двигателя показан на рис.5.5,6. Он состоит из винта-штанги 1 с

воротком 2 и наконечником 3, гайки 4, опорной плавки 5, конуса 6 и

разрезного стакана (цанги) 7.

Для выпрессовки седла приспособление вводят внутрь цилиндра так,

чтобы цанга 7 вошла в отверстие седла, а планка 5 легла на торец гильзы

цилиндра или на фланец блока. Вращением винта 1 достигается перемещение

конуса 6 вверх, что вызывает разжим цанги и захват седла за его внутреннюю

цилиндрическую поверхность. Выпрессовка седла производится вращением

гайки 4.

Съемники с захватом детали или с упором в нее — самые

распространенные. Захват детали может осуществляться корпусом съемника

или лапками (рис.5.6). В первом случае в корпусе (рис.5.6,а) выполнено

соответствующее гнездо для детали. Съемник подводится сбоку и после того,

как ось силового винта расположится по оси снимаемой детали, вращением

винта производят вьпрессовку.

Чаще всего захват детали производится двумя, тремя или большим

количеством лапок или тяг. Иногда лапки крепятся на корпусе съемника

жестко - с помощью сварки, заклепок или туго насаженных осей. Такие

конструкции называются съемниками с постоянным разводом. Чаще лавки

соединяются с корпусом шарнирно и могут отклоняться на некоторый угол

(рис.5.6,б,в), Это раздвижные съемники.

В некоторых конструкциях съемников лапки после их надевания

удерживаются от самопроизвольного расхождения специальным кольцом

или хомутиком. Иногда лапки удерживаются в сомкнутом состоянии

особыми рычажками, приводимыми в действие от съемного винта или

траверсы.

На рис.5.7 показан такой съемник, лапки 1 которого шарнирно

соединены с планкой 2, а тягами 3 с траверсой 4. Планки и траверса имеют,

соответственно, правую и левую резьбы, в которые ввернута втулка 6. При

вращении этой втулки воротком 5 планка и траверса сближаются или

расходятся, вызывая перемещение концов лапок. Усилие выпрессовки

создается винтом 7.

Рис.5.3. Винтовой съемник, закрепленный на снимаемой детали:

1 – съемник; 2 – болт; 3 – кольцо съемника; 4 – снимаемая деталь.

Рис.5.4. Навинчиваемый съемник:

1 – кольцо съемника с резьбой; 2 – снимаемая деталь

Рис.5.5. Съемник с разрезным кольцом (а) и с цанговам захватом (б):

1 – винт; 2 – вороток; 3 – наконечник; 4 – гайка; 5 – планка; 6 – конус;

7 – цанга; 8 – снимаемая деталь.

Рис.5.6. Винтовые упорные съемники:

а – с захватом детали корпусом съемника;

б, в – с захватом детали лапками.

Для условий мелкосерийного производства, а также для работ по

ремонту агрегатов и оборудования удобно пользоваться двух - или

трехлапчатыми съемниками с раздвигающимися по Т-образной планке

сменными лапками (рис.5.8).

В тех случаях когда демонтируемую деталь не предусматривается

использовать повторно, зажимное приспособление съемника снабжают

специальными губками с мелкими зубцами, врезающимися в деталь.

Вследствие этого сила сцепления между губками и снимаемой деталью

значительно возрастает.

Конструкция одного из таких съемников показана на рис.5.9. При

вращении воротка 4 гайка 3, перемещаясь по винту 5 вверх, вначале разводит

верхние концы рычагов 1 и зажимает деталь. При дальнейшем вращении

винта гайка тянет рычаги с хомутом 2 за собой и снимает деталь.

Для распрессовки деталей при разборке механизмов могут

потребоваться съемники других конструкций. Все разнообразие возможных

схем и конструкций съемников предусмотреть невозможно. Более того,

пользоваться при конструировании общими рекомендациями следует

осторожно, так как для каждого конкретного случая, как правило, может

быть спроектировано несколько вариантов съемников. Критически оценить

преимущества и недостатки каждого из них и выбрать рациональную схему -

серьезная творческая задача. Например, требуется сконструировать

приспособление для выпрессовки втулки из глухого отверстия. Для этой цели

могут быть использованы схемы некоторых рассмотренных ранее съемников.

Однако как осуществить захват втулки? Вероятно, для удержания втулки при

ее выпрессовке может быть использована разжимная цанга с фрикционным

захватом или раздвигаемые кулачки с насечкой. Кроме того, если втулка

запрессована так, что между нижним торцом втулки и днищем отверстия

имеется зазор, захватить втулку можно за ее торец со стороны днища.

Силовая часть приспособления во всех этих случаях может быть выполнена в

виде винта или рычага.

Если поверхность отверстия втулки достаточно гладкая, для ее

выпрессовки можно применить гидростатический принцип. В этом случае

внутрь втулки наливается масло, а в отверстие вводится плунжер с

манжетным уплотнением. Давлением на этот плунжер или ударом по нему

повышают гидростатическое давление жидкости, за счет чего производится

выпрессовка втулки.

Для выпрессовки втулок небольшого диаметра может быть применен

конический винт с рукояткой. Захват втулки осуществляется в этом случае за

счет ввертывания винта во втулку.

5.2. Силы в прессовых соединениях

Исходным параметром при проектировании съемников является

усилие запрессовки (выпрессовки) деталей.

Наибольшая сила запрессовки, необходимая для сборки продольно-

прессового соединения с гарантированным натягом

Рис.5.7. Универсальный съемник: 1 – лапка; 2 – планка; 3 – тяга; 4 – траверса;

5 – вороток; 6 – втулка; 7 – винт.

Рис.5.8. Съемник с Т – образной планкой:

1 – планка; 2 – передвижная лапка

,рdLfР зз ,Н

(5.1)

где зf коэффициент трения при запрессовке; р - удельное давление на

поверхности контакта, 2/ мН ; d - диаметр охватываемой детали, м; L - длина

запрессовки, м.

Удельное давление p (рис.5.10) на поверхности контакта

,10

2

2

1

1

6

E

C

E

Cd

р

(5.2)

где - расчетный натяг, мкм; 1Е , 2Е - модули упругости материалов

охватываемой и охватывающей деталей.

;12

0

2

2

0

2

1

dd

ddС .222

22

2

dD

dDС

Модуля упругости 1E и 2E коэффициенты Пуассона. 1 и 2

материалов деталей:

для стали 11102,2...1,2 E 2/ мН и ,3,0

для чугуна 11104,1...2,1 Е 2/ мН и ,25,0

для бронзы 11101,1...0,1 Е 2/ мН и .33,0

Значения коэффициентов 1С и 2С приведены в табл.5.1.

Если охватываемая деталь выполнена в виде сплошного вала, то

,00 d 0/0 dd . В случае, когда охватываемая деталь изготовлена в виде

плиты, ,D а .0/ Dd

Расчетный натяг соединения

,2,1

21 zz RRd

(5.3)

где d -номинальный натяг, мкм; 1z

R , 2zR высоты микронеровностей

сопрягаемых поверхностей, мкм.

Наиболее распространенные значения 1z

R для поверхностей

прессовых соединений 10…6,3; 3,2...1,6 мкм, что соответствует 6...8-му

классам шероховатости.

Значения коэффициентов трения на контактной поверхности зависит

от многих факторов: способа сборки, удельного давления р, высоты

микронеровностей, рода смазки поверхностей, применяемой при запрессовке

деталей, скорость запрессовки и др.

Рис.5.9. Съемник с зажимом: 1 – рычаг; 2 – хомут; 3 – гайка;

4 – вороток; 5 – винт

Рис.5.10. Сопряжение деталей с натягом

Таблица

5.1

Значение коэффициентов

dd /0 для

1C и Dd /

для 2C

1С 2С

Сталь Бронза Чугун Сталь Бронза Чугун

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,925

0,95

0,975

0,99

0,70

0,72

0,78

0,89

1,08

1,21

1,37

1,57

1,83

2,17

2,62

3,28

4,25

5,98

9,23

12,58

18,70

38,70

98,70

0,67

0,69

0,75

0,86

1,05

1,18

1,34

1,54

1,80

2,14

2,59

3,25

4,22

5,95

9,20

12,56

18,67

38,67

98,67

0,75

0,77

0,83

0,94

1,13

1,26

1,42

1,62

1,88

2,22

2,67

3,35

4,30

6,03

9,28

12,63

18,75

38,75

98,75

1,30

1,32

1,38

1,49

1,68

1,81

1,95

2,17

2,43

2,77

3,22

3,84

4,85

6,58

9,83

13,18

19,30

39,30

99,30

1,33

1,35

1,41

1,52

1,71

1,84

2,00

2,20

2,46

2,80

3,25

3,87

4,88

6,61

9,86

13,21

19,33

39,33

99,33

1,25

1,27

1,38

1,44

1,63

1,76

1,92

2,12

2,38

2,72

3,17

3,79

4,80

6,53

9,78

13,13

19,25

39,25

99,25

С достаточной для практических целей точностью принимают:

1,0...08,03 f - сборка прессованием; 14,0...12,03 f - сборка с нагревом или

охлаждением.

Величина усилия, требуемого для запрессовки холодного

шарикоподшипника,

,2

10 6

3

N

BEfРn

,Н

(5.4)

где Е – модуль упругости материала кольца подшипника, 2/ мН ; В – ширина

кольца подшипника, N - коэффициент, определяемый конструктивными

размерами подшипника,

;

1

12

2

d

dN ,

4

dDdd

(5.5)

где d - диаметр отверстия внутреннего кольца; D - наружный диаметр

подшипника.

Для определения усилий выпрессовки считают, что оно на 10... 15%

больше силы запрессовки.

5.3. Расчет элементов винтового съемника

Основным элементом конструкции винтового приспособления для

зажатия, запрессовки, выпрессовывания и других работ является силовой

винт. Расчет силового винта совершенно аналогичен расчету винта домкрата

и здесь не приводится. Однако необходимо отметить, что в винтовых

приспособлениях допускается применение винтов с метрической резьбой.

Внутренний диаметр резьбы при этом не превышает, как правило, 20 мм.

Более толстые винты рекомендуется изготавливать с упорной,

трапецеидальной или прямоугольной резьбами.

Расчет параметров гайки, воротка, упора или пяты силового винта

производится аналогично методике, изложенной в гл.4.1.

Траверса (планка) съемника рассчитывается на изгиб от силы винта

как балка на двух опорах, считая опоры на осях двух тяг. Опасное сечение

находится посередине траверсы. В некоторых съемниках, имеющих траверсу

значительной длины, в соответствии с изменением изгибающего момента

высота ее делается переменной: на концах - меньше, в середине - больше.

Полезно увеличивать высоту h траверсы по сравнению с ее шириной

b, как момент сопротивления ее на изгиб, определяемый по известной

формуле 6

2bhWиз , возрастает значительно больше с увеличением h .

Лапки (тяги) передают усилие при распрессовывании соединения от

силового винта снимаемой детали. Их рассчитывают на растяжение от силы

nQQ /1 (где п - число лапок) при том условии, что лапки расположены

параллельно оси винта. Если лапки расположены к оси под некоторым углом

, то расчетное усилие определится как cos

1n

QQ . Оси, которыми лапки

соединяются с траверсой съемника, рассчитывают на силу 1Q , исходя из

размеров и посадки этих осей в их гнездах. Если ори имеют сравнительно

большую длину и посажены в отверстиях траверсы с большим зазором, их

рассчитывают на изгиб как балку, свободно лежащую на двух опорах.

По соображениям прочности следует длину этих осей брать

возможно

меньшей. Кроме того, осуществляя плотную посадку осей в отверстиях,

добиваются, чтобы обработали не на изгиб, а на срез, что с прочностных

позиций несравненно выгоднее. Поэтому такое сочленение встречается почти

во всех съемниках.

Захватывающие концы лапок рассчитывают на изгиб от нагрузок 1Q ,

Работают они как консольная балка наибольшее напряжение изгиба

возникает в месте перехода концов к телу лапок, Поэтому высота концов

здесь бывает наибольшей.

6. РОЛИКОВЫЕ СТЕНДЫ ДЛЯ ДИОГНОСТИРОВАНИЯ

АВТОМОБИЛЕЙ

Роликовые стенды позволяют имитировать условия работы автомобилей на

любых режимах. В основу конструкции таких стендов положен принцип

обратимости движения (автомобиль неподвижен, а движутся ролики). Среди

роликовых стендов можно выделить 2 большие группы: стенды для проверки

мощности и стенды для проверки тормозов. Если обе функции совмещены в

одном устройстве, такие стенды называют комбинированными. Кроме того,

стенды подразделяются по ряду других признаков (рис.6.1). Стенды можно

классифицировать и по взаимному расположению роликов: на одном уровне,

на разных уровнях, стенды со сплошными и разделенными роликами, стенды с

выталкивателями колес и без них и т.д.

В расчетах будут рассматриваться схемы стендов, оборудованных

выталкивателем колес, с разделенными роликами, расположенными на одном

уровне. Такие стенды просты конструктивно и безопасны в эксплуатации, не

требуют дополнительной фиксации автомобиля с помощью тросов, растяжек,

фиксаторов и т.п.

Роликовые стенды для проверки амортизаторов и углов установки колес не

нашли широкого распространения из-за их сложности и низкой точности

контроля. Поэтому они рассматриваться не будут.

6.1. Проектирование стендов для проверки мощности

Стенды проверки мощности (СПМ) предназначены для оценки тяговых

качеств автомобилей при их диагностировании. Кроме того, в процессе

испытаний автомобиля на СПМ можно измерять расход топлива, оценивать

уровень шумов и вибраций двигателя и трансмиссии. Некоторые СПМ

позволяют определять техническое состояние агрегатов трансмиссии путем

оценки в них потерь механической энергии. Так как в процессе движения

автомобиля по роликам стенда передние колеса неподвижны и отсутствует

сопротивление встречного потока воздуха, на ведущих колесах создается

избыток мощности, поглощаемый нагружателем стенда. Конструкция

нагружателя позволяет измерять поглощаемую мощность, являющуюся

основным комплексным параметром технического состояния автомобиля. В

качестве нагружателей могут использоваться гидравлические, электрические

или вихревые тормоза, а так же инерционные массы. В последнем случае

оценка мощности, подводимой к колесам, производится по косвенным

параметрам: времени или пути разгона автомобиля.

СПМ проектируется обычно по схеме, представленной на рис.6.2.

Для предотвращения проскальзывания колеса относительно роликов их

диаметр принимают в пределах 0,35…0,40 от диаметра колеса, но не менее 240

Рис.6.1 Классификация стендов

Рис.6.2. Стенд проверки мощности: 1- беговой ролик; 2- нагружатель; 3-

датчик крутящего момента; 4- инерционная масса; 5- тахогенератор; 6-

выталкиватель колес; 7- колесоотбойник

мм, так как при дальнейшем уменьшении диаметра резко возрастает

Роликовые стенды

Проверки мощности Проверки тормозов

Комбинированные

С

нагружателем

С инерц.

массами

Силовые Инерционные

сопротивление качению колеса.

Для удобства обработки сигналов датчиков пути и скорости желательно,

чтобы 1 оборот ролика соответствовал пути автомобиля длиной в 1 м. Поэтому

стенды для диагностирования большинства моделей грузовых автомобилей и

автобусов имеют ролики с диаметром 318 мм. СПМ легковых автомобилей

имеют ролики меньшего диаметра.

Длина роликов Рl (рис.6.3) зависит от конструктивных параметров шин и

степени универсальности стенда:

.2

aBB

l внн

P

(6.1)

Расстояние между роликами

аBb вн (6.2)

Здесь нВ - наибольшая наружная колея; внВ - наименьшая внутренняя колея;

а = (100…150) мм – запас по длине.

