Разработка стенда испытания автомобильных шин при движении по мягкому грунту
|
Введение 6
1 Теоретические положения исследований 9
1.1 Сцепные свойства автомобильных шин 9
1.1.1 Определение коэффициента сцепления в продольном направлении с
помощью буксирования автомобиля 10
1.1.2 Определение коэффициента сцепления на испытательном стенде 11
1.2 Коэффициент сцепления 13
1.3 Площадь пятна контакта 18
1.4 Нагружение шины нормальной нагрузкой 19
1.5 Нагружение шины боковой силой 22
1.6 Боковое смещение и угол увода 25
1.7 Боковая сила 31
1.8 Характеристики шин, влияющие на управляемость автомобиля 38
1.9 Выбор и обоснование темы работы 39
2 Обзор аналогов разрабатываемой конструкции 41
2.1 Результаты обзора патентных аналогов 41
2.2 Результаты обзора промышленных аналогов 45
3 Конструкторский раздел 52
3.1 Тяговый расчет транспортного средства - объекта исследования 52
3.2 Разработка конструкции стенда для испытания шин внедорожных
автомобилей 53
3.2.1 Техническое задание на разработку стенда для испытания шин
внедорожных автомобилей 53
3.2.2 Техническое предложение на разработку стенда для испытания шин
внедорожных автомобилей 54
3.3 Описание проектируемой конструкции 57
3.4 Расчет конструкции стенда 60
4. Технология проведения испытаний шин 66
4.1 Температура и интервал между испытаниями шины 66
4.2 Корректировка внутреннего давления в шине 66
4.3 Испытания низкоскоростной шины в зависимости от времени и
расстояния 67
4.4. Испытания высокоскоростной шины 69
4.5 Испытания автомобильных шин при переменных скоростях 71
5 Безопасность и экологичность объекта дипломного проекта 78
5.1 Описание условий труда 78
5.2 Идентификация вредных производственных факторов 79
5.3 Общие требования по обеспечению безопасности на предприятии 80
5.4 Требования эргономики при работе за компьютером 82
5.5 Расчет вентиляции в помещении 88
6 Экономический раздел 91
6.1 Исходные данные для расчета 91
6.2 Расчет себестоимости изготовления стенда 92
Заключение 97
Список используемых источников 98
Приложение А Графики тягового расчета
1 Теоретические положения исследований 9
1.1 Сцепные свойства автомобильных шин 9
1.1.1 Определение коэффициента сцепления в продольном направлении с
помощью буксирования автомобиля 10
1.1.2 Определение коэффициента сцепления на испытательном стенде 11
1.2 Коэффициент сцепления 13
1.3 Площадь пятна контакта 18
1.4 Нагружение шины нормальной нагрузкой 19
1.5 Нагружение шины боковой силой 22
1.6 Боковое смещение и угол увода 25
1.7 Боковая сила 31
1.8 Характеристики шин, влияющие на управляемость автомобиля 38
1.9 Выбор и обоснование темы работы 39
2 Обзор аналогов разрабатываемой конструкции 41
2.1 Результаты обзора патентных аналогов 41
2.2 Результаты обзора промышленных аналогов 45
3 Конструкторский раздел 52
3.1 Тяговый расчет транспортного средства - объекта исследования 52
3.2 Разработка конструкции стенда для испытания шин внедорожных
автомобилей 53
3.2.1 Техническое задание на разработку стенда для испытания шин
внедорожных автомобилей 53
3.2.2 Техническое предложение на разработку стенда для испытания шин
внедорожных автомобилей 54
3.3 Описание проектируемой конструкции 57
3.4 Расчет конструкции стенда 60
4. Технология проведения испытаний шин 66
4.1 Температура и интервал между испытаниями шины 66
4.2 Корректировка внутреннего давления в шине 66
4.3 Испытания низкоскоростной шины в зависимости от времени и
расстояния 67
4.4. Испытания высокоскоростной шины 69
4.5 Испытания автомобильных шин при переменных скоростях 71
5 Безопасность и экологичность объекта дипломного проекта 78
5.1 Описание условий труда 78
5.2 Идентификация вредных производственных факторов 79
5.3 Общие требования по обеспечению безопасности на предприятии 80
5.4 Требования эргономики при работе за компьютером 82
5.5 Расчет вентиляции в помещении 88
6 Экономический раздел 91
6.1 Исходные данные для расчета 91
6.2 Расчет себестоимости изготовления стенда 92
Заключение 97
Список используемых источников 98
Приложение А Графики тягового расчета
«На современном этапе автомобилестроение является одной из важнейших отраслей в промышленности как развитых, так и развивающихся стран. Состояние рынка легковых автомобилей является одним из самых ярких индикаторов уровня экономического развития государства, инновационного потенциала экономики, а также состояние его потребительского сегмента. Автомобиль представляет собой высокотехнологичный и инновационный продукт, аккумулирующий новейшие достижения науки и техники и стимулирующий их развитие через целевые научно-технические исследования.» [1]
«Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что в настоящее время автомобилестроению принадлежит самая ведущая роль в развитии и машиностроения вообще, и транспортного машиностроения в частности. Автомобильная промышленность мира - это емкий и весьма значительный сектор мировой экономики и международного бизнеса, ведь это не только собственно автомобили, но и разнообразные товары по обслуживанию автомобиля, а также, в значительной мере, рынок производства и продажи автозапчастей. Рынок автомобилей имеет ряд смежных рынков и отраслей: от наиболее тесно прилегающих (рынка деталей и блоков автомобилей и нефтедобывающей промышленности) до менее очевидных (строительство дорог, производство аксессуаров для автомобилей и т.п.). Автомобиль обеспечивает высокую мобильность человека, эффективность труда, определяет современный образ жизни общества. Он является показателем уровня обеспеченности материальными средствами как отдельного человека (его владельца), так и общества или государства в целом (в данном случае речь идет об автообеспеченности населения страны).» [3]
Темой данной дипломной работы является «Испытательный стенд для шин внедорожных автомобилей». В данной работе была произведена разработка стенда для проведения комплексных испытаний автомобильных шин для внедорожных транспортных средств, в соответствии с техническими условиями на проведение работ подобного вида.
