Конструкторский раздел дипломной работы - Разработка тормозного стенда модели IW – 4

7 Разработка тормозного стенда модели IW – 4


7.1 Описание и принцип действия

Прототипом является стенд модели IW – 4, который предназначен для определения эффективности тормозных систем автомобилей массой в снаряженном состоянии до 13000 кг и шириной колеи 1100-1500 мм (рис. 7.1).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ:
Нагрузка на ось, т 13
Мощность электродвигателей 2х7,5кВ (2х9кВ)
Длина роликов, мм 1000
Диаметр роликов, мм 202
Расстояние между осями роликов, мм- 430
Скорость вращения роликов, км/час - 4

При заданном усилии на педали тормоза на стенде осуществляется контроль общей удельной тормозной силы и осевой неравномерности тормозных сил. Стенд обеспечивает диагностирование в автоматическом и неавтоматическом режимах измерения.
В комплект стенда входят: опорное устройство, пульт управления, выносной пульт, цифропечатающее устройство.
Максимальная производительность стенда при работе в автоматическом режиме - 20 авт/ч, в неавтоматическом режиме - 10 авт/ч.
Для обеспечения удобства съезда автомобиля с роликов стенда между ними установлен пневмоприемник.


1 - заземление; 2-рычаг; 3 - датчик силоизмерительной системы; 4 — клеммная коробка; 5 — мотор-редуктор; 6 — рама: 7 — крышка; 8 - опоры; 9 - пневмораспределителъ; 10— штуцер подсоединения подъемника 2-го блока; 11- трап; 12 — поддерживающий ролик; 13 - подъемник; 14 - ведущий ролик

Рисунок 7.1- Блок роликов стенда IW-4:

Ролики 12 и 14 стенда при установленном на них колесе автомобиля приводятся во вращение с постоянной скоростью от балансирно подвешенного мотор-редуктора 5. При затормаживании колеса возникающий реактивный момент передается на датчик силоизмерительной системы 3, выходной сигнал которого пропорционален тормозной силе на колесе. Сигнал с датчика усиливается и поступает на компараторы неравномерности и суммы и параллельно на цифровые приборы контроля тормозных сил.
Аналогично происходит испытание и другого колеса оси, установленного на рядом расположенном блоке роликов.
Передача движения от электродвигателя к роликам осуществляется через планетарный редуктор, который отбалансирован вместе с электродвигателем.

7.2 Расчет тормозного стенда и его узлов

Исходные данные:
Диаметр роликов, мм 202
Скорость вращения роликов, км/час - 4
Максимальная тормозная сила, Н - 5000

Требуемая мощность балансирного электродвигателя

,кВт (7.1)

где Ртмах – Максимальная тормозная сила, Н;
V – окружная скорость роликов, км/ч;
К - коэффициент, учитывающий возможность кратковременной
перегрузки электродвигателя, К = 1,25;
- КПД стенда, =0,75...0,85.

кВт

Требуемая частота вращения роликов стенда

,мин-1 (7.2)

где D- диаметр роликов, мм





Выбираем асинхронный двигатель по [7] для тормозного стенда из условия NЭ > NТР, nэ >n; и запишем его характеристики

Двигатель 4A160S8УЗ
N=7,5 кВт; nэ=730 мин-1

Определяем требуемое передаточное число мотор-редуктора

(7.3)


В моторе редукторе используем планетарный одноступенчатый редуктор (рис.7.2)










Рисунок 7.2-Схема планетарного редуктора

Планетарными называют передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями. Передача состоит из центрального колеса а с наружными зубьями, центрального колеса b с внутренними зубьями, водила h и сателлитов g. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т. е. совершают движение, подобное движению планет. Отсюда название — планетарные передачи. При неподвижном колесе b (рис. 7.2 б) движение может передаваться от а к h или от h к а.
Широкие кинематические возможности планетарной передачи являются одним из основных ее достоинств и позволяют использовать передачу как редуктор с постоянным передаточным отношением.
Расчёт планетарной передачи ведём при условии, что вращение передаётся от а к h при неподвижном b, тогда передаточное отношение по [8] равно:

(7.4)

Pa=7,5 кВт, n=730 мин-1, i=6,95
Принимаем число сателлитов С= 3 и определяем числа зубьев.
Выбираем zа = 21
Из формулы (7.4) выражаем число зубьев колеса b

Zь = (i—1) Zа = (6,95-1)21 =125.