При испытаниях автомобиля на стенде, если неправильно выбрано

расстояние L (рис.6.4), произойдет отрыв колеса от заднего ролика и

автомобиль выедет со стенда. Чтобы этого не произошло, должно выполнятся

условие

,,,,,,

ркзкпкзкз fGfGGG (6.3)

где - коэффициент сцепления колес с роликами; f и рf - коэффициенты

сопротивления качению колес по поверхности пола и роликам.

Если выразить силы через кзG и принять, что ,кзкп GG то

.cossincos ркзкпкзкз fGfGGG (6.4)

Если ролики стальные, то

.cospff (6.5)

Подставив выражение (6.5) в уравнение (6.4) и разделив обе части

неравенства на ,cosкзG можно получить

pftg 2 или .2 pftg

в

Вн

Ввн

Рис.6.3 К расчету основных размеров роликового стенда

,

кзG,,

кзG

кзG

Рис.6.4 Схема взаимодействия колеса и роликов стенда проверки мощности

Учитывая, что 2fр в 10…15 раз меньше φ, приближенно можно считать, что

. tg (6.6)

Если φ=0,5, то α≥270. Практически α=30

0 . Тогда расстояние между осями

роликов

,sin)(2 pkpk RRRRL (6.7)

где Rk и Rp – соответственно радиусы колеса и ролика.

Однако при α › 270 стенд должен быть оборудован выталкивателем колес

(рис.6.5).

Ход подъемника выталкивателя

hНН , (6.8)

где

cos1 kp RRН , (6.8)

h=20…30 мм – гарантированный зазор.

Частота в качестве исполнительных механизмов подъемников используют

пневмоподушки подвески автобусов. Подъемная сила выталкивателя должна

быть больше силы веса, приходящейся на колесо. Иногда выталкиватели

конструктивно объединяют с тормозом, блокирующим ролики в момент

выезда автомобиля. В этом случае усилие на штоке исполнительного

механизма

1

cos2

з

з GG

Р , Н, (6.9)

где φ1 – коэффициент трения между тормозной накладкой и роликом.

Для уменьшения силы Р колодки располагают под некоторым углом к

вертикальной оси (рис.6.6). Тогда

,coscos2 1

1

з

з GG

Р Н, (6.10)

В расчетах φ=0,5, а φ1 =(0,28…0,62) в зависимости от материала

фрикционных накладок. Накладки от тормозных механизмов автомобилей, в

состав которых входит коротковолокнистый асбест, наполнители в виде

а) б)

Рис.6.5. К расчету хода подъемника: а – подъемник опущен; б – подъемник

поднят.

а) б)

1Р

NN

Рис.6.6 Варианты конструкций тормозов роликов:

а – тормоз совмещен с подъемником; в – тормоз выполнен в виде стопора; 1 -

ролик; 2 – фрикционная накладка; 3 – зубчатый диск; 4 – пневмоцилиндр

входит коротковокнистый асбест, наполнители в виде оксида цинка, железного

сурика и связующие синтетические смолы, обеспечивают .35,0...3,01

Площадь накладки F определяется исходя из удельного давления :оР

,,2

cos2

0

1

3

ммP

G

F

(6.11)

где ./25,0...15,0 2

0 ммНР

Если площадь получается больше, используют тормоза без накладок. При

этом в расчетах ,15,01 а ./50 2

0 ммНР В ряде случаев, когда усилие на

исполнительном механизме получается слишком большим, используют

специальные тормозные устройства в виде зубчатых дисков, сидящих на

одном валу с роликом и затормаживаемых отдельным исполнительным

механизмом (рис.6.6). Часто в качестве исполнительного механизма

используют тормозные камеры автомобилей ЗИЛ.

Подшипники роликов и инерционной массы рассчитывают по динамической

грузоподъемности

,21

аа

LРС (6.12)

где Р – эквивалентная нагрузка; ρ = 3 для шариковых и ρ = 3,33 для

роликовых подшипников; 1а - коэффициент надежности, обычно ;11 а 2а -

обобщенный коэффициент влияния качества метала и условий эксплуатации; L

– ресурс, млн.об.

В опорах применяют двухрядные сферические самоустанавливающиеся

подшипники, исключающие нарушение нормальных условий работы при

прогибе длинных валов и перекосах при монтаже. Для них .6,0...5,02 а

Расчет эквивалентной нагрузки ведется по формуле:

,.cos

3 Нz

KKGР mб

где z – число опор роликов стенда; бК - коэффициент безопасности; тК -

температурный коэффициент.

Если нагрузка с умеренными толчками, то 5,1...3,1бК . Так как температура

подшипников стенда при работе не выше ,1000 С .1тК

Ресурс рассчитывается исходя из средней частоты вращения роликов при V =

60 км/ч для грузовых автомобилей и V = 90 км/ч для легковых автомобилей,

,120

1000

p

иргсм

R

АКDVTnL

(6.13)

где Т – продолжительность смены; смn = 1…1,5 – число рабочих смен в

сутки; ргD = 253 или 305 дней работы в году; иК = 0,3…0,4 – коэффициент

использования стенда; А = 7 лет – срок службы.

Должно соблюдаться условие С .паспортС

Если используют для блокировки роликов в момент выезда автомобиля

фрикционные тормоза, создающие большие усилия, нормальные к

поверхности ролика, подшипники следуют проверить на статическую

грузоподъемность.

Параметры нагружателя стенда определяют решением уравнения

мощностного баланса относительно мощности, поглощаемой нагружателем:

,стfтрвах NNNNNеN (6.14)

где Nе – мощность двигателя автомобиля по внешней скоростной

характеристике; ваN - мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных

агрегатов автомобиля; трN - потери мощности в трансмиссии; fN - потери

мощности на трение качения колес по роликам стенда; стN - потери мощности

в механизмах стенда.

На первом этапе расчета формируется массив данных в виде табл.6.1.

Таблица 6.1

Образец таблицы для формирования массива данных, используемых при

расчете мощности нагружателя стенда

Наименование

параметра

Значение параметра при скорости, км/ч

50 60 70 80

двn , об/мин

Nе, кВт

ваN , кВт

……….

хN

Для расчета нагружателя СПМ грузовых автомобилей и автобусов скорость

берется в четырех точках внешней скоростной характеристике: 50,60,70,80

км/ч, а легковых – 60,80,100,120 км/ч.

Частота вращения коленчатого вала двигателя

k

двR

Vin 065,2

, об/мин (6.15)

где V – скорость автомобиля, км/ч; i0 – передаточное отношение главной

передачи;

32

N

дв

N

дв

N

дв

мn

nc

n

nb

n

nаNNe , кВт, (6.16)

где Nм – максимальная мощность по паспорту, кВт; nN – частота вращения

коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности, об/мин; a, b, c –

коэффициенты.

Для дизельных двигателей а=0,67; b=1,33; с=1,0

Для бензиновых двигателей а = b = c = 1.

Мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных агрегатов,

NeN вва 1 , кВт, (6.17)

где 8

2

5 10

67,1

10982,0 двдв

в

nn .

Потери мощности в агрегатах трансмиссии

ваmтр NNeN 1 , кВт, (6.18)

где ηm – КПД трансмиссии,

ва

з

нmNNe

VGV

6107,2

025,02 ,

где .99,097,098,0 nmk

н

Здесь k, m, n – соответственно число пар цилиндрических шестерен,

конических шестерен и карданных шарниров в трансмиссии при включенной

прямой передаче.

Потери мощности на преодоление сил трения качения

3672/VGfN зpf , кВт (6.19)

Для практических расчетов можно принять, что fp не зависит от скорости и

составляет:

03,0pf при 49,0kR м;

028,0pf при 49,0kR м.

Потери мощности в механизмах стенда

36.1

108,24,1 3

p

ст

nN

, кВт, (6.20)

где np – частота вращения роликов стенда, об/мин,

.65,2

6,3

30

pp

pR

V

R

Vn

По результатам расчета (табл.6.1) строят зависимость Nx=f(np) и формируют

характеристику нагружателя. Так как в процессе работы нагружателя

происходит нагрев обмоток и металла, его эффективность снижается. Поэтому

мощность нагружателя берется с 20% запасом:

xн NN 2,1 , (6.21)

Используя результаты расчета мощности, поглощаемой нагружателем, по

формуле

мHn

NM

p

н

x ,6,9551

(6.22)

определяют тормозной момент.

Инерционная масса стенда рассчитывается исходя из равенства кинетических

энергий, запасаемых при разгоне автомобиля на дороге и на стенде.

При движении на дороге

22

22

kkд

JmVW

, Дж, (6.23)

где m – масса автомобиля, кг; Jk – момент инерции всех колес автомобиля,

кг∙м2 ; ωk – угловая скорость колес, 1/с; V – скорость автомобиля, м/с.

При движении на стенде

222

22

ммppkкз

c

JJJW

, Дж, (6.24)

где Jкз – момент инерции задних колес, кг∙м2; Jp – момент инерции всех

роликов стенда, кгм2; Jм – момент инерции инерционных масс, кгм

2; ωk, ωp, ωм

– соответственно угловые скорости колес, роликов и масс, 1/с.

Так как Wд = Wс , то

.22222

2222

ммppkкзkk JJJJmV (6.25)

В формуле (6.25) можно заменить:

;k

кR

V ;

p

kk

рR

R ,

рм

р

Мi

(6.26)

где рмi - передаточное отношение между роликом и инерционной массой.

Часто для уменьшения металлоемкости инерционной массы ее подключают к

роликам стенда через ускоряющую цепную передачу с передаточным

отношением 0,5…0,3.

После подстановке (6.26) в (6.25) и преобразований можно получить

равенство

.22222

рмp

м

p

p

k

кз

k

k

iR

J

R

J

R

J

R

Jm (6.27)

Отсюда

.2

2

2

22

кэkрм

k

p

pррмм JJiR

RJmRiJ (6.28)

Момент инерции одного сплошного ролика

,,22

2

4

2

1 кгмlR

Rm

Jpp

p

p

p

(6.29)

где pl - длина ролика, м; 3108,7 кг/м2 – плотность стали.

Если ролик изготовлен из горячекатаной трубы, то

22

222

22

1

pвнp

внp

p

p

IRRRR

mJ

, (6.30)

где Rвн – внутренний диаметр трубы, м.

Момент инерции 1 колеса принимается в соответствии с данными табл.6.2.

Таблица 6.2

Моменты инерции колес автомобиля

Автомобиль ЗИЛ-130 ГАЗ-53А ГАЗ-24

Jk, кгм2 12,6 7,3 1,0

Для определения момента инерции колес автомобилей, не указанных в

табл.6.2, с достаточной для расчетов точностью можно принять, что

,

4

kc

kx

kckxR

RJJ (6.31)

где Jkx – искомый момент инерции; Jkс – справочный момент инерции.

Инерционные массы изготавливаются из стали в виде набора дисков. Радиус

дисков берется не более 0,3 м. Ширина набора дисков

4

2

м

м

мR

Jl , м. (6.32)

Мощность, необходимая для разгона автомобиля на стенде в интервале

скоростей V1… V2,

1000

cрpJN

, кВт. (6.33)

где J∑p – суммарный момент инерции вращающихся частей автомобиля и

стенда, приведенный к оси роликов, кг∙м2; ωср – средняя угловая скорость

вращения роликов в интервале разгона, 1/с; έ –угловое ускорение роликов, 1/с2

Для грузовых автомобилей и автобусов интервал скоростей V1… V2 берется в

пределах 50…60 км/ч, а для легковых – 80…100 км/ч. На этих участках

внешней скоростной характеристики без больших погрешностей можно

считать, что

,2

21

ср а ,12

t

(6.34)

где ώ1 и ώ2 – соответственно угловые скорости вращения роликов при

скоростях V1 и V2; ∆t – время разгона в интервале скоростей V1…V2.

Если выразить угловые скорости через линейные, то

p

срR

VV

6,32

12

;

tR

VV

p

6,3

12 . (6.35)

Тогда

.6,36,321000 2

2

1

2

2

tR

VVJN

p

p

(6.36)

Отсюда время разгона автомобиля на стенде

,1026 23

2

1

2

2

p

p

NR

VVJt

с. (6.37)

Максимально допустимое время разгона при снижении мощности двигателя

на 15%

ttм 15,1 , (6.38)

В формулах (6.37) и (6.38)

,2

21 VV NNN

(6.39)

где 1VN и

2VN - мощности, подводимые к инерционному нагружателю при

скоростях V1… V2 и рассчитанные по формулам (6.14) – (6.20)

6.2 Расчет основных параметров стендов для проверки тормозов

Стенды проверки тормозов (СПТ) подразделяются на инерционные и

силовые. Геометрические параметры стенда l, b, а и L определяются

совершенно аналогично с той лишь разницей, что при проектировании СПМ

рассматривалось равновесие вращающегося колеса при неподвижном колесе

(рис.6.7). Инерционный СПТ строится по схеме, показанной на рис.6.8.

Принцип действия инерционного СПТ заключается в следующем. Колеса

автомобиля, помещенные на ролики стенда, разгоняются с помощью

электродвигателей до скорости 42…45 км/ч. Затем электродвигатели

отключаются и механическая система стенд – колеса переходит в режим

выбега. При достижении скорости 40 км/ч оператор нажимает педаль тормоза

автомобиля, осуществляя экстренное торможение до полной остановки

роликов. В качестве оценочных параметров часто используется тормозной

путь, реже – время торможения или замедление роликов стенда. Для

приближения стендовых условий испытаний к дорожным инерционные СПТ

оборудуются инерционными массами.

Для обеспечения равенства величин тормозных путей на стенде и на дороге

при равенстве начальных скоростей и времени нарастания тормозных сил

необходимо соблюдение условия:

mапр

c

P

P

M

m

, (6.40)

где 2

p

p

cR

Jm

- приведенная масса вращающихся деталей стенда, кг; апрM -

приведенная масса автомобиля при движении по дороге, кг; P – тормозная

сила на колесах, приложенная к роликам стенда, Н; mP - сумма тормозных

сил при торможении на дороге, Н.

Величины апрM и mP - вычисляются по следующим формулам:

2

k

k

aапрR

JMM

или aапр MM , (6.41)

gagam gfMgMP , (6.42)

,,

kТ GP,,

kG,

kG

kG

ω

Рис.6.7. Схема взаимодействия колеса и роликов стенда проверки тормозов

Рис.6.8 Инерционный стенд проверки тормозов:

1 – ролик; 2 – электродвигатель; 3 – инерционная масса; 4 – подъемник; 5 –

датчик пути и скорости; 6 – цепная передача; 7 – колесоотбойный ролик.

где аМ - масса автомобиля, кг; gf - коэффициент сопротивлению качению

колеса на дороге; WP - сила сопротивления встречного потока воздуха, Н.

Пренебрегая сопротивлением качения и сопротивление встречного потока

воздуха, можно считать, что

,ggam GgMP Н, (6.43)

где g - коэффициент сцепления шин автомобиля с дорогой. Для

асфальтобетонного шоссе .6,0g

Тогда приведенные массы одной тележки стенда для диагностирования

передних и задних колес соответственно:

,22 g

n

ga

na

сп

M

gM

gMMm

кг; (6.44)

,22 g

з

ga

зa

сп

M

gM

gMMm

кг, (6.45)

где nM и зM - масса автомобиля, приходящаяся на переднюю и заднюю

оси, кг.

Окончательно моменты инерции вращающихся масс одной тележки стенда:

,2 2

22

k

pкп

g

pn

nR

RJRMJ

кГм

2; (6.46)

,2 2

22

k

pкз

g

pз

nR

RJRMJ

кГм

2; (6.47)

где кпJ и кзJ - моменты инерции передних и задних колес, находящихся на

одной тележке стенда в процессе диагностирования автомобиля.

Поскольку стенд с изменяющимся моментом инерции масс изготовить

довольно сложно, момент инерции следует выбирать по большому значению.

Если стенд предназначен для диагностирования нескольких моделей

автомобилей, момент инерции выбирают для наиболее тяжелого автомобиля.

Это позволит обеспечить более высокую точность измерения тормозного пути.