Все исследования по определению коэффициента сцепления в поперечной плоскости и площади пятна контакта автомобильных шин проводились в лабораторных условия, на стендах кафедры «Проектирование и эксплуатация автомобилей», и соответствуют требованиям методики проведения испытаний шин и колёс.
«Сила сцепления шины с опорной поверхностью оказывает большое влияние на движение, управляемость и устойчивость автомобиля, что непосредственно влияет на активную безопасность автомобиля. Всего четыре маленьких пятна контакта удерживают автомобиль на дороге, при этом величина и форма пятна контакта при движении не остаётся постоянной. Это обусловлено перераспределением массы автомобиля во время движения.
При движении окружающая обстановка на дороге постоянно изменяется, что требует большого внимания и готовности среагировать во избежание дорожно-транспортного происшествия. Автомобиль, обладающей хорошей управляемостью и устойчивостью, сохраняет направление, заданное водителем, а также быстро и легко, при необходимости, изменяет своё положение на дороге.» [8]
Чем совершеннее управляемость и устойчивость автомобиля, тем с большей скоростью он способен двигаться по дорогам. С увеличением средней скорости передвижения растёт производительность автомобиля. А хорошая управляемость и устойчивость, повышают безопасность передвижения, что очень важно в виду роста скоростей движения современных автомобилей с увеличением их количества на дорогах.
Коэффициент сцепления в поперечной плоскости влияет на угол увода, который имеет фундаментальное значение в поведении автомобиля при осуществлении поворотов, а шина с правильно подобранным давлением, обеспечивающим надлежащую площадь пятна контакта, обеспечивает как низкое сопротивление качению и надёжное сцепление, так и безопасность передвижения.
Взаимодействие шины с твёрдой дорогой характеризуется трением контактирующих тел и слагается из деформационной и молекулярной составляющих. Первая обусловлена внедрением в тело протектора шероховатостей дороги, что препятствует скольжению шины по поверхности, вторая - межмолекулярным взаимодействием на границе соприкосновения шины с дорогой. Поэтому с увеличением площади пятна контакта растёт число микровыступов, охватываемых отпечатком шины, в виду этого с увеличением его площади возрастает коэффициент сцепления.
«Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что в настоящее время автомобилестроению принадлежит самая ведущая роль в развитии и машиностроения вообще, и транспортного машиностроения в частности. Автомобильная промышленность мира - это емкий и весьма значительный сектор мировой экономики и международного бизнеса, ведь это не только собственно автомобили, но и разнообразные товары по обслуживанию автомобиля, а также, в значительной мере, рынок производства и продажи автозапчастей. Рынок автомобилей имеет ряд смежных рынков и отраслей: от наиболее тесно прилегающих (рынка деталей и блоков автомобилей и нефтедобывающей промышленности) до менее очевидных (строительство дорог, производство аксессуаров для автомобилей и т.п.). Автомобиль обеспечивает высокую мобильность человека, эффективность труда, определяет современный образ жизни общества. Он является показателем уровня обеспеченности материальными средствами как отдельного человека (его владельца), так и общества или государства в целом (в данном случае речь идет об автообеспеченности населения страны).» [3]
Темой данной дипломной работы является «Испытательный стенд для шин внедорожных автомобилей». В данной работе была произведена разработка стенда для проведения комплексных испытаний автомобильных шин для внедорожных транспортных средств, в соответствии с техническими условиями на проведение работ подобного вида.
