Пособие А.И. Кудрина

G	,		G	,,		,,
					P
	k			k		G
					Т	k
		G
		k
					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 М а - масса автомобиля, кг; f g - коэффициент сопротивлению качению

колеса на дороге;

PW

- сила сопротивления встречного потока воздуха, Н.

Пренебрегая сопротивлением качения и сопротивление встречного потока воздуха, можно считать, что

		Pm M a g g		G g , Н,	(6.43)
где	g	- коэффициент	сцепления шин автомобиля		с дорогой. Для
асфальтобетонного шоссе g			0,6.

Тогда приведенные массы одной тележки стенда для диагностирования передних и задних колес соответственно:

m	M M g						M		,
	a		n				n
	сп				g		2
	2M			g				g
		a

кг;

(6.44)

m	M M g						M		,
	a		з				з
	сп				g		2
	2M			g				g
		a

кг,

(6.45)

где M n

и

M з

оси, кг. Окончательно

- масса автомобиля, приходящаяся на переднюю и заднюю

моменты инерции вращающихся масс одной тележки стенда:

M

R

2

J

R

2

J n

n

p

кп

p

2

g

R2

k

M

R

2

J

R

2

p

кз

p

J

з

,

n

2

R

2

g

k

, кГм2;

кГм2;

(6.46)

(6.47)

где

J	кп

и

J	кз

- 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:

G

f

z

R

J

z

J

z

R

2

i

V

k

c

2

p

k

p

p

p

k

k

p

pэ

М

M

J

z

i

2

2

2

эп

xx

м

м

мэ

cos

i

i

i

R

R

t

pэ

pэ

pэ

э

p

pэ

k

p

,

(6.48)

где pэ - КПД передачи, связывающей электродвигатель с роликами;

	M	c
		xx

-

момент сопротивления электродвигателя, кгс∙м;

холостого хода	стенда,
i pэ - передаточное	число

приведенный к валу передачи, связывающей

маховик инерционных масс и электродвигатель;

J	м	, J	p	, J	k

- моменты инерции

соответственно маховика, ролика, одинарного колеса автомобиля,	кгм2;
zм , z p , zk - число маховиков, роликов и колес, скручиваемых	одним

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

t	p

-

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

				n	R	p
	i			э
		pэ		2,65V

,

(6.49)

где nэ = 750, 1000, 1500 или 3000 – синхронная частота ротора электродвигателя, об/мин.

Передаточное число передачи, связывающей маховик инерционных масс и электродвигатель,

i	мэ

i	pэ	i	мр

,

(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

P

0,25M				i
			дв 0
	mp	R
			k

, Н,

(6.51)

где Мдв – момент, развиваемый двигателем диагностируемого автомобиля, Н∙м.

Окончательно формула для вычисления пускового момента будет иметь вид

G

f

z

R

J

z

J

z

R

2

i

V

М

z

i

k

p

k

p

J

2

p

p

k

k

p

pэ

эп

cos

i

м

м

мэ

i

2

i

2

2

R

t

pэ

pэ

pэ

R

p

pэ

pэ

k

pэ

p

		M		i			R	p
0.25				дв	0
			R		i
		mр							pэ
				k		pэ

, Н∙м (6.52)

Если в справочнике отсутствуют данные по пусковому моменту, выбор электродвигателя можно произвести по его мощности

N	M	эп	п	с	,
	9740К

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

кдорожным условий работы тормозных механизмов автомобиля.

Кнедостаткам 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

i p		0,377nc Rp	,	(6.54)
		V

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

Р			G	k	f		,
	т		cos			p

Н,

(6.55)

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

f	p

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

Сучетом КПД редуктора мощность электродвигателя

N	Gk	f			Rp nc	, кВт,	(6.56)
			p
	cos				9740 p i p

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
Nн f np	и M x f np 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 – ГАЗ3307.

1.2Определить 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.

1.3Однорамочную 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.

1.4Рассчитать 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.

1.5В 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.

1.6В 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?

1.7Для 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?

1.8Однорамочную струйную установку преобразовали в струйнощеточную (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

1кВт∙ч электроэнергии – 0,5 руб.

1.9На 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 –

300л.

1.10Рассчитать очистные сооружения моечной установки, если расход сточных вод составляет 8 м3/ч.

1.11В 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?

1.12На 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.

1.13На 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.

1.14В 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.

1.15В 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/м3. Стоимость электроэнергии –0,5 руб/кВт∙ч Остальные данные принять самостоятельно.

2.Конвейеры

2.1На 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?

2.2Несущий 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?

2.3На четырехпостовой линии ежедневного обслуживания автомобилей ГАЗ-3102 работает несущий тросовый конвейер. Трос износился. Имеется трос диаметром 18 мм. Можно ли его поставить взамен изношенного?

2.4На трехпостовой линии ТО-1 автомобилей ЗИЛ-431410 тяговый трос конвейера заменили на тяговую круглозвенную цепь. Как изменятся параметры привода конвейера?

2.5На 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.