После расчета момента инерции задают кинематику стенда и определяют

основные размеры инерционных масс. На инерционном стенде проверки

тормозов конечная скорость разгона автомобиля составляет 42… 45 км/ч. при

пуске электродвигателя на его вал действует приведенный момент от сил

сопротивления качению колес по роликам, момент сопротивления холостого

хода стенда, моменты от сил инерции инерционных масс, роликов стенда и

колес. Электродвигатель инерционного роликового стенда выбирается по

величине пускового момента на его валу:

pp

pэ

эkpэ

pkk

pэpэ

pp

мэмм

c

xx

pэ

pkpkэп

tR

Vi

Ri

RzJ

i

zJizJM

i

RzfGМ

22

2

2

2

cos , (6.48)

где pэ - КПД передачи, связывающей электродвигатель с роликами; c

xxM -

момент сопротивления холостого хода стенда, приведенный к валу

электродвигателя, кгс∙м; pэi - передаточное число передачи, связывающей

маховик инерционных масс и электродвигатель; kpм JJJ ,, - моменты инерции

соответственно маховика, ролика, одинарного колеса автомобиля, кгм2;

kpм zzz ,, - число маховиков, роликов и колес, скручиваемых одним

электродвигателем; V – линейная скорость движения автомобиля, м/с; pt -

время разгона автомобиля, с.

Предварительные расчеты показали, что момент сопротивления холостого

хода стенда, изображенного на рис.6.8, составляет около 2% от общего

момента и им можно пренебречь.

Передаточное число передачи, связывающей ролики и электродвигатель,

выбирается из условия

V

Rni

pэ

pэ65,2

, (6.49)

где nэ = 750, 1000, 1500 или 3000 – синхронная частота ротора

электродвигателя, об/мин.

Передаточное число передачи, связывающей маховик инерционных масс и

электродвигатель,

мрpэмэ iii , (6.50)

где iмр – передаточное число передачи, связывающей инерционные массы и

ролики. Как правило, ролики соединяются с маховиками масс ускоряющей

передачей с iмр =0,5…0,3.

Время разгона следует стремиться сделать возможно меньшим. Для

практических расчетов tp =3,0…4,0 с.

При выборе электродвигателя инерционного стенда следует учесть, что на

нем может диагностироваться автомобиль с тормозами, затянутыми после

выполнения ремонтных и регулировочных работ. При незначительной затяжке

тормозов водитель может даже не замечать этого, однако электродвигатель

будет перегружаться.

Степень нагрузки двигателя можно определить с учетом следующих

допущений:

1) автомобиль, у которого затяжка тормозов обнаруживается водителем, на

стенд не устанавливается;

2) минимальная перетяжка обнаруживается при разгоне автомобиля на

прямой передаче, когда тяговое усилие уменьшается более чем на 25%

Практика эксплуатации автомобилей показала, что субъективно водители

снижение мощности двигателя на 15% как правило, не замечают.

С учетом этого дополнительная сила сопротивления вращению роликов за

счет перезатяжки тормозов

kmp

дв

R

iMP

025,0

, Н, (6.51)

где Мдв – момент, развиваемый двигателем диагностируемого автомобиля,

Н∙м.

Окончательно формула для вычисления пускового момента будет иметь вид

pэpэkmр

pдв

pp

pэ

pэkpэ

pkk

pэpэ

pp

мэмм

pэpэ

pkpkэп

iR

RiM

tR

Vi

Ri

RzJ

i

zJizJ

i

RzfGМ

0

22

2

2

2 25.0cos

, Н∙м (6.52)

Если в справочнике отсутствуют данные по пусковому моменту, выбор

электродвигателя можно произвести по его мощности

,9740К

пMN сэп кВт, (6.53)

где К – отношение начального пускового момента к номинальному. Для

большинства асинхронных двигателей серии 4А К = 1,2…1,4.

Главным достоинством инерционных СПТ является имитация приближенных

к дорожным условий работы тормозных механизмов автомобиля.

К недостаткам инерционных СПТ следует отнести громоздкость, большую

металлоемкость, большую, порядка нескольких десятков киловатт, мощность

приводных электродвигателей.

Более компактны и менее энергоемки силовые СПТ. Принцип их действия

заключается в принудительном прокручивании затормаживающего колеса с

одновременным измерением тормозной силы. Линейная скорость вращения

роликов составляет 2…6 км/ч.

В качестве примера конструктивного исполнения на рис.6.9 показана

кинематическая схема стенда, предназначенного для диагностирования

тормозов автомобилей силовым методом.

Особенностью проектирования силового СПТ является подбор редуктора и

приводного электродвигателя.

Передаточное число редуктора

,377,0

V

Rni

pc

p (6.54)

где V = 4…6 км/ч – линейная скорость движение автомобиля на стенде; R

11 м – радиус роликов стенда.

Мощность электродвигателя выбирается из условия обеспечения вращения

роликов при максимальной затормаживающей силе

,cos

p

k

т fG

Р

Н, (6.55)

где φ = 0,56 – коэффициент сцепления материала шины с роликом стенда; pf

= 0,03 – коэффициент трения качения колеса по роликам стенда.

С учетом КПД редуктора мощность электродвигателя

,9740cos pp

cp

pk

i

nRf

GN

кВт, (6.56)

где ηр – КПД редуктора.

С учетом мощности электродвигателя окончательно подбирают редуктор и

уточняют линейную скорость движения автомобиля, которая должна быть в

пределах 2…6 км/ч.

Рис.6.9. Силовой стенд проверки тормозов: 1 – ролик; 2 – антиблокировочный ролик; 3 – подъемник; 4 – датчик

тормозной силы; 5 – редуктор; 6 – электродвигатель; 7 – цепная передача; 8 – колесо-отбойник; 9 – датчик скорости

6.3. Методика расчета роликовых стендов

Независимо от назначения стенда в первую очередь определяют диаметр и

длину роликов, расстояние между роликами и осями роликов,

прорабатывают кинематическую схему стенда, проектируют выталкиватель

колес, задаются способом торможения роликов в момент выезда

автомобиля. Затем выполняют расчеты подшипников и прочностные

расчеты валов, муфт, шпонок и тд.

Если проектируется стенд проверки мощности с нагружателем,

рассчитывают составляющие мощностного баланса в четырех точках

внешней скоростной характеристики автомобиля, строят зависимости

pн nfN и px nfM и формулируют основные требования к нагружателю.

Если нагружение двигателя автомобиля осуществляется с помощью

инерционных масс, необходимо выполнить расчет инерционных масс и

определить их основные размеры. Рассчитывается также нормативное время

разгона автомобиля на стенде. При этом мощностной баланс

просчитывается только для скоростей V1 и V2.

При проектировании инерционного стенда проверки тормозов исходя из

кинематики стенда рассчитывают основные размеры инерционных масс и

подбирают приводной электродвигатель.

В силовом СПТ необходимо подобрать электродвигатель и редуктор.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

ЗАДАЧИ

Представленные в настоящем разделе задачи могут быть использованы на

практических занятиях, а так же для самостоятельной подготовки студентов

к экзамену по дисциплине «Основы проектирования и эксплуатации

технологического оборудования».

Исходные данные, не указанные в условиях задач, но необходимые для их

решения, принимаются в соответствии с рекомендациями основной части

пособия или выбираются из справочной литературы.

1. Установки для мойки автомобилей

1.1 В однорамочной струйной установке уменьшили диаметр сопел

распылителей с 4 до 2,5 мм, а давление подачи воды увеличили с 0,7 до 1,5

МПа. Диаметр труб и их длину оставили без изменения (выбрать

самостоятельно). Как изменится экономичность установки? Стоимость 1 м3

воды принять 6 руб., а 1 кВт∙ч электроэнергии – 0,5 руб. Автомобиль – ГАЗ-

3307.

1.2 Определить диаметр и длину троса кранбалки для извлечения

контейнера со шламом из песколовки моечной установки. Периодичность

извлечения – 1 раз в неделю. Расход воды моечной установкой 10 м3/ч.

Автомобили грузовые. Плотность шлама 2100 кг/м3. Рассмотреть два случая:

1. Зазор между днищем песколовки и контейнером затянут илом. 2. Зазор

свободен.

1.3 Однорамочную моечную установку для автомобилей ЗИЛ-431410

решили запитывать из пруда, расположенного на расстоянии 400 м. Главный

инженер утверждает, что если вместо заборных труб диаметром 100 мм.

использовать трубы диаметром 250 мм., можно электродвигатель и насос

использовать прежние. Прав ли он? Давление воды в рамке 0,8 МПа, а

диаметр труб в рамке 50 мм., сопла цилиндрической формы диаметром 2,5

мм.

1.4 Рассчитать минимальное рабочее давление воды в рамке струйной

моечной установки, при котором еще будет происходить удаление грязевых

отложений. Сопла распылителей цилиндрической формы диаметром 2,7 мм.

Угол встречи струи с поверхностью 900.

1.5 В целях борьбы за экономию воды в струйной однорамочной моечной

установке для мойки автомобилей «КрАЗ» решили уменьшить давление

подачи воды. Определить, до какой величины можно снижать давление и

какой будет при этом расход воды, если диаметр сопел конических

распылителей останется без изменений – 3 мм? Другие исходные данные

принять самостоятельно.

1.6 В процессе реконструкции струйной однорамочной моечной установки

для автомобилей ГАЗ-3307 диаметр сопел изменили с целендрического на

коноидный. Давление воды осталось прежним – 1 МПа. При этом ожидают

уменьшение расхода воды в 1,7 раза. Оправдаются ли ожидания?

1.7 Для привода щетки моечной установки автомобилей ВАЗ-2109

предполагают использовать электродвигатель мощностью 0,7 кВт при 1500

об/мин в паре с червячным редуктором, имеющим передаточное отношение

1:30. Можно ли использовать эти агрегаты?

1.8 Однорамочную струйную установку преобразовали в струйно-

щеточную (3 щетки). Диаметр сопел цилиндрических распылителей

оставили 3,5 мм, но давление воды в рамке снизили с 1,2 до 0,4 МПа.

Диаметр и длину труб гидросистемы оставили без изменений. На участке от

водозаборного колодца до рамки длина труб 24 м, а их диаметр – 200 мм.

Диаметр труб в рамке –50 мм. Автомобиль ПАЗ-3201. Как изменятся

затраты на эксплуатацию установки? Стоимость 1 м3 воды принять 6 руб., а

1 кВт∙ч электроэнергии – 0,5 руб.

1.9 На складе СТО имеется два контейнера емкостью 1,5 м3 каждый.

Можно ли их использовать в очистных сооружениях моечной установки для

сбора грязевых отложений в песколовке? Моечная установка обслуживает

легковые автомобили ВАЗ. Пропускная способность установки 20 авт/ч.,

работа двухсменная, 305 дней в году. Расход воды на мойку 1 автомобиля –

300 л.

1.10 Рассчитать очистные сооружения моечной установки, если расход

сточных вод составляет 8 м3/ч.

1.11 В щеточной моечной установке для автомобилей ГАЗ-3102 щетки из

капроновых нитей заменили на щетки из синтетических износостойких

волокон. Изменится ли мощность на привод одной щетки, если плотность

материала синтетических волокон составляет 1700 кг/м3, а коэффициент

трения материала щетки по поверхности кузова – 0,07?

1.12 На складе имеется электронасос, обеспечивающий подачу воды 3 м3/ч

под давлением 1,5 МПа. Можно ли его использовать на посту шланговой

ручной мойки автомобилей ГАЗ-3102 с производительностью 10 авт/ч.?

Насадок сопла цилиндрической формы, диаметром 3 мм. Внутренний

диаметр шланга 20 мм, а его длина 10 м. На шланге имеется один вентиль.

Шланг надевается непосредственно на выходной штуцер насоса. Диаметр

труб всасывающей магистрали 60 мм, а их длина 6 м. Среднее расстояние

насадка до омываемой поверхности 1 м. Горизонтальная скорость

перемещения струи воды относительно автомобиля 0,3 м/с.

1.13 На предприятии со списочным количеством 40 автомобилей КамАЗ

решили отходы моечной установки, собираемые бензомаслоуловителем

очистных сооружений, использовать для работы водомаслогрейки,

расходующей 4 л. нефтепродуктов в час. Сколько часов в сутки сможет

работать водомаслогрейка, если для мойки автомобилей используется

однорамочная струйная установка. Диаметр сопел распылителей 3,5 мм,

давление воды в рамке 1,2 МПа, насадок распылителя коноидной формы.

Коэффициент выпуска автомобилей на линию 0,7. Диаметр и длину труб

гидросистемы принять самостоятельно.

1.14 В процессе эксплуатации моечной однорамочной установки для

автомобилей ЗИЛ-431410 произошла коррозия внутренней поверхности

труб, что повлекло за собой увеличение коэффициента потерь на трение по

длине труб в 2 раза. Как необходимо изменить напор насоса и мощность

эл.двигателя, чтобы обеспечить первоначальные параметры установки?

Насадок цилиндрической формы, диаметр сопла 4 мм., давление воды в

рамке 1,2 МПа. Диаметр трубы на участке от водозаборного колодца до

рамки 250 мм. Рамка изготовлена из трубы диаметром 50 мм. Длину труб и

другие исходные данные, необходимые для расчета принять

самостоятельно.

1.15 В струйной однорамочной установке для мойки автомобилей КамАЗ

решили вместо чистой воды использовать моющий раствор, уменьшающий

поверхностное натяжение в 3 раза. Рассчитать экономическую

целесообразность этого мероприятия при неизменном качестве мойки.

Распылители в рамке цилиндрические, диаметром 3 мм. Стоимость воды – 6

руб/м3, а моющего раствора 9 руб/м

3. Стоимость электроэнергии –0,5

руб/кВт∙ч Остальные данные принять самостоятельно.

2. Конвейеры

2.1 На трехпостовой линии ежедневного обслуживания эксплуатируется

тяговый тросовый конвейер для автомобилей ГАЗ-3307. Главный инженер

предприятия предлагает заменить трос на тяговую круглозвенную цепь,

утверждая, что расход электроэнергии на привод конвейера после замены

уменьшится в 1,5 раза. Прав ли он?

2.2 Несущий пластинчатый конвейер четырехпостовой линии ТО-1

автомобилей ГАЗ-3102 решили переделать на 2 конвейера пластинчатых,

которые транспортируют одну половину автомобиля (например, левую), а

вторая половина (например, правая) катится по поверхности пола. Можно ли

использовать приводную станцию несущего пластинчатого конвейера в

одном из новых конвейеров?

2.3 На четырехпостовой линии ежедневного обслуживания автомобилей

ГАЗ-3102 работает несущий тросовый конвейер. Трос износился. Имеется

трос диаметром 18 мм. Можно ли его поставить взамен изношенного?

2.4 На трехпостовой линии ТО-1 автомобилей ЗИЛ-431410 тяговый трос

конвейера заменили на тяговую круглозвенную цепь. Как изменятся

параметры привода конвейера?

2.5 На предприятии монтируют установку для перемещения автомобилей

ГАЗ-3102 в зону текущего ремонта без запуска двигателя. Скорость

транспортировки 30 м/мин. Есть электродвигатель мощностью 2,4 кВт при

1500 об/мин. Можно ли его использовать для установки? Перемещение

осуществляется тросом, наматывающимся на барабан.

2.6 На АТП монтируют тяговый тросовый конвейер для трехпостовой

линии ТО-2 автомобилей КамАЗ-5320. Имеется редуктор червячный с

передаточным числом 40 и выходным моментом 20 кН∙м. Можно ли его

использовать для конвейера?

2.7 На трехпостовой линии ТО-2 автомобилей ЗИЛ-431410 цепной

несущий конвейер переделывают на несущий пластинчатый. Можно ли

использовать прежний электродвигатель, если скорость конвейера можно

уменьшить не более чем на 15%.