Все исследования по определению коэффициента сцепления в поперечной плоскости и площади пятна контакта автомобильных шин проводились в лабораторных условия, на стендах кафедры «Проектирование и эксплуатация автомобилей», и соответствуют требованиям методики проведения испытаний шин и колёс.
«Сила сцепления шины с опорной поверхностью оказывает большое влияние на движение, управляемость и устойчивость автомобиля, что непосредственно влияет на активную безопасность автомобиля. Всего четыре маленьких пятна контакта удерживают автомобиль на дороге, при этом величина и форма пятна контакта при движении не остаётся постоянной. Это обусловлено перераспределением массы автомобиля во время движения.
При движении окружающая обстановка на дороге постоянно изменяется, что требует большого внимания и готовности среагировать во избежание дорожно-транспортного происшествия. Автомобиль, обладающей хорошей управляемостью и устойчивостью, сохраняет направление, заданное водителем, а также быстро и легко, при необходимости, изменяет своё положение на дороге.» [8]
Чем совершеннее управляемость и устойчивость автомобиля, тем с большей скоростью он способен двигаться по дорогам. С увеличением средней скорости передвижения растёт производительность автомобиля. А хорошая управляемость и устойчивость, повышают безопасность передвижения, что очень важно в виду роста скоростей движения современных автомобилей с увеличением их количества на дорогах.
Коэффициент сцепления в поперечной плоскости влияет на угол увода, который имеет фундаментальное значение в поведении автомобиля при осуществлении поворотов, а шина с правильно подобранным давлением, обеспечивающим надлежащую площадь пятна контакта, обеспечивает как низкое сопротивление качению и надёжное сцепление, так и безопасность передвижения.
Взаимодействие шины с твёрдой дорогой характеризуется трением контактирующих тел и слагается из деформационной и молекулярной составляющих. Первая обусловлена внедрением в тело протектора шероховатостей дороги, что препятствует скольжению шины по поверхности, вторая - межмолекулярным взаимодействием на границе соприкосновения шины с дорогой. Поэтому с увеличением площади пятна контакта растёт число микровыступов, охватываемых отпечатком шины, в виду этого с увеличением его площади возрастает коэффициент сцепления.
В рамках выполнения дипломного проекта был разработан стенд для испытания автомобильных пневматических шин.
Разработка и расчет конструкции производилась на основе произведенного поиска аналогов конструкции, как производимых промышленностью, так и существующих в виде патентных образцов.
Был произведен мощностной и прочностной расчет как всей конструкции, так и отдельных узлов. на основе выполненных расчетов были выполнены чертежи ответственных узлов конструкции и скомпонованы сборочные чертежи. Были также выполнены чертежи наиболее ответственных деталей, результаты представлены на листах графической части.
Также на лист графической части была вынесена технологическая карта проведения испытаний автомобильного колеса. Поскольку, по заданию на дипломный проект, требуется проведение испытаний шин автомобиля Лада 4х4, в рамках дипломного проекта был произведен тяговый расчет этого автомобиля. Поскольку расчет производился в автоматической программе, результаты в виде графиков представлены в приложении пояснительной записки и на листе графической части.
Был выполнен анализ безопасности работы при выполнении конструкторского проекта стенда. Произведен расчет вентиляции в помещении, на основании которого сделан вывод о безопасности производства работ.
Были рассчитаны экономические показатели эффективности проекта. Был определен срок окупаемости, который составил 1,06 года, что ниже нормативного показателя в три года, принятый для технологического оборудования.
На основании всего изложенного, считаем задачи, поставленные в рамках дипломного проекта полностью выполненными.
Разработка и расчет конструкции производилась на основе произведенного поиска аналогов конструкции, как производимых промышленностью, так и существующих в виде патентных образцов.
Был произведен мощностной и прочностной расчет как всей конструкции, так и отдельных узлов. на основе выполненных расчетов были выполнены чертежи ответственных узлов конструкции и скомпонованы сборочные чертежи. Были также выполнены чертежи наиболее ответственных деталей, результаты представлены на листах графической части.
Также на лист графической части была вынесена технологическая карта проведения испытаний автомобильного колеса. Поскольку, по заданию на дипломный проект, требуется проведение испытаний шин автомобиля Лада 4х4, в рамках дипломного проекта был произведен тяговый расчет этого автомобиля. Поскольку расчет производился в автоматической программе, результаты в виде графиков представлены в приложении пояснительной записки и на листе графической части.
Был выполнен анализ безопасности работы при выполнении конструкторского проекта стенда. Произведен расчет вентиляции в помещении, на основании которого сделан вывод о безопасности производства работ.
Были рассчитаны экономические показатели эффективности проекта. Был определен срок окупаемости, который составил 1,06 года, что ниже нормативного показателя в три года, принятый для технологического оборудования.
На основании всего изложенного, считаем задачи, поставленные в рамках дипломного проекта полностью выполненными.