Пособие А.И. Кудрина

l 18 10 3

10.11. Крутящий момент, прилагаемый к винту (4.4)

М к 6,6 0,8 7,4 Н∙м.

10.12. Исходя из условия удобства работы со съемником выбирается длина рукоятки R = 0,15 м. Усилие на рукоятке (4.5)

	Р			7,4	49,3
		р		0,15

что допускается.

10.13. Приведенные напряжения (4.6)

Н ‹ 300 Н,

				4,6	10	3	4			2		7,4			2
										4					59	10
																	6
	ПР			3,14	0,012			2				0,2 0,012	2

Н/м2.

Для большинства

пр 90 106 Н/м2, т.е.

10.14. Критическая ступицы шкива

сталей, применяемых для изготовления винтов в данном случае условие прочности соблюдается.

сила (4.7) при длине винта, равной удвоенной длине

			3,14	2	2 10	11	0,05		0,012	4
Р										141 10	3
	КР				0,12			2

Н.

10.15. Запас устойчивости винта (4.8)

	п			141 10
		у		4,6	10

3 3

30,6 4,

т.е. винт устойчив.

10.16. Число витков стальной гайки съемника (4.9)

		4	4,6 10		3
	Z								9,3
		3,14 0,014	2	0,012		2	12 10	6

витка.

Округленно Z = 10 витков.

10.17.Высота гайки (4.10)

Н10 2 10

10.18.Толщина траверсы (рис. 5.2)

выбирается из соотношения

3	20	10	3	м.

равна высоте гайки. Длина траверсы

L	1,3D	1,5 0,15 0,225 10 3 м.
Т	ш
где Dш – наружный диаметр шкива.
Ширина траверсы
ВТ 2dн		2 10	3	14 28 10	3	м.

Студентами могут быть выбраны иные размеры траверсы.

10.19. Центры пальцев, на которых поворачиваются лапки съемника, расположены друг от друга на расстоянии м. В силу симметричности конструкции съемника момент, изгибающий траверсу

М			Р		l		4,6 10	3
			3
	И		2		2

10.20.Условие прочности траверсы

макс М И

18 10	3
4
/W		И

20,7,

Н∙м.

где W Здесь: в

Отсюда

в

Н	2

ВТ

макс

/ 6	- момент сопротивления сечения при изгибе.
d	Н 28 10			3	14		10		3	14	10	3	м.
		20,7 6						22 106			Н/м2,
		3	20			3	2
14 10					10

что допускается.

10.21. Лапки съемника работают на растяжение. На каждую лапку

действует сила	Р Р3 / 2 4,6 10	3	/ 2 2,310		3		Н. Если лапки изготовлены из
малоуглеродистой стали, имеющей				Т		250 10		6	Н, то при условии

трехкратного запаса прочности (К3 = 3), площадь поперечного сечения одной лапки

	PK				2.3 10	3	3
F			3					38 10	6
					180 10		6
		T

м2.

10.22. Пальцы лапок работают на срез напряжениям среза

		4P
		d	2
				i
			n

и смятие. Условие прочности по

,

где dn – диаметр среза;

i – число плоскостей среза. В нашем случае i=2; =0,4 Т

=0,4∙240∙106=96∙106 Н/м2.

	4 P		4 2,3 10			3
Отсюда d							1,95 10	3
			2 96 10	6	3,14
2

Условие прочности на смятие

м.

	см		P			,
					см
			d
где	- наименьшая длина пальца, подверженная смятию.
Для рассчитываемого случая		ВТ	/ 3 ВЛ			28 / 3 9,310	3
где ВЛ – ширина лапки в месте крепления к траверсе.
см	0,8 Т 0,8 250 106 200 106	Н/м2.

м,

Тогда

		P			2,3 10			3
d
					200 10	6	9,3		10	3
		см

1,210	3

м. Окончательно

d

1,95 10	3

м.

10.23. Захватывающие концы лапок необходимо рассчитать на изгиб от нагрузки Р. Для удобства работы со съемником примем, что длина захватывающего конца lk 10 10 3 м. Максимальный изгибающий момент

М	Д	P l	k

2,310	3	10 10	3	23

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

h			6М			Л				6 23					12,8 10	3
	Л		В							9,3 10	3	90	10	6
				Л			cм

м.

При

В	Л	h	Л

этом площадь поперечного сечения лапки

119 106 м2 › F.

10.24. С учетом комплексного нагружения лапки должно соблюдаться условие (4.28)

где

												р			И				Р		М	Л			,
																			F		W
						В		h		2		100 10
F		ВЛ hЛ	;	W			Л			Л	;						6		Н/м		. Отсюда
																				2
							6											23 6
				2,3 10					3																90,6 10
																		12,8 10								6
		9,8 10			3	12,8 10							3	9,3 10										2
																3							3

Н/м2 ‹

,

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)

l p 2,34 1,24 0,1 0,65 м. 2

11.2 Расстояние между роликами (6.2)

b 1,24 0,1 1,14

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)

L 2 0,49 0,159 sin 30	0	0,65

м.