2.8 Несущий пластинчатый конвейер четырехпостовой линии ТО-1

автомобилей ГАЗ-3102 с продольным расположением автомобилей

переделали на такой же конвейер с поперечным расположением

автомобилей. Изменится ли мощность приводного двигателя?

2.9 Можно ли использовать основные агрегаты приводной станции

тягового цепного конвейера трехпостовой линии ежедневного

обслуживания автомобилей КамАЗ-5320 для тягового цепного конвейера

трехпостовой линии ТО-1 автомобилей ГАЗ-3307?

2.10 Какие мероприятия необходимо провести в процессе реконструкции

тягового тросового конвейера, чтобы существенно уменьшить мощность

электродвигателя приводной станции?

3. Гайковерты

3.1 В инерционно-ударном гайковерте для гаек М18х1,5 длину вала ключа

увеличили в 2 раза. Какие гайки можно будет заворачивать гайковертом

после такой переделки?

3.2 В инерционно-ударном гайковерте для гаек М16х1,5 лопнул маховик,

имеющий форму кольца с наружным радиусом 0,2 м. Ширина кольца равна

толщине кольца. Механик ОГМ предлагает заменить кольцеобразный

маховик на сплошной. Определить размеры нового маховика. Как изменится

его масса? Радиус маховика оставить прежним.

3.3 Имеется червячный редуктор с передаточным числом 25 и выходным

крутящим моментом 40 Н∙м. Можно ли использовать этот редуктор для

электромеханического гайковерта? Каких размеров гайку можно будет

завернуть с помощью этого гайковерта?

3.4 Инерционно-ударный гайковерт (гайка М14х1,5) реконструировали,

заменив кулачковую муфту на фрикционную дисковую с временем

включения 0,5 с. Изменится ли от этой замены крутящий момент

гайковерта?

3.5 Электромеханический гайковерт непосредственного действия (резьба

М20х2,5) переделывают под резьбу М30х2. Можно ли использовать

прежний электродвигатель, если параметры редуктора гайковерта остались

прежними?

3.6 Гайковерт инерционно-ударного действия (резьба М14х1,5)

необходимо переделать под резьбу М20х2. Какие изменения следует внести

в конструкцию гайковерта?

3.7 В процессе транспортировки был утерян маховик инерционно -

ударного гайковерта (гайка М12х1). Имеется маховик в виде диска

диаметром 250 мм, толщиной 30 мм. Можно ли его использовать в

гайковерте?

3.8 Рационализатор ОГМ для упрощения конструкции ударно-

инерционного гайковерта (гайка М20х1.5) и уменьшения размеров маховика

предлагает насадить маховик на вал электродвигателя, увеличив тем самым

его частоту вращения с 350 об/мин до 1500 об/мин. Механик ОГМ

утверждает, что при такой переделке параметры гайковерта сильно

изменятся и он, вероятно, не будет работать. Кто из них прав и почему?

3.9 Если маховик гайковерта инерционно-ударного действия изготовить из

материала с большой плотностью, можно уменьшить его габариты.

Рассчитать, выгодна ли эта замена с экономической точки зрения. В расчете

принять следующие исходные данные: размер гайки М16х1,5; маховик

изготовлен из стали (1 вариант) и из свинца (2 вариант); плотность стали и

свинца соответственно 7800 и 11400 кг/м3; стоимость стали и свинца

соответственно 0,8 и 5 руб/кг; маховик выполнен в виде сплошного диска

толщиной 40 мм.

3.10 С помощью электромеханического гайковерта непосредственного

действия завернули гайку М30х2. Можно ли с помощью этого же гайковерта

отвернуть эту гайку? Ответ обосновать.

4. Домкраты и подъемники

4.1 Винтовой домкрат грузоподъемностью 50 кН и ходом винта 200 мм

решили использовать на посту замены колес, удлинив винт до 600 мм. Будет

ли работать домкрат с винтом такой длины?

4.2 В винтовом домкрате грузоподъемностью 40 кН износилась бронзовая

гайка. Как изменятся параметры домкрата, если гайку изготовить из серого

чугуна?

4.3 Имеется пруток из материала «Сталь 20» диаметром 16 мм. Можно ли

использовать в качестве рукоятки для винтового домкрата

грузоподъемностью 50 кН?

4.4 Водитель после болезни может развивать усилие на рукоятке домкрата

не более 200 кН. Сможет ли он заменить передние колеса автомобиля ЗИЛ-

431410 пользуясь винтовым домкратом грузоподъемностью 50 кН и

монтировкой (в качестве рукоятки) длиной 0,4 м?

4.5 В двухстоечном электромеханическом подъемнике грузоподъемностью

100 кН износился грузовой винт. Можно ли для его изготовления

использовать заготовку из материала «Сталь 45» диаметром 40 мм?

4.6 В двухстоечном электромеханическом подъемнике грузоподъемностью

100 кН и скоростью подъема 1,5 м/мин сгорел электродвигатель. Имеется

электродвигатель мощностью 3,5 кВт при 1500 об/мин. Можно ли

использовать его в подъемнике?

4.7 В гидравлическом домкрате грузоподъемностью 50 кН деформировался

шток. Можно ли для его изготовления использовать стальную заготовку

диаметром 55 мм?

4.8 Рассчитать какое давление развивается во внутренней полости

гидравлического домкрата грузоподъемностью 75 кН?

4.9 Можно ли в качестве рукоятки гидравлического домкрата

грузоподъемностью 60 кН использовать монтировку из материала «Сталь

45» диаметром 15 мм и длиной 0,5 м?

4.10 В гидравлическом одноплунжерном подъемнике грузоподъемностью

100 кН и скоростью подъема 2 м/мин сгорел электродвигатель насоса.

Можно ли вместо сгоревшего установить электродвигатель мощностью 1,2

кВт?

4.11 Предприятие изготавливает собственными силами одностоечный

гидравлический подъемник грузоподъемностью 75 кН со скоростью

подъема 1,8 м/мин. Имеется насос производительностью 0,03 м3/с. Можно

ли использовать его в подъемнике?

4.12 Рассчитать давление, развиваемое в нагнетательной магистрали

одноплунжерного подъемника грузоподъемностью 150 кН.

4.13 Имеется масляный бак с размерами 0,8х0,6х1,2 м. Можно ли его

использовать в одноплунжерном гидроподъемнике грузоподъемностью 100

кН и высотой подъема 2 м?

4.14 В цилиндре одноплунжерного гидроподъемника грузоподъемностью

100 кН появилась трещина. Предлагается закрыть ее заглушкой с резьбой

М12х0,75 Выдержит ли резьба заглушки давление в цилиндре?

4.15 Один рабочий поднимает задний мост автомобиля ЗИЛ-431410 с

помощью гидравлического домкрата, а другой – задний мост автомобиля

ГАЗ-3102 с помощью винтового домкрата. В каком случае будет затрачена

большая работа, если высота подъема одинакова и составляет 0,15 м?

5. Съемники

5.1 Рассчитать диаметр винта винтового съемника для выпрессовки

бронзовой втулки верхней головки шатуна двигателя внутреннего сгорания.

Внутренний диаметр 0,03 м, ее длина 0,04 м, а толщина ее стенки 0,003 м.

Наружный диаметр головки шатуна 0,05 м. Посадка втулки – прессовая.

5.2 Определить условие запрессовки шарикового подшипника № 307 в

отверстие крышки.

5.3 Рассчитать диаметр винта, ручку воротка и сечение поперечной планки

съемника по рис. 5.8. Усилие выпрессовки изделия 2 кН. Другие исходные

данные принять самостоятельно.

5.4 Бронзовая втулка длиной 0,06 м с внутренним диаметром 0,02 м

запрессована по посадке Н7/r6 в глухое отверстие стальной плиты.

Наружный диаметр втулки 0,05 м. Для выпрессовки втулки в ее отверстие

заливается масло и вводится плунжер с манжетой. Рассчитать усилие

давления на плунжер, необходимое для выпрессовки втулки.

5.5 Боек молотка при ударе развивает максимальное усилие 4,5 кН.

Рассчитать, достаточно ли этого усилия запрессовки стального стержня

диаметром 0,02 м в стальную плиту на глубину 0,1 м. Номинальный натяг

соединения – 25,0 мкм.

5.6 Нагретый до +6500С венец моховика толщиной 0,015 м и шириной 0,02

м надели без зазора на моховик. Какое усилие должен развивать пресс для

снятия венца после его охлаждения.

5.7 В осевом турбокомпрессоре при максимальной частоте вращения

турбины на нее действует сила 250 кН направляемая вдоль оси вращения.

Для достижения минимального дисбаланса турбина крепится на валу без

дополнительных деталей с помощью посадке Н7/r6. Диаметр вала 0,025 м.

Рассчитать длину ступице, при которой гарантируется неподвижность

соединения с трех кратным запасом.

5.8 Тормозной барабан автомобиля центрируется на ступице с помощью

посадки Н7/р6. Для снятия барабана предлагается использовать два болта,

которые заворачиваются в резьбовые отверстия барабана и упираются во

фланец ступицы. Рассчитать диаметр и шаг резьбы болтов, если известно,

что барабан чугунный, посадочный диаметр 0,06 м, длина посадки 0,008 м,

ступица сплошная, выполненная из стали.

6. Роликовые стенды для диагностирования автомобилей

6.1 В стенде проверки мощности двигателей ГАЗ-3102 сгорел

электротормоз. На складе имеется тормоз с наибольшим моментом 400 Н∙м

в диапазоне частот вращения вала 500-2000 об/мин. Можно ли этот тормоз

использовать на стенде? Диаметр роликов принять самостоятельно.

6.2 Приобретен стенд роликовый. Инструкция отсутствует. Ролики

диаметром 318 мм, линейная скорость роликов 4,5 км/ч. Электродвигатель

блока роликов стенда имеет мощность 12 кВт. Определить назначение

стенда. Какие автомобили можно контролировать на этом стенде?

6.3 Предприятие располагает инерционной массой радиусом 0,25 м и

шириной 0,15 м. Максимально-допустимая частота вращения массы 3000

об/мин. Можно ли эту массу использовать в стенде проверки мощности

автомобиля ГАЗ-3307.

6.4 Предприятие располагает двумя инерционными массами радиусом 0,25

м и шириной 0,2 м каждая. Максимально допустимая частота вращения

массы 3200 об/мин. Можно ли эти массы использовать при изготовлении

инерционного стенда проверки тормозов автомобиля ЗИЛ-431410.

6.5 Предложено в стенде проверки мощности автомобилей ВАЗ-2109

использовать колодочный механический тормоз, который имеет внешнюю

характеристику вида М = а + bn, где М – тормозной момент, Н∙м; n – частота

вращения вала тормоза, об/мин; а=3; b=4*10-3

. Будет ли работать стенд с

этим тормозом?

6.6 В инерционном стенде для диагностирования автомобилей ГАЗ-3102

по мощностным показателям диаметр роликов увеличили с 240 до 318 мм.

Как изменится инерционная масса стенда, если в первом случае ролики

были сплошными, а во втором – трубчатые с толщиной стенки 30 мм?

Инерционная масса приводится во вращение через ускоряющую передачу с

отношением 2:1. Время разгона автомобиля должно оставаться без

изменений.

6.7 Можно ли вихревой тормоз, используемый для нагружения

автомобилей ГАЗ-3307 на стенде проверки мощности, применить в стенде

проверки мощности полноприводных автомобилей Урал-4320? В

кинематической схеме стенда принято, что колеса средней оси автомобиля

опираются на ролики стенда, а под колесами передней и задней осей

расположены поддерживающие ролики.

6.8 Для повышения метрологических показателей стенда проверки

тормозов автомобилей ЗИЛ-431410 силовым методом предложено на

поверхности роликов сделать насечку. В результате этого коэффициент

сцепления колес с роликами возрастает с 0,55 до 0,75. Будет ли стенд

сохранять работоспособность? Если нет, то какие изменения необходимо

внести в конструкцию стенда для восстановления работоспособности?

6.9 На предприятии собственными силами изготавливают стенд

определения мощности по параметрам разгона. Имеется инерционная масса

радиусом 0,3 м и шириной 0,12 м. При каких параметрах стенда эту массу

можно использовать? Радиус роликов стенда принять 0,15 м; автомобиль

ЗИЛ-431410.

6.10 В стенде проверки мощности двигателей автомобилей ГАЗ-3102

диаметр роликов изменили с 318 мм до 240 мм. Можно ли в стенде

использовать прежний нагружатель?

6.11 Можно ли силовой стенд проверки тормозов автомобилей ЗИЛ-

431410 использовать для диагностирования тормозов автомобилей КамАЗ-

5320? Если нет, то какие изменения необходимо внести в конструкцию

стенда?

6.12 В процессе модернизации стенда для контроля тормозов автомобиля

ГАЗ-3102 силовым методом произвели следующие изменения: а) покрыли

ролики порошком окиси кремния в связке с фенолформальдегидной смолой,

вследствие чего коэффициент сцепления колес с роликами возрос с 0,55 до

0,9, а коэффициент трения качения – с 0,03 до 0,05; б) заменили редуктор,

что повлекло за собой изменение линейной скорости вращения роликов с 5,5

до 4,5 км/ч. Будет ли работать стенд после такой модернизации?

6.13 Рассчитать статические нагрузки на подшипники ролика стенда для

контроля автомобилей ГАЗ-3102. Ролики сплошные, диаметром 250 мм.

Торможение роликов при выезде автомобиля осуществляется специальным

тормозом, связанным с выталкивателем колес. Колодки тормоза имеют

фрикционные накладки.

6.14 Пневмоподушки подвески автобусов «Икарус» имеют ход 125 мм и

внутренний диаметр торцевой части 120 мм. Можно ли эти пневмоподушки

использовать в качестве выталкивателей колес автомобилей КамАЗ – 5320

при их выезде с роликового стенда? Выталкиватели объединены

конструктивно с тормозами, стопорящими ролики в момент наезда.

Допускается в одном выталкивателе использовать не более двух

пневмоподушек. Давление в пневмомагистрали стенда составляет 0,7МПа.

6.15 Предприятие, эксплуатирующие автомобили ГАЗ – 3307 приобрело

автомобили КамАЗ – 5320. Определить затраты на переделку инерционного

стенда проверки тормозов под новые автомобили при следующих

расценках: стоимость стали – 0,8 руб./кг; стоимость ремонтных работ – 20

руб./чел. – ч; накладные расходы – 75 %. Трудоемкость работ оценить,

руководствуясь собственным опытом. Исходные данные, касающиеся

конструкции стенда, принять самостоятельно.

Приложение 2

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Приведенные примеры решения задач иллюстрируют этапы выполнения

курсовой работы, отдельные фрагменты которой представлены задачами

приложения 1 пособия.

Для экономии места расчетные формулы опущены. Они приведены в

основной части пособия, а в настоящем приложении даны толь ссылки на

них.

Аналогичные ссылки даны на рисунки и таблицы. В отличии от

упомянутых, ссылки на рисунки в приложении. даны в сквозной нумерации.

ПРИМЕР 1.Расчитать струйно – щеточную установку для мойки

автомобилей ЗИЛ – 431410. Установка имеет боковые щетки, сверху и снизу

– моющие рамки, одну рамку смачивания и одну рамку ополаскивания.

Давление воды в моющих рамках – 1,6 МПа, в рамках смачивания,

ополаскивания и в консолях для подвода жидкости к щеткам – 0,1 МПа.

Угол между струей и омываемой поверхностью 900. Все насадки

распылителей конической формы диаметром 0,004 м. Наибольший диаметр

трубопроводов 0,12 м, наименьший – 0,06м.

1.1. Из табл. 1.1 для насадка конической формы коэффициент расхода

,94,0 а коэффициент скорости .963,0

1.2. По формуле (1.5) начальная скорость потока на выходе из насадков

моющих рамок

3,536,18,9196963,0 XMPV м/с,

а на выходе из насадков рамок смачивания и ополаскивания

3,131,08,9196963,0 XСОV м/с.

