Помощь студентам в учебе
Повышение грузоподъемности автомобилей семейства «Урал» за счет модернизации его колес
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ 10
1.1 Основные понятия и особенности конструкции колес и шин 10
1.1.1 Основные понятия 10
1.1.2 Классификация колес 10
1.1.3 Классификация автомобильных шин 11
1.2 Анализ существующих конструкций колес 14
1.2.1 Колеса, применяемые на автомобилях «Урал» 14
1.2.2 Шины, применяемые на автомобилях «Урал» 16
1.3 Анализ разрабатываемого колеса 515-254 18
1.3.1 Анализ профилей замочной части обода 18
1.3.2 Сравнительный анализ колес по долговечности 23
1.4 Сравнительный анализ шин 25
1.4.1 Основные предпосылки 25
1.4.2 Результаты испытаний шин 26
2 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 33
2.1 Расчет допуска радиального и торцевого биения 33
2.2 Расчет запаса прочности соединения гайка - шпилька 34
3 ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 39
3.1 Исходные данные для расчета 39
3.2 Определение мощности двигателя при максимальной скорости 40
3.3 Внешняя скоростная характеристика 41
3.4 Тягово-скоростная характеристика 44
3.5 Динамическая характеристика 49
3.6 Ускорение, время и путь разгона автомобиля 51
3.7 Мощностной баланс автомобиля 55
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 64
4.1 Производство дисков 64
4.2 Сверление крепежных отверстий 64
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 66
5.1 Организационная часть 66
5.2 Предпроизводственные затраты 66
5.3 Расчет затрат на изготовление проектируемой детали 68
5.4 Оценка эффективности инвестиций 72
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 77
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 77
6.1.1 Производственный шум 77
6.1.2 Производственная вибрация 79
6.1.3 Производственный микроклимат 81
6.1.4 Освещение на рабочем месте 85
6.2 Пожарная безопасность 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Графическая часть на 10 листах ф. А1
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Спецификация на 2 листах ф. А4
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ 10
1.1 Основные понятия и особенности конструкции колес и шин 10
1.1.1 Основные понятия 10
1.1.2 Классификация колес 10
1.1.3 Классификация автомобильных шин 11
1.2 Анализ существующих конструкций колес 14
1.2.1 Колеса, применяемые на автомобилях «Урал» 14
1.2.2 Шины, применяемые на автомобилях «Урал» 16
1.3 Анализ разрабатываемого колеса 515-254 18
1.3.1 Анализ профилей замочной части обода 18
1.3.2 Сравнительный анализ колес по долговечности 23
1.4 Сравнительный анализ шин 25
1.4.1 Основные предпосылки 25
1.4.2 Результаты испытаний шин 26
2 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 33
2.1 Расчет допуска радиального и торцевого биения 33
2.2 Расчет запаса прочности соединения гайка - шпилька 34
3 ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 39
3.1 Исходные данные для расчета 39
3.2 Определение мощности двигателя при максимальной скорости 40
3.3 Внешняя скоростная характеристика 41
3.4 Тягово-скоростная характеристика 44
3.5 Динамическая характеристика 49
3.6 Ускорение, время и путь разгона автомобиля 51
3.7 Мощностной баланс автомобиля 55
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 64
4.1 Производство дисков 64
4.2 Сверление крепежных отверстий 64
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 66
5.1 Организационная часть 66
5.2 Предпроизводственные затраты 66
5.3 Расчет затрат на изготовление проектируемой детали 68
5.4 Оценка эффективности инвестиций 72
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 77
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 77
6.1.1 Производственный шум 77
6.1.2 Производственная вибрация 79
6.1.3 Производственный микроклимат 81
6.1.4 Освещение на рабочем месте 85
6.2 Пожарная безопасность 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Графическая часть на 10 листах ф. А1
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Спецификация на 2 листах ф. А4
В настоящее время активно расширяется область эффективного применения автомобилей «Урал», как в армейской сфере, так и в народном хозяйстве.
Расширение сферы применения автомобилей, рост требований к повышению их производительности и рентабельности требуют их непрерывного совершенствования в части:
- увеличения грузоподъёмности;
- увеличения максимальных скоростей;
- снижения расхода топлива;
- повышения надежности и долговечности;
- снижения затрат на эксплуатацию;
- выполнение требований к автомобилю по ГОСТ Р «Система сертификации механических транспортных средств».
Семейство автомобилей «Урал» включает в себя несколько десятков модификаций, различающихся грузоподъемностью, базой, силовым агрегатом, длиной рамы и пр., и, соответственно, имеющих различную нагрузку на колеса автомобиля.