Принимаем Za=125 по условию симметричного размещения сателлитов.
По условию соосности

Zg=(Zb-Za)/2 = (125-21)/2 =52

По условию соседства необходимо наличие зазора между сателлитами

(Za+Zg)Sin(/C)>(Zg+2) (7.5)


(21+52)sin( /3) > (52 + 2) или 63,2 >54,

т. е. условие соседства выполняется.

Действительное передаточное отношение

i=1+Zb/Za= 1+125/21 =6,952.

отличается от заданного не более допускаемых ±4%.


Определяем размеры колес пары а—g по контактной прочности [8]

(7.6)

Выбираем прямозубое зацепление. Назначаем сталь 40Х при средней твердости для колеса а НВ280, для сателлита g HB250.
В конструкции предусматриваем плавающим центральное колесо и по рекомен-дации принимаем Кс=1,15.
Для рассматриваемой пары в формуле (7.6)

u = Zg/Za = 52/2l =2,4; d1 =da; C = 3

Принимаем = 0,5 из условия

Определяем допускаемые контактные напряжения:
для материала сателлита, как менее прочного,

= 2НВ + 70 (7.7)

= 2250+ 70=570 МПа;
Sh= 1,1,

Далее, KНL=1 —длительно работающая передача
[ ] = 570/1,1 = 520 МПа.
По [8] (кривая V) Кн=1,02.

Т1 = Та = (30/) (Pа/na) = 307,5 103/3,14730 = 100 Нм

Подставляя в формулу (7.6)


мм
мм


Принимаем m=3
Уточняем:
мм;
dg=523=156 мм;
db=1253=375 мм


7.3 Расчет наиболее нагруженных элементов конструкции на прочность

 Выполняем проверочный расчет на усталость по контактным напряжениям —
при aw = а = 20о.
Окружная скорость

м/с (7.8)

По [8] назначаем 8-ю степень точности. Кнv= 1,12
Далее
Кн= КнvКн=1,021,2=1,22

По формуле
(7.9)

Мпа

Выполняем проверочный расчет по напряжениям изгиба [8]

(7.10)

Рассчитываем зубья сателлита, так как они подвергаются знакопеременным напряжениям.
По [8]

= 1,8 НВ = 1,8250 = 450 МПа.





Допускаемые напряжения изгиба [8]

(7.11)

где - коэффициент безопасности,
- коэффициент учитывающий влияние двухстороннего приложения нагруз
ки, - реверсивная нагрузка
коэффициент долговечности,
Тогда

Мпа

По [8] при х = 0, УFS=3,8; KF = 1,05; KFV = 1,38

далее, KF = 1,051,38= 1,45.


По [8]

H (7.12) 
 
По формуле (7.10)



Условие прочности соблюдается.


















7.4 Правила эксплуатации, техническое обслуживание и техника безопасности при работе на данном оборудовании