1.3. В соответствии с рис. 1.14 среднее расстояние от насадков до

омываемой поверхности

2,1004,0300450100 нdХ м.

1.4. Площадь сечения струи в момент ее соприкосновения с омываемой

поверхностью (1.9)

2

2

1024

004,04,132,1174,014,3

хF м2.

1.5. Площадь отверстие насадка (1.9)

52

1025,14

004,014,3

нF м2.

1.6. Коэффициент аэрации струи

.16001025,1

1025

2

К

1.7. Средняя плотность жидкости на расстояние Х от насадка (1.8)

625,01600

1000х кг/м

3.

1.8. Гидродинамическое давление (1.3)

17753,53625,0 2 хР Н/м2.

1.9. Максимальная сила сцепления между частицами загрязнений (1.2) со

средним диаметром 61050 D м.

916812,0

1

10502

073,014,36

мF Н/м2.

1.10. Условие удаления загрязнений (1.1)

Рх Fм.

В данном случае это условие не выполняется, так как по расчетам: Рх =

1775 Н/м2, а Fм = 9168 Н/м

2.

При заданных условиях задачи для удаления загрязнений можно

предусмотреть следующие мероприятия:

1. Уменьшить расстояние Х от насадков до омываемой поверхности с тем,

чтобы увеличить плотность аэрированной жидкости а, следовательно, и

гидродинамическое давление;

2. Увеличить средний диаметр частиц загрязнений, допустим, до 610200

м, ухудшив тем самым в допустимых пределах качество мойки;

3. Уменьшить поверхностное натяжение моющей жидкости за счет ее

подогрева и применения моющих средств.

В рассмотренном примере используем мероприятия 1 и 2, приняв

1250 нdХ м, а 610200 D м.

Тогда, после повторных вычислений по п.п. 1.3. – 1.9.

Рх = 2944 Н/м2, а Fм = 2292 Н/м

2, т.е. условие Рх Fм – выполняется.

1.11. Толщина пограничного слоя (1.10) (рис 1.16)

66

10476,18,9196963,0

0,1101346,0

S м.

1.12. Размер зоны действия касательных сил (1.11) (рис.1)

18,0004,0

0,1

1047

3,53

101

004,03,5356,0004,0

03,002,0

6

4,0

66

R м.

1.13. Диаметр моющей зоны (рис.1)

,2 6 DRDм

где

,4,13174,0 нdХD м

48,0004,04,130,1174,018,02 мD м.

Так как перекрытие площадей соседних зон должно быть в пределах(0,25 –

0,30) Dм, окончательно

346,0)28,01(48,0 мD м.

1.14. Схема моющего узла установки составляется в соответствии с

условием задачи (рис.2).

Автомобиль моется струями сверху и снизу. Следовательно, длина:

LPM=2,5 м.

Высота консолей НК для подачи воды к ротационным щеткам ровна высоте

автомобиля: НК = 2,4 м.

Рамки смачивания и ополаскивания состоят из двух симметричных

половин. Периметр смачиваемой поверхности РСМ равен периметру

поперечного сечения автомобиля.

8,94,225,22 СМР м.

1.15. Число распылителей в моющей рамке

7346,0

5,2

М

РММ

D

Ln шт.

1.16. Число распылителей в консолях

7346,0

4,2

М

КК

D

Нn шт.

1.17. Число распылителей в каждой рамке смачивания (ополаскивания)

28346,0

8,9

М

СМ

СМD

Рn шт.

1.18. Расход воды через моющую рамку (1.6)

32

1021,56,18,91964

004,014,394,072,1

МQ м

3/с.

Х

б

н

Рис.1. Основные параметры струи:

dн – диаметр отверстия насадка; Х – расстояние до омываемой

поверхности; S – толщина пограничного слоя; Rб – радиус действия

касательных сил; D – диаметр основания конуса струи.

1

2

35

3

5

4

2

Рис.2. Схема моющего узла установки:

1 – Рамка смачивания; 2 – щетка; 3 – рамка моющая; 4 – рамка

ополаскивания; 5 – консоль

1.19. Расход воды через консоль

32

103,11,08,91964

004,014,394,072,1

КQ м

3/с.

1.20. Расход воды через рамки смачивания (ополаскивания)

32

103,51,08,91964

004,014,394,0282,1

СМQ м

3/с.

1.21. Общий расход воды

3106,23222 CMKM QQQQ м

3/с.

1.22. Гидравлическая схема установки выбирается студентом

самостоятельно. Для упрощения расчетов желательно, чтобы моющий узел

был гидравлически симметричен. Пример гидравлической схемы показан на

рис. 3.

В схеме принято: hв = 2 м; hн = 6 м; d1 = 0,12 м; l1 = 4 м; d2 = 0,12 м; l2 = 22

м; d3 = d4 = 0,06 м; l3 = 3 м; l4 = 1,25 м. Здесь di – диаметр трубопровода на i-

м участке; li – длина трубопровода на i-м участке.

1.23. Потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений

(1.14) на участке l1d1, имеющем местные сопротивления в виде сетки ξвк =

9,7; всасывающего клапана ξвк = 7,0; задвижки ξз = 5,5; одного калена ξк =

0,2.

047,010

12,0

1000106,2316

12,0

4106,230125,02,05,50,77,9 6

4

23125,03

1

Р

МПа.

1.24. Потери давления на участке l2d2, имеющем местные сопротивления в

виде задвижки и четырех колен,

02,010

12,014,32

1000106,2316

12,0

2202,02,00,45,5 6

42

23

2

Р МПа.

1.25. Потери давления на участке l2d2, имеющем местные сопротивления в

виде задвижки и четырех колен,

33

3 108,112

106,23

2

Q

Q м3/с.

3

Kh

hH

I

4

1

II

2

III IV

IV

6

IV5

Рис. 3. Гидравлическая схема установки:

1 – сетка; 2 – клапан всасывающий; 3 – задвижка; 4 – насос; 5 – рамка

моющая; 6 – щетка ротационная; I…IV – расчетные участки.

Примечание. Рамка смачивания (ополаскивания) и консоли условно не

показаны

Hî

Hê

ðH

l3L

Hîá

1 Hn

2

Рис. 4. Очистные сооружения первого контура:

1 – канава; 2 – песколовка; 3 – контейнер

1.26. Потери давления в каждой ветви, имеющей по три колена

015,010

06,014,32

1000108,1116

06,0

3021,02,03 6

42

23

ЗР МПа.

1.27. В конце участка l3d3 часть воды уходит через ответвления на другие

рамки. Поэтому расход через каждую моющую рамку, как уже было

рассчитано в п. 1.18. составляет 31021,5 м3/с. В рамке поток раздваивается.

Расход через половину рамки

31 106,22

MM

QQ м

3/с.

Этот расход путевой (рис.1.18), причем в каждой половине рамки вода

истекает через 5,32/' мм nn распылителя. Коэффициент сопротивления

насадка с коническим распылителем (1.14)

.08,01963,0

12

Н

Местное сопротивление представлено одним коленом, имеющим ξК = 0,2. С

учетом изложенного, потери давления на участке l4d4 (1.16)

Такими потерями можно пренебречь, как и потерями в рамках смачивания

(ополаскивания) и щеточных консолях.

56

42

23

4 103,71006,014,32

1000106,216

06,0

25,1021,033,02,0

5,3

08,0

Р МПа.

1.28. Общие потери напора равны сумме потерь на отдельных участках

082,0015,002,0047,0 Р МПа.

1.29. Преодолеваемое насосом установки геометрическое давление

078,0108,910006210 66

2 ghhР ННВ МПа.

1.30. Давление насоса проектируемой установки (1.18)

76,1078,0082,06,1 Р МПа.

1.31. Мощность на привод насоса (1.9)

1,648,99,072,0102

1076,1106,23 63

N кВт.

1.32. Для расчета привода щеток примем радиус вращающейся щетки r =

0,6 м; высоту щетки h = Н – 0,1 = 2,4 – 0,1 = 2,3 м; частоту вращения щеток

n = 150 1/мин; угол деформации (рис. 1.20) α = 60о.

Линейная скорость на поверхности щеток (1.21)

4,960

1506,014,32

ЛV м/с.

1.33. Площадь сегмента деформируемой части щетки (1.24)

03,02

60sin6,0

360

606,014,3 022

СS м2.

1.34. Масса нитей, подверженных деформации (1.23)

66,102,012003,203,0 m кг.

1.35. Центробежная сила (1.22)

2446,0

4,966,1 2

ЦР Н.

1.36. Мощность на привод одной щетки (1.20)

5041,04,92442,2 W Вт.

1.37. Общая мощность привода щеток (1.25)

10082504 W Вт 1 кВт.

1.38. Скорость конвейера моечной установки (1.26)

71,4120

1506,028,6 аV м/мин.

Если установка не имеет щеток и расчет скорости конвейера не

производится, можно принять Vа = 3…9 м/мин.

1.39. Время мойки одного автомобиля (1.27)

41,171,4

675,6t мин = 85 с.

1.40. Средний расход воды на мойку одного автомобиля

285,0106,23 3 QtQСР м3.

1.41. Число автомобилей, проходящие через мойку в течение часа

285,1675,6

71,46060

Ha

a

аKL

VN шт,

где КН =1,3…1,5 – коэффициент неравномерности поступления

автомобилей.

1.42. Часовой расход воды

56282 aСРЧ NQQ м3/ч.

1.43. При расчете очистных сооружений первого контура (рис.4) сначала

определяется площадь сечения потока воды через песколовку (1.28)

16,015,0

106,23 3

F м2.

1.44. Расчетная глубина проточного слоя песколовки

16,01

16,0

В

FН Р м,

где В = 1м – принимаемая ширина песколовки.

1.45. Длина песколовки (1.29)

7,11018

15,016,03,1

3

L м.

1.46. Глубина от пола до уровня воды в песколовке (1.31)

41,1703,02,103,0 lНН КП м,

где НК = 1,2…1,4 м – глубина канавы на посту майки; l › La = 7 м – длина

канавы.

1.47. Общая глубина песколовки (1.30)

87,23,116,041,1 обН м.

1.48. Объем приемного резервуара (1.32)

21106,23900 3

ПРV м3.

1.49. Площадь водного зеркала гидроциклонов (1.33)

4,12109,1

106,233

3

ВF м2.

1.50. При диаметре одного гидроцилиндра D = 1,8 м, площадь водного

зеркала одного гидроциклона (1.34)

54,24

8,114,3 2

ВСРF м2.

1.51. Количество гидроцилиндров (1.35)

88,5154,2

4,12rN шт.

Округлено Nr = 6 шт.

1.52. Требуемая мощность фильтров (1.36)

3,810

106,233600 3

ФF м2.

1.53. Объем резервуара очищенной воды

28565,05,0 ЧРЕЗ QV м3.

1.54. Объем камеры бензомаслоуловителя

98,087,20,17,15

1

5

1 ОББН LBHV м

3.

1.55. Объем бака для сбора нефтепродуктов в сточных водах: 900 мг/л –

после мойки грузовых автомобилей; 850 мг/л – после мойки автобусов; 75

мг/л – после мойки легковых автомобилей.

В данном случае

71,0850

5685,19,0

Н

ЧБН

QCZTV

м

3,

где С = 0,9 кг/м3 – содержание нефтепродуктов определяется исходя из их

содержания в сточных водах; Z = 1,5 – количество рабочих смен в сутках; Т

= 8 ч – продолжительность рабочей смены; γН = 850 кг/м3 – плотность

нефтепродуктов.

ПРИМЕР 2. Рассчитать тянущий тросовой конвейер периодического

действия для трехпостовой линии ТО – 1 автомобилей ЗИЛ – 431410.

Расчетную схему конвейера принять в соответствии с рис. 2.6. Сила веса

автомобиля 43000 Н.

2.1. Тяговое усилие (2.1)

387003,0430003 ТF Н.

2.2. Сила предварительного натяжения троса (2.2) при угле охвата тросом

барабана α = π

825601

1

2

387014,3015,0

14,3015,0

0

е

еF Н.

2.3. Суммарное усилие в верхней, наиболее нагруженной ветви (2.3)

172860438702

82560

F Н.

2.4. В соответствии с ГОСТ 3067 – 74 на усилие 172860 Н рассчитан трос

диаметром 20 мм. Исходя из диаметра троса dТ, диаметр барабанов

приводной и натяжной станции

50020253020 Тб dd мм = 0,5 м.

2.5. Скорость конвейеров периодического действия составляет от 7 до 25

м/мин. Если скорость 15 м/мин, то частота вращения ведущего барабана

(2.4)

55,95,014,3

15

n об/мин.

2.6. Потеря тягового усилия за счет трения в подшипниках барабанов (2.7)

844995,013870825602 ПF Н.

2.7. Требуемое передаточное число редуктора приводной станции при

частоте вращения вала электродвигателя nдв=1000 об/мин

.7,10455,9

1000i

Такое большое передаточное число может иметь червячный редуктор.

Средний КПД червячных редукторов ηр = 0,75.

2.8. Предварительная мощность электродвигателя конвейера (2.6)

4,275,0100060

5,1158443870

N кВт.

Такая мощность может быть передана редуктором РЧУ – 160 – 63 с

передаточным числом 63Кi и КПД ηр = 0,71.

2.9. Так как требуемое передаточное число редуктора приводной станции

не совпадает с передаточным числом подобранного редуктора, необходимо

между электродвигателем и редуктором установить ременную передачу с

передаточным отношением (2.8)

.66,16355,9

1000

К

дв

рin

ni

2.10. КПД ременной передачи ηП = 0,96. Окончательно

64,296,071,0100060

5,1158443870

N кВт.

ПРИМЕР 3. Рассчитать транспортирующий цепной конвейер

периодического действия для трехпостовой линии ТО – 1 автомобилей ЗИЛ

– 431410. Расчетную схему конвейера принять в соответствии с рис.2.4.

Сила веса автомобиля 43000 Н.

3.1. Конвейер имеет две несущие цепи, перемещающие в направляющих,

расположенных по обе стороны осмотровой канавы. Предварительное

тяговое усилие на перемещение автомобиля без учета веса цепи (2.1)

,ПAПт GNF

где φ – коэффициент трения качения стальных колес малого диаметра по

стальным направляющим. Поскольку в направляющих всегда имеются

грязевые отложения, в данном примере φ = 0,05;

φП = 0,75 – коэффициент одновременности передачи тягового усилия.

4837075,005,0430003 mF Н.

3.2. Предварительный размер цепи выбирается конструктивно. Обычно для

транспортирующих (несущих) цепных конвейеров берутся втулочно-

колесные цепи. Так как в широко распространенных справочниках нет

втулочно-колесных цепей, для расчета можно взять цепь роликовую

пластинчатую М 224 по ГОСТ 588 – 74. Такая цепь имеет наибольшую

ширину 98 мм, при разрушающей нагрузке параметрами в качестве

направляющих можно использовать швеллер № 12 по ГОСТ 8240 – 72 (рис.

5).

3.3. Длина линии обслуживания (2.12)

4837075,005,0130003 ЛL Н.

3.4. Длина одной цепи, движущейся по направляющим в верхней и нижней

частях конвейера (2.13).

46232 ЦL м.

Сила веса цепи 39498,976,846 ЦG Н.

3.5. Сила трения цепи в направляющих (2.15)

19705,03949 ЦF Н.

3.6. Статическая тяговая нагрузка на цепь

50341974837 ЦтСТ РРР Н.

3.7. Диаметр начальной окружности звездочки (2.16) при числе зубьев Z =

6

8,06

180sin/4,00

D м.

