Техническое обслуживание грузовых автомобилей ЗАО «Держава–М»

Общим недостатком всех стендов является некачественное проведение демонтажа шин, высокая стоимость, а также, конкретно для условий работы грузовых автомобилей, где эксплуатируются грузовые автомобили с размером колёс 14,00-20,00, когда как все стенды рассчитаны на размер колёс не более 12,00-20. У всех стендов максимальное усилие на штоке 200 кН, тогда как для колёс с регулируемым давлением воздуха усилия, прижимающие борта шины к закраинам обода достигают больших значений 290-370 кН, в зависимости от размера шин.

 

3.2 Устройства стенда для демонтажа автомобильных шин.

Стенд состоит из рамы сварной конструкции, на котором устанавливаются гидроцилиндр, гидрораспределитель, бак масляный всё от трактора ТТ-4 и привод гидронасоса. Пуск гидронасоса осуществляется кнопкой.

 

3.3 Принцип работы стенда.

Установить на шток цилиндра насадку и застопорить её гайкой.

Прежде чем установить колесо на раму стенда, его надо подготовить. Подготовка колеса заключается в очистке его от грязи, а в зимнее время предварительно отогреть; снять с колеса замочные и бортовые кольца.

Установить колесо по центру упорного щита включить гидропривод стенда, изменив положение рукоятки управления гидрораспределителя, прижать посадку к ободу колеса и выпрессовать обод.

Изменить положение рукоятки, и придать штоку гидроцилиндра обратное движение, установить насадку в исходное положение, выключить электродвигатель гидропривода и убрать демонтированное колесо со стенда.

 

3.4 Расчёт гидроцилиндра.

Внутренний диаметр гидроцилиндра определяется в зависимости от направления действия рабочего усилия.

При работе штока на сжатие (вытаскивания) рабочая жидкость под давлением Р попадает в поршневую полость и создаёт на штоке усилие F; при этом в штоковой полости возникает сила сопротивления, вызванная противодействием

В этом случае диаметр гидроцилиндра:

 

где     заданное рабочее усилие, кН;

 рабочее давление на входе, МПа;

коэффициент мультипликации;

механический КПД,

−противодействие, возникающее вследствии вытеснения масла из полости гидроцилиндра до гидробака и равен сумме линейных и местных сопротивлений всех гидроаппаратов, установленной на сливной гидравлике. Предварительно принимаем

Для колёс с регулируемым давлением воздуха усилия, прижимающие борта шин к закраинам обода достигают больших значений (290-320 кН),

Для колеса размером 254r-508 усилие Рабочее давление для ориентировочных расчётов с учётом потерь в магистрали и в гидроаппаратах принимаем

Коэффициент мультипликации

 

где    диаметр поршня, мм;

диаметр штока, мм;

Для ориентировочных расчётов принимаем

Подставив числовые значения в формулу (3.1), получим:

 

Принимаем диаметр поршня

Диаметр штока гидроцилиндра:

 

Подставив принятые и полученные значения, получим:

 

Рабочее усилие на штоке цилиндра

 

Подставив числовые значения, получим:

 

Теоретический расход потребляемый гидроцилиндром:

 

где скорость движения поршня, м/с;

площадь поршня,

Принимаем скорость движения поршня 0,025 м/с,

Площадь поршня составит:

 

Подставив диаметр поршня цилиндра, получим:

 

Расход составит:

 

Подача насоса составит:

 

где объёмный КПД насоса, .

 

 

3.5 Расчет гидроцилиндра (домкрата).

Основными параметрами поршневого гидроцилиндра являются: диаметры поршня D и штока d, рабочее давление P, и ход поршня S.

Рассмотрим поршневой гидроцилиндр с односторонним штоком (рис. 3.1). По основным параметрам можно определить следующие зависимости:

соответственно площадь поршня в поршневой полости 1 и в штоковой полости 2:

 

 

 

 

 

соответственно усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении и втягивании:

 

.

 

 

 

где коэффициент, учитывающий потери на трение;

Скорости перемещения поршня v1 и v2 зависят от производительности подачи масла Q1 и Q 2 в полости, выбираем скорости v1 и v2  лежащие в интервале 0,05-0,1 м/с,

Рис. 3.1 Основные и расчетные параметры гидроцилиндра

Расчеты на прочность. Прочностными расчетами определяют толщину стенок цилиндра, толщину крышек (головок) цилиндра, диаметр штока, диаметр шпилек или болтов для крепления крышек.

В зависимости от соотношения наружного DН и внутреннего D диаметров цилиндры подразделяют на толстостенные и тонкостенные. Толстостенными называют цилиндры, у которых DН / D > 1,2, а тонкостенными - цилиндры, у которых DН / D 1,2.