7.4.1 Общие положения

Приспособления, как любые механизмы, являются источником повышенной опасности для окружающих. Поэтому при проектировании необходимо обеспечить соблюдение ряда условий обеспечивающих удобную и безопасную работу при использовании приспособления.
Требования по технике безопасности заключаются в том, что бы при использовании приспособлений были созданы такие условия работы, которые исключили бы возникновения травм рабочих при заезде или съезде автомобиля, а так же во время её диагностики. Наружные элементы должны быть скруглены радиусами. Выступающие за габариты стенда элементы приспособления не должны мешать его работе и ограничивать доступ к органам управления.. Для исключения травмирования предусматривается специальные блокировочные устройства, не позволяющие включить привод зажима или других движущихся частей при нахождении в рабочей зоне рук рабочего.
Приспособление надёжно закреплено, сбалансировано, а значения допускаемой неуравновешенности и частоты вращения указаны в эксплуатационной документации.
Особое внимание надо уделять исключению возможностей съезда автомобиля вовремя диагностики из-за отказа силового привода, отключения электроэнергии. С этой целью применяются самотормозящие механизмы, предохранительные устройства, исключающие возвратное движение. В случае невозможности применения таких устройств следует защищать рабочую зону приспособления специальным экраном.
К работе на стенде допускаются лица, изучившие инструкцию по эксплуатации, прошедшие инструктаж по технике безопасности и ознакомленные с конструкцией тормозного стенда и его особенностями работы и эксплуатации.
До начала эксплуатации стенда потребитель должен провести полное техническое осведетельствование в соответствии с требованиями техники безопасности. В дальнейшем ежегодно должно проводиться полное переосвидетельствование стенда.
Работник обязан:
соблюдать требования соответствующих нормативных правовых актов Республики Беларусь по охране труда, Правил безопасной эксплуатации машин, оборудования и других средств производства, а также правил поведения на территории организации, в производственных, вспомогательных и бытовых помещениях;
выполнять нормы и обязательства по охране труда, предусмотренные коллективным договором, соглашением, трудовым договором и правилами внутреннего трудового распорядка;
проходить в установленном порядке предварительные и периодические медицинские осмотры, обучение, инструктаж и проверку знаний по вопросам охраны труда;
оказывать содействие и сотрудничать с нанимателем в деле обеспечения здоровых и безопасных условий труда, немедленно сообщать непосредственному руководителю о несчастном случае, происшедшем на производстве, а также о ситуациях, которые создают угрозу здоровью и жизни для него или окружающих людей.