2

1

а)3

б)

5

4

Рис.5. Конструкции направляющих:

а) конвейер цепной транспортирующий; б) конвейер несущий

пластинчатый;

1 – швеллер; 2 – цепь; 3 – траверса; 4 – пластина; 5 - тележка

60

800

50

55

1000900 12001100

МХ

70

65

N, кВт

NХ

NМ

600

550

500

М, Нм

700

650

n , об/минр

Рис. 6. Результаты расчета параметров нагружателя

3.8. При расчете приведенной массы по формуле (2.22) следует учитывать

массу автомобилей, транспортируемых одной цепью. Для двухцепного

конвейера

64502

ДП тN

q кг,

где mД = 4300 кг – масса одного автомобиля. Тогда приведенная масса

М = 6450 + 1,5 ∙ 8,76 ∙ 54 = 7160 кг.

Здесь: длина цепи одной ветви конвейер, ,2 вLL Л где в = 4 м – длина

сбегов цепи.

3.9. Динамическая нагрузка на цепь (2.19), рассчитанная для скорости

конвейера 120 м/мин (0,2 м/с) составляет

11924,06

602,071602

2

ДИНР Н.

3.10. Полная нагрузка на цепь (2.21)

622411925034 РS Н.

С учетом коэффициента запаса прочности К = 5 – 6, максимальная

нагрузка на цепь составляет не более 6168 ∙ 6 = 37000 Н, что в 6 раз меньше

разрушающей нагрузки, т. е. цепь проходит по условию прочности.

3.11. Сопротивление тягового органа при огибании звездочек и вследствие

трения в подшипниках вала звездочек

18697,016224 ЗВW Н.

3.12. Расчетное усилие на выходном валу редуктора в период

установившегося движения двух цепей

1282121866224 УР Н.

3.13. Сила инерции, действующая дополнительно на тяговый орган в

период пуска конвейера (2.24)

381875,0/2,074602 инР Н.

3.14. Суммарное усилие на тяговом органе в период пуска (2.23)

16639381812821 пускР Н.

3.15. Мощность электродвигателя приводной станции в период

установившегося движения конвейера (2.26) при использовании червячного

редуктора и ременной передачи

56,396,075,01000

2,012821

УN кВт.

3.16. Мощность в период пуска (2.24)

62,496,075,01000

2,016639

пускN кВт.

Отношение ,5,130,156,3/62,4/ Упуск NN поэтому в конвейере можно

использовать асинхронный двигатель широкого применения, например,

серии 4А по ГОСТ 19523 – 74.

3.17. Частота вращения звездочки приводной станции (2.4)

77,48,014,3

12

n об/мин.

3.18. При использовании электродвигателя с частотой вращения вала nдв

=750 об/мин, суммарное передаточное число редуктора и ремонтной

передачи (2.3)

.15777,4

750i

ПРИМЕР 4. Выполнить расчет гайковерта инерционно-ударного действия

для гаек М16 × 1,5. При расчете использовать схему по рис. 3.1.

4.1. Основные параметры резьбового соединения (рис. 3.3.): наружный

диаметр резьбы болта d = 16 мм; шаг резьбы Р = 1,5 мм; диаметр впадин

резьбы болта d1 = 16 – 1,08 ∙1,5 = 14,38 мм; средний диаметр резьбы d2 =16 –

0,54 ∙ 1,5 = 15,2 мм; высота гайки Н = 0,8 ∙ 14,38 = 11,5 мм; коэффициент

полноты резьбы К = 0,87; коэффициент неравномерности нагрузки по

винтам резьбы Кm = 0,6; допускаемое касательное напряжение среза

1923206,06,0 Т Н/мм2; средний диаметр опорной поверхности

гайки (3.3) Dср = (24 + 17)/2 = 20,5 мм.

4.2. Допускаемая осевая сила, действующая вдоль болта (3.6)

520006,087,05,1138,1414,3192 F Н.

С учетом коэффициента запаса прочности болта КF = 1,3 - 2,0; F = 52000/2

= 26000 Н.

4.3. Момент сил трения на опорном торце гайки (3.2)

400002/5,2015,026000 тТ Н∙мм.

4.4. Угол подъема резьбы

8,12,1514,3

5,1

2

arctg

d

Parctg

град.

4.5. Момент сил в резьбе (3.4)

410009,98,12,15260005,0 tgТР Н∙мм.

4.6. Момент заворачивания гайки

810004100040000 ртз ТТТ Н∙мм.

4.7. Диаметр вала ключа (3.7)

225016,0

810003

вd мм.

4.8. В соответствии с приведенными в табл. 3.1 рекомендациями

выбираются основные размеры кулачковой сцепной муфты:

321022 внd мм;

44222 нD мм;

4h мм; 45 град.

Средний диаметр кулачков 382/3244 D мм.

4.9. Наибольшая частота вращения, при которой допускается включение

муфты на ходу (3.8)

4023814,3

8,0601000

оn об/мин.

4.10. Угол закручивания вала ключа (3.13)

014,02214,3108

3216208100044

в рад.

4.11. Угол поворота маховика в процессе передачи момента на ключ

гайковерта (3.12)

168,012014,0 рад.

4.12. Замедление маховика (3.9 и 3.11)

.1

5269168,02

1

30

40214,32

2

с

4.13. Момент инерции маховика

3,155269

81000J Н ∙ мм ∙ с

2 = 1,53 ∙10

-2 кг ∙ м

2.

4.14. Пусть маховик изготовлен в виде стального кольца с наружным

радиусом r2 = 0,1 м и внутренним радиусом r1 = 0,06 м. Тогда масса

маховика (3.15)

78,406,01,0

1053,1222

2

т кг.

Ширина маховика (3.17)

03,0

108,706,01,014,3

78,4322

h м.

4.15. Энергия вращения маховика (3.9 3.18)

5,132/30

40214,31053,1

2

2

ВРW Дж.

4.16. Мощность, необходимая для разгона маховика (3.19) за время t=0,1 с

1351,0

5,13pN Вт.

4.17. Если маховик вращается в двух шарикоподшипниках и приводится во

вращение через ременную передачу, то мощность электродвигателя

гайковерта

35899,096,0

5,21352

двN Вт.

По каталогу – это Электродвигатель 4АА63В4У3 мощностью 0,37 кВт при

1500 об/мин.

4.18. Передаточное число ременной передачи:

.73,3402

1500pi

4.19. Для сравнения произведен расчет электромеханического гайковерта

непосредственного действия (рис.3.2) для заворачивания гайки М16х1,5.

Момент на наворачивание такой гайки 81000 Н∙мм (81Н∙м).

Передача такого момента может быть осуществлена червячным

редуктором РЧУ-63 с моментом на выходном валу 100 Н∙м, передаточным

числом 31,5, КПД 0,73; масса редуктора с чугунным корпусом 16,7 кг.

Мощность электродвигателя (3.21)

54,073,05,319740

150081

N кВт

По каталогу – это электродвигатель 4А71А4У3 мощностью 0,55 кВт.

Частота вращения тихоходного вала

7,465,31

1500вn об/мин

что соответствует условию 2 стр.65 настоящего пособия.

Вывод: Электромеханический гайковерт непосредственного действия

почти в 4 раза массивнее инерционно-ударного гайковерта, а мощность

электродвигателя больше почти в 2 раза.

ПРИМЕР 5. Произвести расчет винтового домкрата грузоподъемностью

50000 Н; максимальная высота подъема груза 0,4 м. Материал винта – сталь

45, 80СЖ Н/мм2. При расчете использовать схему по рис.4.1.

5.1. Внутренний диаметр винта домкрата (4.2)

7,338014,37,0

500004

вd мм=0,0337 м.

Резьба винта трапецеидальная по ГОСТ 9484-73.

Внутренний диаметр резьбы dв=0,033 м; средний диаметр dср=0,037 м;

наружный диаметр dн=0,049 м; шаг резьбы P=0,06 м.

5.2. Условие самоторможения винта .р р=5,5 град. По формуле (4.3)

95,20337,014,3

006,0

arctg град.

2,95‹5,5, т.е. условие выполняется.

5.3. Крутящий момент, прилагаемый к винту домкрата (4.4) при диаметре

подпятника dн=0,03 м. (рис.4.2.а)

5,1863

03,01,0500005,595,2

2

037,05000 tgМ КР Н∙м.

Усилие на рукоятке при ее длине R=0,6 м (4.5)

3106,0

5,186pP H.

5.5. Касательные напряжения в материале винта (4.6)

6

2109,25

033,02,0

5,186

кр Н/м

2 = 25,9 Н/мм

2

5.6 Приведенные напряжения (4.6)

1,959,25480 22 пр Н/мм2 =95,1∙10

6 Н/м

2.

Так как 61090 прпр Н/м2, расчет необходимо повторить, увеличив

диаметр винта. Однако поскольку прпр , в данном примере расчет

можно оставить.

5.7. Критическая сила (4.7)

7263764,0

033,005,010214,32

411

КРP Н

5.8. Запас устойчивости винта (4.8)

52,1450000

726376уn

Винт устойчив, так как nу›4.

5.9. Число витков бронзовой гайки (4.9)

.106,9

1013033,004,014,3

500004622

Z

5.10. Высота гайки (4.10)

Н=10∙0,006=0,06 м.

5.11. Полезная работа по поднятию груза за один оборот винта

An=50000∙0,006=300 Дж.

5.12. Работа, совершаемая рабочим за один оборот винта

A=2∙310∙3,14∙0,6=1168 Дж.

5.13. КПД домкрата

0025100

1168

300

ПРИМЕР 6. Произвести расчет двухстоечного электромеханического

подъемника для автомобиля КамАЗ-55102. Вес автомобиля -83104 Н;

ширина – 2,5 м; скорость подъема – 2 м/мин. В расчетах использовать схемы

действия сил по рис.4.4.

6.1. Нагрузка на один винт (4.11)

457072

1,183104

Q Н.

6.2. Длина плеча подхвата (4.12)

925,03,04

5,2CD м.

6.3. Расстояние между роликами

3,0323,0925,035,0 АК м.

6.4. Силы, действующие на ролик (4.13)

1409303,0

925,045707

ка RR Н.

6.5. Если ролик стальной и подвергнут объемной закалке, то

66 101820106508,28,2 тК Н/м2.

Приведенный модуль упругости Е=2∙1011

Н/м2.

При диаметре ролика d=0,06 м, распределенная нагрузка (4.15)

3

11

26

1022003,1102074,02

06,0101820

q Н/м.

6.6. Длина ролика (4.16)

064.0102200

1409303

l м.

6.7. Дополнительное усилие на винте за счет перекатывания роликов (4.17)

2818201,0140930 дQ Н.

6.8. Уточненное усилие на винте

5000048525281845707 УQ Н.

6.9. Расчет винта подъемника ведется аналогично расчету винта домкрата.

Вследствие совпадения нагрузок на винт в предыдущем и настоящем

примерах, согласно расчету в примере 5, 033,0вd м; 037,0срd м; 040,0нd

м; 006,0Р м. Верхняя опора винта проектируется в соответствие с рис.4.5.

Для опоры взять упорный подшипник N 8209 с диаметром дорожки тел

качения 059,0пd м. Статическая грузоподъемность подшипника 90500 Н.

6.10. Крутящий момент, прилагаемый к винту (4.19)

6,1352

059,001,0500005,595,2

2

037,050000 tgМ кр Н∙м.

6.11. Частота вращения винта (4.20)

333006,0

2п об/мин.

Если использовать двигатель с частотой вращения ротора 1000двп об/мин,

то передача крутящего момента от электродвигателя к винту может быть

осуществлена клиноременной передачей с передаточным числом

.3333

1000i

6.12. Мощность электродвигателя одной стойки (4.12)

49233096,0

33314,36,135

N Вт.

Расчетным параметрам удовлетворяет электродвигатель 4А132S6УЗ,

мощность 5,5 кВт.

ПРММЕР 7. Рассчитать реечный домкрат грузоподъемностью 10000 Н;

высота подъема 0,4 м. При расчете использовать схему по рис.4.6.

7.1. Диаметр делительной окружности реечной шестерни домкрата (4.22)

055,0

40sin5,0101820

15,1100001024,1

026

11

d м.

Здесь ;200 ;15,1мК 11102 Е Н/м2.

Рейка и шестерня подвергнуты объемной закалке, поэтому 66 101820106508,28,2 тк Н/м.

7.2. Ширина шестерни 014,025,0 dbш м.

Число зубьев принимается Z = 4.

Модуль зацепления 01375,04/055,0/ Zdт м 75,13 мм.

Стандартизированный модуль 14ст мм.

Уточненный диаметр делительной окружности шестерни (4.23) d = 144 =

56 мм = 0,056 м.

7.3. Момент, создаваемый грузом относительно оси шестерни (4.24)

2802

056,010000 М Н∙м.

7.4. Момент на вращающейся рукоятки привода (4.25)

202,0100 пМ Н∙м.

Здесь: длина плеча рукоятки R = 0,2 м; усилие на рукоятке Рр = 100 Н.

7.5. Общее передаточное число домкрата (4.26)

.5,178,020

280

оi

Для столь большого передаточного числа необходимо взять три зубчатые

пары.

Передаточное число каждой пары 3

321 .6,25,17 iii

Примечание. Если взять качающуюся рукоятку, то 1503005,0 пМ Н∙м, а

,3,28,0150/280 i т.е. можно ограничиться одной зубчатой парой.

7.6. Расстояние 1l и 2l определяется по формуле (4.27):

33,026,26,22

056,02,11 l м.

087,06,22

056,02,12 l м.

7.7. Толщина рейки 028,0014,022 шbb м.

7.8. Ширина рейки определяется решением уравнения (4.31).

Коэффициенты уравнения

;104,5

028,087,33,0

87,033,0201000066 40

21

21

tg

bll

lltgQа

;1043,1028,0/40000/4 6 bQК

.10100 6 С

Корень уравнения

.75,35

104,52

10100104,541043,11043,14

64266

1

Х

Ширина рейки 027,0/1 1 Хh м.

7.9. Критическая сила (4.33)

5737504,0

1059,410214,32

8112

крР Н.

7.10. Запас устойчивости рейки (4.35)

,43,5710000

573750уп

т.е. рейка устойчива.

ПРИМЕР 8. Рассчитать основные параметры гидравлического домкрата

грузоподъемностью 50000 Н. Основные обозначения размеров принять в

соответствии с рис.4.8.

8.1. Диаметр штока (4.37)

042,07,020200

01,050000

D м.

Здесь 01,0d м; 200рР Н; 025,0l м; 5,0R м; ;20/ lRи 7,0 .

Шток уплотняется резиновой манжетой с внутренним диаметром 45 мм.

Поэтому окончательно D = 0,045 м.

8.2. Давление рабочей жидкости (4.38)

6

2107,35

01,014,3

7,0202004

оР Н/м

2 = 35,7 МПа.

8.3. Производительность плунжерного насоса (4.39)

72

1052,695,030025,07,0604

01,014,3

V м

3/с.

8.4. Скорость подъема груза (4.40)

4

2

7

1074,4042,014,3

1052,64

пV м/с.

ПРИМЕР 9. Выполнить расчет одностоечного гидравлического

подъемника грузоподъемностью 50000 Н. Высота подъема 1,5 м; скорость

подъема 0,033 м/с. Давление, развиваемое насосом подъемника 0,8 МПа.

9.1. Диаметр плунжера (4.42)

285,098,0108,014,3

5000046

D м.

С учетом диаметра уплотнительной манжеты по ГОСТ 14896 – 74,

окончательно D = 0,280 м.

9.2. Емкость масляного бака (4.43)

45,04

5,45,1028,014,31 2

бV м3.

9.3. Производительность насоса (4.44)

32

109,27,04

033,0028,014,31

бV м

3/с.

9.4. Мощность электродвигателя

2320108,0109,2 63 N Вт = 2,32 кВт.

Мощность электродвигателя, подобранного по каталогу составляет 3,0

кВт.

ПРИМЕР 10. Рассчитать винтовой съемник по рис. 5.2. Диаметр стального

вала, на который насажен чугунный шкив, 0,04 м. Наружный диаметр шкива

0,15 м. Длина ступицы шкива 0,06 м. Наружный диаметр ступицы 0,07 м.

Посадка – Н7/n6.