11.4. Так как α=300 › 270, стенд оборудуется выталкивателем колес. Ход подъемника выталкивателя (6.8)

Н 0,159 0,49 1 cos 30	0	0,025	0,112

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)

F 21360 cos 30	0		0,5		71756
				2
			0,32		0,2

мм2.

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

	Р	G		21360	10680
		3
		2		2

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		Значение параметра при скорости, км/ч
параметра		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)

						2	2		3
			3,14 0,025		0,012			0,65 7,8 10
J				2					1,34
	р1				2

кг∙м2.

12.4. Требуемый момент инерции инерционной массы определен по формуле (6.28).

Если масса закреплена на одном валу с роликом

J		2		0,025	2	6 4 12,6 104,3
	м	1	0,025 4300 1,34 4		1
				0,24

кг∙м2.

Если ролики соединены с массой ускоряющей передачей

J м, 0,32 104,3 9,4 кг∙м2.

12.5. Ширина набора дисков инерционной массы (6.32)

	l			2 104,3					1,04
		м		0,3	4	7,8	10	3
			3,14

м.

lм,		2 9,4	0,093 м.
		0,34 7,8 103
3,14

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)

N

12.7. Суммарный момент приведенный к оси роликов

50,0	57,4
2

инерции

53,7

кВт.

вращающихся масс стенда,

J

,

J

Z

R

2

9,4

12,6 4 0,025

J

м

к1

k

р

Z

J

4 1,34 114,9

р

,

2

R

2

p

p1

0,3

2

0,24

i

к

рм

кг∙м2.

где Zк – число колес на роликах стенда при контроле автомобиля; Zр – число вращающихся роликов стенда.

12.8. Время разгона автомобиля на стенде (6.37)

		114,9 60			2	50
	t						2			3,66
		26 10	3	53,7		0,159			2

с.

12.9. Максимально допустимое время разгона при снижении мощности двигателя на 15% (6.38)

tм 1,15 3,66 4,31

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 примеру 11. Следовательно, l р 0,65 м; Rр 0,159 м; l 0,65 м; b

аналогично

1,14 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, 0,56 , д 0,6 ;

радиус колеса автомобиля Rк = 0,49 м; момент инерции колеса Jк1 = 12,6

кг∙м2; максимальный момент, развиваемый двигателем автомобиля	М дв 402
Н∙м; передаточное число главной передачи автомобиля i0 6,32.

13.3. Моменты инерции вращающихся масс одного блока роликов стенда

(6.46)

J п		2120 0,56	0,025		12,6 0,025	23,39 кг∙м2.
		2 0,6			0,24

J			2180 0,56		0,025		2 12,6 0,025	23,39
	п		2	0,6			0,24

кг∙м2.

Так как

J	n

J	3

,

за основу для дальнейших расчетов принять

J	п	23,39

кг∙м2.

13.4. По результатам расчетов в предыдущем примере, момент инерции одного пустотелого ролика J р1 1,34 кг∙м2. Пусть ролики соединены с

инерционной массой ускоряющей передачей					iрм
масса должна иметь момент инерции				5,17
J		23,39 2 1,34 0,5	2
	м

13.5.Если масса изготовлена из стали в виде Rм 0,3 м, то ширина набора дисков (6.32)

0,5.	Тогда инерционная

кг∙м2.

набора дисков радиусом

	l			2 5,17					0,052
		м		0,3	4	7,8	10	3
			3,14

м.

13.6.Передаточное число передачи, связывающей ролики и электродвигатель (6.49) при максимальной линейной скорости автомобиля

45 км/ч

1500 0,159

iрэ 2,65 45 2,0.

13.7.Сила веса, приходящаяся на одно колесо

G	k

	M	n	g
		2

		2120 9,8	10388
		2

Н.

13.8. Пусковой формуле (6.52) с

момент электродвигателя

М эп

стенда

использованием следующих исходных

определяется по

данных:	30	0	;

f

p

0,03; Z

k

1;

рэ

0,098; Z

т

1;i

мэ

i

рэ

i

рм

2,0 0,5 1; Z

р

2;V 45000 / 3600 12,4м / с;

	тр	0,88.
				10388				0,03 1 0,159			2		1,34 2				12,6 1 0,025						2 12,5
		М эп								5,17	1 1
					0			2,0 0,98					2	2	0,98		2	2	0,24	0,98			0,159 1
			cos 30

		0,25 402 6,32 0,159			388
		0,88	0,49	2 0,98

Н∙м.

13.9. Мощность электродвигателя (6.53)

	N	388 1500		49,8
		9740	1,2

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)

	i			0,377 750 0,159	11,23.
		р		4

Предварительно берется червячный редуктор РЧУ – 160 – 10 с передаточным числом 10 и КПД – 0,90.

14.3. Мощность электродвигателя (6.56)

	N	10680	0,56 0,03	0,159 750	9,9 кВт.
		cos 300		9740 0,9 10

По справочнику это двигатель 4А160М8У3 мощностью 11 кВт. 14.4. Уточненная линейная скорость роликов

	V	0,377 750 0,159	4,5
		10

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

смассой 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?