Толщину стенки однослойного толстостенного цилиндра определяют по формуле:

 

 

где условное давление, равное (1,2…1,3)P, Па;

допускаемое напряжение на растяжение, (для чугуна , для высокопрочного чугуна , для стального литья (8…10), для легированной стали (15…18) 107, для бронзы );

коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), равный для чугуна 0, для стали 0,29; для алюминиевых сплавов 0,26…0,33; для латуни 0,35;

К определенной по формулам толщине стенки цилиндра прибавляется припуск на обработку материала. Для D = 30…180 мм, припуск принимают равным 0,5…1 мм;

Принимаем толщину стенки d=5мм.

Толщину крышки цилиндра определяют по формуле:

 

 

где диаметр крышки.

Вес колеса не более  100 кг, следовательно гидроцилиндр развивает достаточное усилие для его поднятия.

 

3.6 Гидравлический расчёт трубопроводов.

а) Расчёт диаметров

Сливной трубопровод

Расход через сливной трубопровод:

 

 

 

Подставив числовые значения в формулу (3.13), получим:

 

Диаметр трубопровода:

 

где скорость движения жидкости в сливном трубопроводе, ;

.

Принимаем диаметр трубопровода и выбираем трубу, :

 

Всасывающий трубопровод.

Исходные данные: расход

По результатам расчётов всасывающего трубопровода выбираем:

рукав IIл-20-18-У ГОСТ 6286-73 длиной 1200 мм,

Напорные трубопроводы.

Исходные данные: расход

Скорость движения жидкости ,

 

Выбираем трубопровод диаметром и принимаем рукав

рукав IIл-16-20-у ГОСТ 62.86-73 длиной 1200 мм,.

Действительная скорость движения жидкости сливного трубопровода:

 

 

Всасывающий трубопровод:

 

 

 

Напорный трубопровод:

 

б) расчёт гидравлических потерь

Гидравлические потери в гидравлике складываются из потерь на трение и потерь в местах сопротивлений , а также потери в гидроаппаратуре.

Потери давления на трение:

 

где  плотность жидкости для масла

коэффициент трения;

длина трубопровода, м;

диаметр трубопровода, м;

скорость движения жидкости, м/с.

Для определения коэффициента трения необходимо определить режим движения жидкости по числу Рейнольдса,

 

где  кинематическая вязкость масла, .

 

Если то коэффициент трения:

 

Потери в местных сопротивления:

 

где  сумма коэффициентов местного сопротивления.

Для сливного трубопровода приняты следующие виды местных сопротивлений:

-внезапное сужение (выход  из распределителя) ;

-внезапное расширение (вход  в гидробак) ;

-поворот трубы ;

Сумма коэффициентов =1,8834.

Для всасывающего трубопровода принимают следующие виды местных сопротивлений:

-внезапное сужение (выход из гидробака)

-внезапное расширение (вход  в насос)

-поворот 

-штуцера-переходники-два 

Сумма коэффициентов

Для напорного трубопровода принимают следующие местные сопротивления:

-штуцера-переходники-два 

-внезапное сужение 

-внезапное расширение 

-поворот плавный 

сумма коэффициентов

Таблица 3.1 Сводные данные по расчёту гидравлических потерь

Показатели	Сливной трубопровод	Всасывающий трубопровод	Напорный трубопровод
Количество, n	1	1	3
Длина одного трубопровода l, м	1,2	1,2	1,2
Диаметр трубопровода d, м	0,023	0,020	0,010
Число Рейнольдса,	2759,8	4227,3	5158
коэффициент трения	0,0436	0,03942	0,0373
Потери на трение Па	1564,5	5467,1	15771,75
Сумма коэффициентов местного сопротивления	1,8834	2,27	1,97
Потери на местные сопротивления	1351,7	5246,14	11109,8
Сумма сопротивлений на всех трубопроводах , Па	2916,24	10713,2	80643,75

 

Общие потери давления во всех трубопроводах стенда составили:

 

 

Потери давления в гидрораспределителе принимаем .

Итого потери давления в гидромеханизмах стенда:

 

.

в) выбор насоса

Давление, развиваемое насосом должно быть равно:

 

где давление, необходимое для привода штока гидроцилиндра, МПа;

потери в местных сопротивлениях, МПа;

потери на трение, МПа;

потери в гидроаппаратах, МПа.

 

где  Fзаданное усилие на штоке поршня, кН.