10.1. Из табл. 5.1 выбираются коэффициенты С1 и С2. Так как

охватываемая деталь выполнена в виде вала, то d0 = d0/d = 0, а С1 = 0,7. Для

чугунного шкива d/D = 0,04/0,07 = 0,57, а С2 = 2,12.

10.2. Для обеспечения посадки Н7/n6 вал выполняется с допуском + 17…+

33 мкм, а отверстие – 0…+ 25 мкм. Номинальный натяг сопряжения

5,122

25

2

3317

d мкм.

10.3. Высоты микронеровностей сопрягаемых поверхностей Rz1 = Rz2 = 3,2

мкм. Тогда по формуле (5.3) расчетный натяг соединения

8,42,32,32,15,12 мкм.

10.4. Удельное давление на поверхности контакта (5.2)

6

1111

6

101,6

103,1

12,2

102,2

7,004,0

108,4

Р Н/м2.

10.5. Наибольшая осевая сила, необходимая для сборки или разборки

сопряжения (5.1) 36

3 106,406,004,0101,614,31,0 Р Н.

10.6. Внутренний диаметр винта съемника (4.2)

012,0106014,37,0

106,446

3

Вd м.

10.7. В винтах небольших съемников допускается использовать

метрическую резьбу. По ГОСТ 8724 – 81 рассчитанный внутренний диаметр

имеет резьба М 14 × 2 со средним диаметром dср = 12,7 мм и шагом резьбы Р

= 2 мм. Все метрические резьбы самотормозящиеся, поэтому проверка (4.3)

на самоторможение винта не производится.

10.8 Угол подъема резьбы (3.4)

87,27,1214,3

2

arctg град.

Угол трения в метрической резьбе φ = 9,9 град.

10.9. Момент сил в резьбе (3.4)

6,69,987,2107,12106,45,0 33 tgТ р Н∙м.

10.10. Момент трения на опорной поверхности пяти при условии

использования шарика (рис. 4.2, в) упирающегося в центровое отверстие

вала (рис. 4.2,г) ,3 ctgfRРМ cП

где 1,0f - коэффициент трения в контакте между пятой и винтом;

3103 сR м – радиус сферы (выбирается конструктивно);

60 град – угол при вершине, образующийся при засверловке

центрового отверстия.

Отсюда 8,0601031,0106,4 033 ctgМ П Н∙м.

10.11. Крутящий момент, прилагаемый к винту (4.4)

4,78,06,6 кМ Н∙м.

10.12. Исходя из условия удобства работы со съемником выбирается длина

рукоятки R = 0,15 м. Усилие на рукоятке (4.5)

3,4915,0

4,7рР Н ‹ 300 Н,

что допускается.

10.13. Приведенные напряжения (4.6)

6

2

2

2

2

3

1059012,02,0

4,74

012,014,3

4106,4

ПР Н/м

2.

Для большинства сталей, применяемых для изготовления винтов

61090 пр Н/м2, т.е. в данном случае условие прочности соблюдается.

10.14. Критическая сила (4.7) при длине винта, равной удвоенной длине

ступицы шкива

3

2

4112

1014112,0

012,005,010214,3

КРР Н.

10.15. Запас устойчивости винта (4.8)

,46,30106,4

101413

3

уп

т.е. винт устойчив.

10.16. Число витков стальной гайки съемника (4.9)

3,9

1012012,0014,014,3

106,44622

3

Z витка.

Округленно Z = 10 витков.

10.17. Высота гайки (4.10) 33 102010210 Н м.

10.18. Толщина траверсы (рис. 5.2) равна высоте гайки. Длина траверсы

выбирается из соотношения 310225,015,05,13,1 шТ DL м.

где Dш – наружный диаметр шкива.

Ширина траверсы 33 1028141022 нТ dВ м.

Студентами могут быть выбраны иные размеры траверсы.

10.19. Центры пальцев, на которых поворачиваются лапки съемника,

расположены друг от друга на расстоянии 31018 l м. В силу

симметричности конструкции съемника момент, изгибающий траверсу

7,204

1018106,4

22

33

3

lР

М И Н∙м.

10.20. Условие прочности траверсы ,/ ИИмакс WМ

где 6/2НвW - момент сопротивления сечения при изгибе.

Здесь: 333 101410141028 НТ dВв м.

Отсюда

6

2331022

10201014

67,20

макс Н/м

2,

что допускается.

10.21. Лапки съемника работают на растяжение. На каждую лапку

действует сила 33

3 103,22/106,42/ РР Н. Если лапки изготовлены из

малоуглеродистой стали, имеющей 610250 Т Н, то при условии

трехкратного запаса прочности (К3 = 3), площадь поперечного сечения

одной лапки

6

6

3

3 103810180

3103.2

T

PKF

м

2.

10.22. Пальцы лапок работают на срез и смятие. Условие прочности по

напряжениям среза

id

P

n

2

4,

где dn – диаметр среза;

i – число плоскостей среза.

В нашем случае i=2; =0,4 Т =0,4∙240∙106=96∙10

6 Н/м

2.

Отсюда

3

6

3

1095,114,310962

103,24

2

4

Pd м.

Условие прочности на смятие

смсмd

P

,

где - наименьшая длина пальца, подверженная смятию.

Для рассчитываемого случая ,103,93/283/ 3 мВВ ЛТ

где ВЛ – ширина лапки в месте крепления к траверсе.

66 10200102508,08,0 Тсм Н/м2.

Тогда

3

36

3

210,1103,910200

103,2

см

Pd м. Окончательно 31095,1 d м.

10.23. Захватывающие концы лапок необходимо рассчитать на изгиб от

нагрузки Р. Для удобства работы со съемником примем, что длина

захватывающего конца 31010 kl м. Максимальный изгибающий момент

231010103,2 33

kД lPМ Н∙м.

Ширина лапки по п. 10.22, ВЛ=9,3∙10-3

.

Из условия прочности на изгиб (см.п.10.21) наименьшая толщина лапки

3

63108,12

1090103,9

2366

cмЛ

Л

ЛВ

Мh

м.

При этом площадь поперечного сечения лапки 610119 ЛЛ hВ м

2 › F.

10.24. С учетом комплексного нагружения лапки должно соблюдаться

условие (4.28)

W

М

F

Р Л

Ир ,

где ;ЛЛ hВF ;6

2

ЛЛ hВW 610100 Н/м

2. Отсюда

6

23333

3

106,90108,12103,9

623

108,12108,9

103,2

Н/м

2 ‹ ,

что допускается.

ПРИМЕР 11. Определить основные параметры стенда проверки мощности

и нагружателя стенда. Автомобиль ЗИЛ-431410. Сила веса, приходящаяся на

задние колеса – 21360 Н. Максимальная мощность, развиваемая двигателем

автомобиля, 110 кВт при 3200 об/мин. Радиус качения колеса 0,49 м,

передаточное число главной передачи 6,32. Наружная и внутренние калеи,

соответственно 2,34 и 1,24 м. При расчете использовать схему стенда по

рис.6.2 с исключенной инерционной массой.

11.1. Длина ролика стенда (6.1)

65,01,02

24,134,2

pl м.

11.2 Расстояние между роликами (6.2)

14,11,024,1 b м.

11.3. Для обеспечения устойчивого положения автомобиля на стенде угол

α=300 (рис.6.4). Радиус ролика стенда принят 0,159 м. Тогда расстояние

между осями роликов (6.7)

65,030sin159,049,02 0 L м.

11.4. Так как α=300 › 27

0, стенд оборудуется выталкивателем колес. Ход

подъемника выталкивателя (6.8)

112,0025,030cos149,0159,0 0 Н м.

11.5. Выталкиватель конструктивно объединен с тормозом, блокирующим

ролики в момент выезда автомобиля.

Для уменьшения силы на штоке выталкивателя колодки расположены под

углом 45 град. к вертикальной оси. В качестве тормозных накладок

используется фрикционный материал, обеспечивающий коэффициент

трения 0,32. Отсюда, по формуле (6.10)

717562,0232,0

5,030cos21360 0

F мм

2.

Площадь получилась довольно большой, поэтому в стенде целесообразно

тормоз роликов выполнить в виде стопора (рис.6.6, б). В этом случае усилие

на штоке выталкивателя

106802

21360

2

3 G

Р Н.

11.7. Параметры нагружателя стенда определены решением уравнения

мощностного баланса (6.14). Расчет составляющих баланса произведен с

использованием выражений (6.15)-(6.22).

Результаты расчета сведены в таблицу.

Таблица

Результаты расчета параметров нагружателя

Наименование

параметра

Значение параметра при скорости, км/ч

50 60 70 80

nдв, об/мин 1708 2050 2392 2734

Nе, кВт 73 87 97 105

в 0,917 0,891 0,863 0,83

Nео, кВт 6 9,4 13,3 18

Nf, кВт 8,7 10,5 12,2 14

Np, об/мин 833 999 1166 1333

Nст, кВт 2,7 3,1 3,4 3,8

т 0,916 0,914 0,913 0,912

Nтр, кВт 5,6 6,6 7,3 7,7

Nх, кВт 50 57,4 60,8 61,5

Nи, кВт 60 68,9 73 73,8

Мх, Н∙м 683 654 597 536

Графическая интерпретация результатов расчета представлена на рис.6. Из

анализа таблицы и рисунка следует, что длительно поглощаемая мощность

тормоза должна быть не менее 73,8 кВт. Максимальная частота вращения

ротора – 1333 об/мин. Наибольший тормозной момент – 683 Н∙м при 833

об/мин.

ПРИМЕР 12. Рассчитать основные параметры инерционного стенда

проверки мощности. Исходные данные по примеру 11. При расчете

использовать схему стенда по рис.6.2 с исключенным нагружателем.

12.1. Основные геометрические размеры стенда определяются аналогично

примеру 11. Следовательно, lp=0,65 м; Rp =0,159 м; L=0,65 м; b=1,14 м.

12.2. 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 примере 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).

12.3. Момент инерции ролика, изготовленного из трубы (6.30)

34,1

2

108,765,0012,0025,014,3 322

21

рJ кг∙м

2.

12.4. Требуемый момент инерции инерционной массы определен по

формуле (6.28).

Если масса закреплена на одном валу с роликом

3,1046,1246124,0

025,0434,14300025,01 22

мJ кг∙м

2.

Если ролики соединены с массой ускоряющей передачей

4,93,1043,0 2, мJ кг∙м2.

12.5. Ширина набора дисков инерционной массы (6.32)

04,1108,73,014,3

3,104234

мl м.

093,0108,73,014,3

4,9234

,

мl м.

Очевидно, второй вариант конструкции стенда, когда ролик соединен с

массой ускоряющей передачей, более предпочтителен.

12.6.Средняя мощность, подводимая к инерционной массе при разгоне

автомобиля в интервале скоростей 50…60 км/ч определяется решением

уравнением мощностного баланса (6.14) в двух точках внешней скоростной

характеристики – для скоростей 50 и 60 км/ч. В данном примере расчетные

значения мощностей взяты из таблицы примера 11. Тогда, согласно (6.39)

7,532

4,570,50

N кВт.

12.7. Суммарный момент инерции вращающихся масс стенда,

приведенный к оси роликов

9,11434,1424,0

025,046,12

3,0

4,9212

2

1

2,

,

pp

к

рkк

рм

мр JZ

R

RZJ

i

JJ кг∙м

2.

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

Zр – число вращающихся роликов стенда.

12.8. Время разгона автомобиля на стенде (6.37)

66,3

159,07,531026

50609,11423

2

2

t с.

12.9. Максимально допустимое время разгона при снижении мощности

двигателя на 15% (6.38)

31,466,315,1 мt с.

ПРИМЕР 13. Рассчитать основные параметры инерционного стенда

проверки тормозов. Исходные данные по примеру 11. При расчете

использовать схему стенда по рис.6.8.

13.1. Основные геометрические размеры стенда определяются аналогично

примеру 11. Следовательно, 65,0рl м; 159,0рR м; 65,0l м; 14,1b м.

13.2 Дополнительные исходные данные, подбираемые с использованием

справочных материалов: массы, приходящиеся на здание и передние колеса

автомобиля соответственно, М3 = 2180 кг, Мn = 2120 кг; коэффициенты

сцепления шин с роликами и с дорогой, соответственно, 56,0 , 6,0д ;

радиус колеса автомобиля Rк = 0,49 м; момент инерции колеса Jк1 = 12,6

кг∙м2; максимальный момент, развиваемый двигателем автомобиля 402двМ

Н∙м; передаточное число главной передачи автомобиля .32,60 i

13.3. Моменты инерции вращающихся масс одного блока роликов стенда

(6.46)

39,2324,0

025,06,12

6,02

025,056,02120

пJ кг∙м

2.

39,2324,0

025,06,122

6,02

025,056,02180

пJ кг∙м

2.

Так как 3JJ n , за основу для дальнейших расчетов принять 39,23пJ

кг∙м2.

13.4. По результатам расчетов в предыдущем примере, момент инерции

одного пустотелого ролика 34,11 рJ кг∙м2. Пусть ролики соединены с

инерционной массой ускоряющей передачей .5,0рмi Тогда инерционная

масса должна иметь момент инерции

17,55,034,1239,23 2 мJ кг∙м2.

13.5.Если масса изготовлена из стали в виде набора дисков радиусом

3,0мR м, то ширина набора дисков (6.32)

052,0108,73,014,3

17,5234

мl м.

13.6. Передаточное число передачи, связывающей ролики и

электродвигатель (6.49) при максимальной линейной скорости автомобиля

45 км/ч

.0,24565,2

159,01500

рэi

13.7. Сила веса, приходящаяся на одно колесо

103882

8,92120

2

gMG n

k Н.

13.8. Пусковой момент электродвигателя эпМ стенда определяется по

формуле (6.52) с использованием следующих исходных данных: ;300

;/4,123600/45000;2;15,00,2;1;098,0;1;03,0 смVZiiiZZf ррмрэмэтрэkp

.88,0тр

1159,0

5,122

98,024,02

025,016,12

98,02

234,11117,5

98,00,2

159,0103,0

30cos

1038822

2

0эпМ

38898,0249,088,0

159,032,640225,0

Н∙м.

13.9. Мощность электродвигателя (6.53)

8,492,19740

1500388

N кВт.

По справочнику – это двигатель 4А225МЧУ3 мощностью 55 кВт.

ПРИМЕР 14. Выполнить расчет основных параметров силового стенда

проверки тормозов автомобиля ЗИЛ – 431410. Сила веса, приходящаяся на 1

колесо автомобиля – 10680 Н. Линейная скорость вращения роликов стенда 4

км/ч. Электродвигатель стенда с частотой вращения ротора 750 об/мин. При

расчете использовать схему стенда по рис.6.9.

14.1. Основные геометрические размеры стенда определяются аналогично

примеру 11. Следовательно, Lр = 0,65 м; Rр = 0,159 м; l = 0,65 м; b = 1,14 м.

14.2. Передаточное число редуктора (6.54)

.23,114

159,0750377,0

рi

Предварительно берется червячный редуктор РЧУ – 160 – 10 с передаточным

числом 10 и КПД – 0,90.

14.3. Мощность электродвигателя (6.56)

9,9109,09740

750159,003,056,0

30cos

106800

N кВт.

По справочнику это двигатель 4А160М8У3 мощностью 11 кВт.

14.4. Уточненная линейная скорость роликов

5,410

159,0750377,0

V км/ч, что допускается.

Окончательно берется редуктор РЧУ – 160 – 10.

Приложение 3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Контрольные вопросы настоящего приложения позволяют оценить

уровень остаточных знаний студентов. Могут быть использованы в процессе

самостоятельной подготовки к экзаменам, зачетам и защитам курсовых

работ, а также преподавателями при проведении рубежных контрольных

мероприятий.

1.Установки для мойки автомобилей

1.1. Какие процессы происходят при мойке автомобилей горячей водой?

1.2. Как изменяется поверхностное натяжение воды при добавлении в нее

синтетических моющих средств?