7.4.2 ТО и ТР технологического оборудования. Виды технических воздействий

Любой механизм или устройство в составе производственно - технической базы АТП или СТОА представляет собой некоторую систему, или совокупность совместно действующих элементов-агрегатов, обеспечивающих выполнение ими заданной функции. Поэтому для каждой единицы технологического оборудования характерны известные закономерности, определяющие изменение ее технического состояния, в процессе эксплуатации, в том числе и понятие надежности.
Например, из-за дефектов в работе диагностического оборудования будут допущены к эксплуатации неисправные автомобили, что приведет к снижению безопасности их движения, уменьшению надежности агрегатов и узлов, перерасходу топлива, повышенному износу шин и т.п.
Эффективность использования технологического оборудования определяется его техническим состоянием, которое зависит от своевременного его обслуживания и ремонта. Это может быть достигнуто только путем внедрения системы ТО и ремонта, учитывающей работоспособность и долговечность образцов технологического оборудования в течение всего срока службы при соблюдении условий эксплуатации, установленных заводами-изготовителями. Система должна регламентировать объемы труда и периодичность работ, направленных на поддержание оборудования в исправном состоянии на достаточно высоком уровне, обеспечивать минимальные простои оборудования в ТО и ремонте и давать наибольший эффект при минимальных материальных и энергетических затратах.
ТО и ремонт оборудования, выполняемые в АТП, носят случайный характер, осуществляются без определенной периодичности и строгого соблюдения технологии. Это приводит к неудовлетворительному состоянию технологического оборудования, снижает качество и безопасность проведения работ по ТО и ТР автомобилей, обуславливает потребность в увеличении численности ремонтных рабочих и, в конечном итоге, отрицательно влияет на общие показатели производительности и рентабельности работы АТП,
Рекомендуемая к внедрению в АТП планово-предупредительная система ТО и ремонта технологического оборудования включает в себя следующие технические воздействия: каждосменное техническое обслуживание, профилактический ремонт, первый ремонт, второй ремонт. При этом все указанные виды технических воздействий являются плановыми и обязательными.
Каждосменное обслуживание (СО) включает работы по подготовке и использованию оборудования - обтирка, подключение к источнику питания, установка сборочных единиц, снятых после прошедшей смены, обеспечение необходимыми инструментами, приспособлениями, материалами, дозаправка смазочными материалами и рабочими жидкостями, проверка работоспособности и т. п.
Профилактический ремонт (ПР) включает комплекс операций ТО про-филактического назначения и ремонтные работы по устранению отдельных неисправностей оборудования: смазочно-очистительные и регулировочные работы; контроль технического состояния агрегатов и образца в целом в статическом состоянии и динамическом режиме; крепежные работы; наладка и юстировка диагностического оборудования.
Первый ремонт (P-I) включает работы, проводимые с разборкой и капитальным ремонтом отдельных узлов и механизмов оборудования, заменой некоторых деталей, углубленной проверкой технического состояния и регулировкой, устранением неисправностей, сборкой и испытанием оборудования.
Второй ремонт (Р-2) включает работы по капитальному ремонту всех основных агрегатов и частей оборудования, в том числе демонтажно-монтажные, слесарно-механические, сварочные, кузнечные, электротехнические и другие, и предназначен для полного восстановления надежности и работоспособности оборудования до уровня, установленного нормативно-техническими показателями нового оборудования.
Приведенная выше характеристика системы и видов технических воздействий имеет лишь приблизительный характер. Составление же конкретной системы обслуживания и ремонта однотипных групп и образцов оборудования требует индивидуального подхода.
На первом этапе составляют перечень оборудования, подлежащего включению в систему обслуживания и ремонта. Затем устанавливают перечень, характер, частоту повторяемости основных неисправностей и отказов, содержание и трудоемкость работ по их устранению. Далее разрабатывают состав системы ТО и ремонта, т.е. перечень и периодичность каждого вида технического воздействия.
С учетом представленных критериев и результатов обобщенной оценки оборудования и работ по его обслуживанию и ремонту разработана классификация всего перечня образцов технологического оборудования, при этом выделены три группы:
Первая группа: Оборудование, не сложное по устройству, восстановлению работоспособности. Не требуется никакой системы ТО и ремонта. При повреждении образца его заменяют новым или восстанавливают с помощью простейших средств и методов силами АТП. ТО не проводится или ограничивается рядом простейших операций.
Вторая группа: Оборудование средней сложности устройства и восстановления работоспособности; система ТО и ремонта для многих образцов может включать все ранее указанные виды ТО и ремонта. Вследствие принципиально различных конструкций содержание ТО и ремонтов также различное ТО, кроме ежедневных операций, включает систематическую проверку технического состояния привода, рабочих органов, герметичности трубопроводов и узлов, действия и показаний контрольных приборов, устройств и самописцев, регулировку узлов и механизмов, замену уплотнительных деталей, смазку отдельных частей. Ремонт заключается в замене изношенных деталей новыми, устранении неисправностей и отказов, проведении юстировочных работ и т.д.
Третья группа: Образцы оборудования большой сложности, состоящие из ряда различных агрегатов и систем, требующие для восстановления работоспособности выполнения специальных и точных работ. Система TO и ремонта включает поименованные ранее виды технических воздействий. ТО оборудования данной группы включает более расширенный комплекс подготовительных операций, выполняемых ежедневно, чем во второй группе, и ряд дополнительных работ по обслуживанию наиболее сложных механизмов и рабочих органов, передаточных устройств, систем управления и др. Ремонт, кроме перечисленных позиций по второй группе, может включать изготовление деталей с высокой точностью, устранение неисправностей и отказов электронных, сигнальных и измерительных систем, работы, связанные со сложными и точными настройками и отладками агрегатов, узлов и т. д.
Рассматриваемый в работе тормозной стенд можно отнести к третьей группе технологического оборудования и применимой к ней системе ТО и ремонта.
Поскольку в настоящее время для большинства образцов третьей группы недостаточно изучен вопрос по частоте возникновения отказов, неисправностей, поэтому наиболее приемлемыми на данный момент представляются рекомендации ГОСНИТИ, согласно которым периодичность ПР должна составлять раз в квартал, P-I – раз в полугодие.

Конструкторский раздел дипломной работы - Разработка тормозного стенда модели IW – 4. Выполнено качественно! Имеется чертежи, записка, приложение!