Подставив в формулу (3.22) числовые значения, получим:

 

Давление насоса:

 

Определим рабочий объём насоса, с учётом действительной частоты вращения вала насоса:

 

где необходимая подача насоса, ;

КПД насоса;

частота вращения вала насоса, ;

 .

Подставив в формулу (3.23) числовые значения полученные ранее, получим рабочий объём насоса:

 

 

По результатам расчёта выбираем насос НШ-32-3-л, рабочий объём 31,5 , подача-56 л/мин, номинальное давление 16 МПа, мощность привода 17 кВт.

Для привода насоса принимаем электродвигатель 4А-1323493, мощностью 7,5 кВт, при

 

3.7 Конструктивный расчёт элементов рамы стенда.

Наиболее напряженными элементами рамы стенда являются его основание. На основании при выталкивании колеса из покрышки, действует сила, избегающая основание и его растяжение (рис. 3.2).

 C F E E’

 

h

     

      A B D  D’

 750 

 

Рисунок 3.2 схема рамы стенда

Принимаем   и раму DEE’D’ за жёсткую систему, получим: сила F=315 кН действует в точке С через плечо СВ на основание BD и образует момент М. Определяем нагрузку для внецентрично растянутой конструкции. Внецентрично приложенную силу заменяем на центрально приложенную силу и момент М.

 

 

 

 

Строим эпюры изгибающего момента и растягивающей силы (рисунок 3.3).

      F

 F

 

 

 

F 

 

 

Рисунок 3.3 Эпюры изгибающего момента и силы растяжения

Определяем изгибающий момент по формуле:

 

 

Определяем растягивающее напряжение по формуле:

 

где   растягивающее напряжение, возникающее при действии силы F вдоль      конструкции;

изгибающее напряжение, возникающее от действия момента М;

предельно-допустимое напряжение на растяжение,;

 

 

где     площадь поперечного сечения профиля.

 

где   предельно допустимые нагрузки профиля на оси x;

Принимаем в основание рамы четыре швеллера №33.

где   .

 

 

Подставляя значения в формулу (3.25), получим:

 

Условие жёсткости конструкции выдержаны, так как 119,45МПа<125МПа, .

 

3.8 Технико-экономическая оценка конструкторской разработки стенда для демонтажа шин грузовых автомобилей.

Затраты на изготовление конструкции:

 

где     стоимость изготовления корпусных деталей рам, руб;

стоимость приготовления оригинальных деталей, руб;

цена покупных деталей, руб;

полная зарплата производственных рабочих, занятых на сборке стенда с начислениями, руб;

общепроизводственные расходы, руб.

Стоимость изготовления корпусных деталей:

 

где    масса материала (по чертежам), кг,

Средняя стоимость 1 кг готовых деталей, руб.

 

Затраты на изготовление оригинальных деталей:

 

где    заработная плата производственных рабочих, руб;

стоимость материала заготовки, руб.

Полная заработная плата:

 

где    основная заработная плата производственных рабочих, руб;

дополнительная заработная плата, руб;

начисления по социальному страхованию, руб.

 

Основная заработная плата:

 

где    средняя трудоёмкость изготовления,

средняя часовая тарифная ставка рабочих, руб,

коэффициент, учитывающий доплаты, .

 

Дополнительная заработная плата в размере 10% от основной:

 

 

Начисления по социальному страхованию:

 

где    отчисления на социальные страхования, %;

 

Подставив в формулу (3.36) полученные значения, получим:

 

Стоимость материала заготовок для изготовления оригинальных деталей:

 

где    цена килограмма заготовок, руб,

масса заготовок,

 

 

Цену покупных деталей, изделий, агрегатов берём по прейскуранту.

цена гидрораспределителя - остаточная стоимость – 120 руб.

цена гидроцилиндра  – 98,0 руб;

цена бака – 30 руб;

цена рукавов  – 225 руб;

цена электродвигателя с муфтой – 750 руб.

 

 

Полная заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке конструкций составит:

 

где     основная заработная плата производственных рабочих, руб;

дополнительная заработная плата, руб;

отчисления по социальному страхованию, руб.

Основная заработная плата рабочих составит:

 

где     нормативная трудоёмкость сборки конструкции,

 

 

Дополнительная заработная плата 10% от основной:

 

 

Начисления по социальному страхованию:

 

Общепроизводственные накладные расходы:

 

где    основная заработная плата производственных рабочих участвующих в сборке стенда, руб.

 

где    процент общепроизводственных расходов,

 

 

 

Подставив значения в формулу (3.28), получим затраты на изготовление:

.

 

Определяем эксплуатационные затраты стенда:

 

где затраты на амортизацию, 20% от стоимости стенда;