1.3. Из каких систем состоит механизированная моечная установка?

1.4. Какой тип моечной установки обеспечивает наилучшее качество

мойки при минимальном расходе воды?

1.5. Для мойки каких автомобилей используются преимущественно

струйные установки?

1.6. Для мойки каких автомобилей используются преимущественно

щеточные установки?

1.7. Какой недостаток обеспечивает наибольший расход воды и

наибольшую скорость истечения воды при одинаковом давлении и диаметре

сопла?

1.8. Из какого материала обычно изготавливают нити ротационных щеток?

1.9. Какой тип насоса, используемого в моечных установках, имеет самый

высокий КПД?

1.10. Какие типы гидрантов струйных установок обеспечивают наилучшее

качество мойки при одновременном уменьшении расхода воды?

1.11. Какое условие должно выполняться для удаления загрязнений струей

воды?

1.12. Какой диаметр насадков в струйной установке обычно используют на

практике?

1.13. Какой участок струи является рабочим в струйных и струйно–

щеточных установках?

1.14. Как изменяется плотность жидкости в струе по мере ее удаления от

насадка?

1.15. Как происходит процесс мойки в зоне пограничного слоя после

встречи струи с омываемой поверхностью?

1.16. В момент встречи струи с поверхностью наиболее активное

разрушение загрязнений производится в зоне радиусом R0. Каким должно

быть взаимное перекрытие соседних зон для достижения качественной

мойки?

1.17. Какое из устройств – колено, задвижка, сетка или всасывающий

клапан – создает наибольшее местное гидравлическое сопротивление?

1.18. В процессе гидравлического расчета насосной установки получили

при транзитном расходе жидкости следующие значения потерь: 1 участок –

0,5 МПа; 2 участок – 1 МПа; 3 участок – 1,5 МПа; 4 участок – 1,0 МПа.

Определить суммарные потери давления.

1.19. Моющий узел установки имеет три одинаковых моющих рамки.

Гидравлические потери в одной рамке 0,1 МПа. Чему равны потери во всем

моющем узле?

1.20. Необходимое давление на выходе из распылителя моечной установки

1,0 МПа. Потери давления в трубопроводах установки 0,5 МПа.

Распылитель находится над уровнем воды в заборном колодце на высоте 4,9

м. Какое давление должен развивать насос установки?

1.21. С какой частотой обычно вращаются ротационные щетки моечной

установки?

1.22. Как зависит мощность на привод ротационной щетки моечной

установки от частоты вращения щетки?

1.23. Моечная установка имеет замкнутую систему оборотного

водоснабжения, т.е. вода очищается в очистных сооружениях и

используется многократно. Есть ли необходимость добавления воды в этом

случае?

1.24. Какое количество нефтепродуктов может содержаться в сточных

водах после мойки грузовых автомобилей?

1.25. По какому принципу действует гидроциклон очистных сооружений

моечной установки?

2. Конвейеры

2.1. На линиях каких видов технического обслуживания автомобилей

используются конвейеры?

2.2. Тросовый конвейер имеет натяжную станцию, обеспечивающую

усилие натяжения F0. Число постов на линии обслуживания N. Усилие на

перемещение одного автомобиля F0. Какое максимальное усилие действует

на трос?

2.3. В тросовом тянущем конвейере диаметр троса dТ. Чему равен диаметр

барабана приводной станции?

2.4. Масса автомобиля М, коэффициент сопротивления качению колес на

поверхности пола f. Чему равно усилие на перекатывание автомобиля?

2.5. Имеется два тянущих конвейера – тросовый и цепной, с одинаковым

числом постов и одинаковой скоростью перемещения одномарочных

автомобилей. В каком из этих конвейеров необходимо использовать более

мощный привод?

2.6. Следует ли при расчете цепного несущего конвейера учитывать наряду

с массой транспортируемых автомобилей и массу цепи?

2.7. Что является причиной возникновения динамических нагрузок,

действующих на цепи тянущих, несущих и пластинчатых конвейеров?

2.8. Как зависит величина динамической нагрузки на ведущую цепь

конвейера от окружной скорости звездочки?

2.9. В момент пуска конвейера на тяговый орган (трос или цепь) создается

дополнительная нагрузка от сил инерции. Как определить эту силу?

3.Гайковерты

3.1. Как в гайковерте инерционно – ударного действия крутящий момент

зависит от выбега маховика?

3.2. Как рассчитать момент, необходимый для отворачивания гайки

данного размера, если Тр – момент сил трения в резьбе; Тm – момент сил

трения на опорном торце гайки?

3.3. Величина ударного импульса на ключе гайковерта зависит от энергии

вращения маховика, пропорциональной квадрату его угловой скорости.

Однако при проектировании гайковерта частоту вращения маховика

ограничивают. Чем это обусловлено?

3.4. В чем принципиальное отличие инерционно – ударного гайковерта от

гайковерта непосредственного действия?

3.5. Какой ряд частот вращения роторов имеют асинхронные

электродвигатели широкого применения?

4. Домкраты и подъемники

4.1. Какой КПД имеют винтовые домкраты с самотормозящимися

винтами?

4.2. Какие материалы используются для изготовления гаек винтовых

домкратов?

4.3. Какой минимальный запас устойчивости допускается при

проектировании домкратов, подъемников, съемников и реек домкратов?

4.4. Какое максимальное усилие допускается на качающейся рукоятке

домкрата?

4.5. Как определить мощность электродвигателя одностоечного винтового

подъемника, если М – момент, прилагаемый к винту; n – частота вращения

винта; - КПД трансмиссии?

4.6. Какое число зубьев шестерни принимается, как правило, при

проектировании реечных домкратов?

4.7. Шестерня реечного домкрата с диаметром делительной окружности d

имеет Z зубьев. Чему равен модуль зацепления?

4.8. В гидравлическом домкрате d – диаметр плунжера; D – диаметр штока;

Р- давление, создаваемое плунжером; - КПД домкрата. Определить

грузоподъемность домкрата?

4.9. Какой КПД имеют гидравлические подъемники?

4.10. Грузоподъемность гидравлического подъемника Q. Диаметр

плунжера D. КПД подъемника . Рассчитать давление, развиваемое насосом

подъемника.

4.11. Одноплунжерные гидравлические подъемники изготавливаются так,

чтобы плунжер имел возможность поворота вокруг вертикальной оси

подъемника. Для чего это делается?

4.12. Определить скорость подъема груза винтовым электромеханическим

подъемником, если Р – шаг резьбы винта; n – частота вращения винта.

5. Съемники

5.1. Пояснить принцип действия рычажного съемника?

5.2. Какие детали составляют основу конструкции винтового съемника?

5.3. Как подразделяются съемники по способу закрепления на

демонтируемой детали?

5.4. Чем отличаются раздвижные съемники от съемников с постоянным

разводом?

5.5. Какие варианты съемников могут быть использованы для выпрессовки

втулки из глухого отверстия?

5.6. Как зависит удельное давление на поверхности контакта двух

сопрягаемых деталей от величины расчетного натяга?

5.7. Зависят ли удельные давления на поверхности контакта от модулей

упругости материалов охватывающей деталей?

5.8. Как зависят расчетный натяг соединения от высоты микронеровностей

сопрягаемых поверхностей?

5.9. Как соотносятся усилия запрессовки и выпрессовки деталей?

5.10. Как рассчитывается траверса винтового съемника?

5.11. Как рассчитываются лапки винтового съемника?

5.12. Какие типы резьб используются в винтовых съемниках?

6. Роликовые стенды для диагностирования автомобилей

6.1. Почему в стендах проверки мощности автомобилей беговые ролики не

делают диаметром менее 240 мм?

6.2. При соблюдении какого условия автомобиль устойчив в процессе его

испытания на роликовом стенде?

6.3. Наружная колея автомобиля Вн. Внутренняя колея Вв. Какой должна

быть длина роликов стенда?

6.4. Какие составляющие входят в уравнение мощностного баланса при

движении автомобиля с установившейся скоростью по роликам стенда?

6.5. Определить частоту вращения вала двигателя автомобиля, если

частота вращения роликов стенда np, радиус колеса rk, главной передачи i0,

передаточное число коробки перемены передач iк.

6.6. Какие показатели степени крутизны характеристики имеют

гидравлический и электрический тормоза?

6.7. Кинетическая энергия, запасаемая вращающимися частями стенда и

автомобиля при его испытаниях на стенде Ев. Кинетическая энергия ,

запасаемая автомобилем при движении по дороге Ед. Какое условие должно

выполняться при расчете инерционных масс стенда?

6.8. Передаточное отношение между роликом и инерционной массой iрм.

Момент инерции массы Iм. Чему равен момент инерции массы, приведенный

к оси ролика?

6.9. Почему инерционные массы стенда не изготавливают радиусом более

0,3 м?

6.10. Как зависит время разгона автомобиля на стенде от мощностных

показателей двигателя автомобиля?

6.11. Какие существуют стенды проверки тормозов автомобилей (принцип

действия и конструктивные особенности)?

6.12. Один автомобиль разгоняется на инерционном роликовом стенде от

40 до 60 км/ч за 10 сек., а второй, этой же марки на этом же стенде – за 20

сек. Двигатель какого автомобиля развивает большую мощность и во

сколько раз?

6.13. Массы автомобиля, приходящиеся на переднюю и заднюю оси,

соответственно, М1 и М2. М1› М2. Исходя из какой массы следует

рассчитывать момент инерции вращающихся масс стенда проверки

тормозов?

6.14. В каких пределах выбирается линейная скорость вращения роликов

силового стенда проверки тормозов?

6.15. С какой целью ведущий и ведомый ролики силового стенда проверки

тормозов соединяют цепной передачей?

6.16. Какое движение совершает система ролики силового стенда – колесо

автомобиля в момент блокировки колеса?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3 т. – М.:

Машиностроение, 1978.

2. Афанасиков Ю.И. Проектирование моечно-очистного оборудования

авторемонтных предприятий. – М.: Транспорт, 1987. -174 с.

3. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. Гидравлика, гидравлические

машины и гидравлические приводы: Учебник для машиностроительных

вузов. М.: Машиностроение, 1982. -423 с.

4. Васильев В.И. Основы проектирования технологического оборудования

автотранспортных предприятий: Учебное пособие. – Курган: Курганский

машиностроительный институт, 1992. 87 с.

5. Говорущенко Н.Я. Диагностика технического состояния автомобилей. –

М.: Транспорт, 1970. – 256 с.

6. Завьялов С.Н. Мойка автомобилей. – М.: Транспорт, 1984. -267 с.

7. Иванов М.Н. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1991. – 383 с.

8. Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам. – М.: Энергия,

1974. – 473 с.

9. Крамаренко Г.В. Техническая эксплуатация автомобилей. – М.:

Транспорт, 1983. – 488 с.

10. Кухлинг Х. Справочник по физике. – М.: Мир, 1982. -520 с.

11.Техническая эксплуатация автомобилей. – 4-е издание / Под ред.

Кузнецова Е.С. – М.: Наука, 2001. -413 с.

12. Методика расчета оборудования для диагностики тормозной системы

подвижного состава автомобильного транспорта. Серия «Техническое

обслуживание и ремонт автомобилей». Экспресс – информация. – ЦБНТИ,

1976. – 41 с.

13. Новиков М.П. Основы конструирования сборочных приспособлений. –

М.: Машиностроение, 1953. -344 с.

14. Поляков М.П. Гидравлический расчет установки для мойки

автомобилей и автогрейдеров: Учебное пособие. – Саратов: Саратовский

политехнический институт, 1975. – 87 с.

15. Прокопьев В.Н., Кудрин А.И. Методические указания к лабораторным

работам по курсу ТЭА. – Челябинск: ЧПИ, 1978. –Ч.1. – 50 с.

16. Сохрин П.П, Уланов А.Г. Проектирование приводов гаражного и

авторемонтного оборудования. – Челябинск: ЧТГУ, 1992. -90 с.

17. Таубер Б.А. Подъемно-транспортные машины.–М.: Экология, 1991. -

528 с.

18. Тельнов А.Ф., Козлов Ю.С., Кузнецов О.К. Моющие средства, их

использование в машиностроении и регенерации. – М.: Машиностроение,

1993. – 208 с.

19. Черепанов Л.Б. Основы проектирования элементов технологического

оборудования: Учебное пособие. – Пермь: Пермский государственный

технический университет, 2001. -58 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………….

...3

1. Установки для мойки автомобилей

1.1. Способы очистки загрязненных

поверхностей………………………...4

1.2. Типы моечных

установок…………………………………………….….5

1.3. Преимущества и недостатки отдельных типов

установок………..…...7

1.4. Насадки гидранты струйных

установок………………………………..9

1.5. Насосные станции моечных

установок…………………………..........11

1.6. Конструкции щеток моечных

установок…………………………...…17

1.7. Расчет гидрантов струйных

установок………………………………...19

1.8. Гидравлический расчет насосной

установки………………………….28

1.9. Особенности расчета струйно – щеточных и щеточных

установок…30

1.10. Очистные сооружения моечных

установок…………………………..34

1.11. Расчет очистных

сооружений……………………………………….…37

1.12. Последовательность расчета моечной

установки……………………39

2. Конвейеры

2.1. Назначение и общее устройство

конвейеров………………………….40

2.2. Расчет простейшего тянущего тросового

конвейера…………………46

2.3. Расчет цепных

конвейеров……………………………………………..49

2.4. Последовательность расчета

конвейеров……………………………..56

3. Гайковерты

3.1. Назначение и устройство

гайковертов………………………………...57

3.2. Расчет инерционно – ударного

гайковерта…………………………....59

3.3. Методики расчета

гайковертов……………………………………..….64

4. Домкраты и

подъемники……………………………………………………....66

4.1. Винтовой

домкрат………………………………………………………66

4.2. Винтовые электромеханические

подъемники……………………...…71

4.3. Реечный

домкрат………………………………………………………..77

4.4. Гидравлический

домкрат……………………………………………….81

4.5. Гидравлические

подъемники………………………………………..….84

5.

Съемники…………………………………………………………………….…88

5.1. Основные конструкции

съемников…………………………………….88

5.2. Силы в прессовых

соединениях……………………………………..…94

5.3. Расчет элементов винтового

съемника……………………………...…99

6. Роликовые стенды для диагностирования

автомобилей…………………..101

6.1. Проектирование стендов для проверки

мощности………………….101

6.2. Расчет основных параметров стендов для проверки

тормозов……..114

6.3. Методика расчета роликовых

стендов……………………………….121

Приложения

Приложение 1.

Задачи…………………………………………………………..122

1. Установки для мойки

автомобилей…………………………………….122

2.

Конвейеры………………………………………………………………..124

3.

Гайковерты……………………………………………………………….125

4. Домкраты и

подъемники………………………………………………...127

5.

Съемники………………………………………………………………....127

6. Роликовые стенды для диагностирование

автомобилей……………...128

Приложение 2. Примеры решения

задач………………………………………130

Пример

1……………………………………………………………………...130

Пример

2……………………………………………………………………...139

Пример

3……………………………………………………………………...141

Пример

4……………………………………………………………………...144

Пример

5……………………………………………………………………...146

Пример

6……………………………………………………………………...148

Пример

7……………………………………………………………………...150

Пример

8……………………………………………………………………...151

Пример

9……………………………………………………………………...152

Пример

10…………………………………………………………………….152

Пример

11…………………………………………………………………….156

Пример

12…………………………………………………………………….157

Пример

13…………………………………………………………………….159

Пример

14…………………………………………………………………….160

Приложение 3. Контрольные

вопросы………………………………………...161

1. Установки для мойки

автомобилей…………………………………….161

2.

Конвейеры……………………………………………………………….162

3.

Гайковерты……………………………………………………………….163

4. Домкраты и

подъемники………………………………………………...163

5.

Съемники…………………………………………………………………164

6. Роликовые стенды для диагностирование

автомобилей……………...164

Библиографический

список………………………………………………………166