Отличительной особенностью автомобилей «Урал» является высокий уровень проходимости, который наряду с другими конструктивными особенностями обеспечивается однорядной установкой колес и применением специальных шин с регулируемым давлением, так же применяются шины с постоянным давлением с колесами соответствующей конструкции.
Дальнейшее повышение потребительских свойств выпускаемых автомобилей «Урал», невозможно без усовершенствования и модернизации применяемых колес.
Модернизация применяемых колес и шин осуществлялась в следующих направлениях:
- повышение нагрузочных характеристик;
- уточнение эксплуатационных норм при движении со сниженным давлением
- освоение на предприятиях России производства, как колес, так и горячекатаных профилей для них;
- сертификация колес и шин;
- совершенствование нормативно-технической документации.
За счет модернизации удалось повысить грузоподъемность колес и шин на 15.. .20% при сохранении, а в отдельных случаях и повышении максимальной скорости движения.
Возможности совершенствования серийных колес и шин практически исчерпаны. Дальнейшее повышение технических характеристик автомобилей «Урал», в частности, максимальной скорости движения и грузоподъемности, возможны только за счет применения новых прогрессивных конструкций шин, особенно на автомобилях многоцелевого назначения.
Проведенные ранее работы по опытным шинам диагональной конструкции, являющихся, по существу, развитием серийной шины, не позволили рекомендовать их для постановки на серийное производство, так как они не обеспечили радикального повышения потребительских свойств автомобилей, кроме того, разрабатывались под нагрузку, которая вскоре оказалась недостаточной.
В настоящее время в мировой и отечественной практике внимание, прежде всего, обращается на развитие и совершенствование конструкций радиальных шин - имеющих очень хорошие перспективы.
В данном проекте проведена работа по созданию нового колеса 515-254 под повышенную нагрузку.
Колесо 515-245 предназначенное для установки на автомобили «Урал» и «КамАЗ» рассчитано на нагрузку 39,9 кН (4000 кгс) при скорости движения 100 км/ч и предназначено для установки на него шин постоянного давления 14,00R20 160G мод. О-103 и регулируемого давления 390/95R20 156J КАМА-УРАЛ и 390R20 модели О-65.
Шины регулируемого давления 390/95R20 156J КАМА-УРАЛ и 390R20 модели О-65 являются шинами радиальной конструкции, что позволяет снизить расход топлива, повысить ходимость шины, улучшить показатели управляемости и ус-
тойчивости автомобиля. А также повысить экологические показатели автомобиля по
внутреннему и внешнему шуму, загрязнению окружающей среды, как во время эксплуатации, так и после выхода из строя.
Отличительными особенностями данного колеса является:
- повышенная нагрузка;
- усиленный диск;
- круглый бесспицевый диск;
- усиленный профиль замочного кольца и замочной части обода.
Для изготовления основания обода применен профиль основания замочного обода колеса, разработанный для колеса 515-254 и уже существующие профили:
- для основания бортового обода колеса - профиль 4ООГ-023;
- для обечайки обода колеса - профиль 4ООГ-022.
Данные профили используются ЧКПЗ для изготовления бортового и замочного основания обода колеса 400Г-508 под нагрузку 39,22 кН (4000 кгс).
Соединение частей обода производится сваркой под флюсом круговым швом встык, данная технология позволит использовать уже имеющиеся приспособления и профили проката для изготовления колес.В дальнейшем планируется изготавливать данное колесо из цельного усиленного профиля, что упростит технологический процесс изготовления и увеличит несущую способность колеса.
Диск колеса изготавливается круглым, бесспицевым для увеличения площади контакта в зоне сварки, увеличения несущей способности диска и равномерного распределения напряжений на диск при движении автомобиля.
Диск предусмотрен для установки колеса на ступицу серийного моста с диаметром расположения крепежных отверстий 286 мм, что позволит использовать данное колесо на всех модификациях автомобилей «Урал» с однорядной установкой колес и перейти со сдвоенной на однорядную установку колес на большегрузных автомобилях, полной массойдо 24 тонн, на однорядную установку колес.
Расширение сферы применения автомобилей, рост требований к повышению их производительности и рентабельности требуют их непрерывного совершенствования в части:
- увеличения грузоподъёмности;
- увеличения максимальных скоростей;
- снижения расхода топлива;
- повышения надежности и долговечности;
- снижения затрат на эксплуатацию;
- выполнение требований к автомобилю по ГОСТ Р «Система сертификации механических транспортных средств».
Семейство автомобилей «Урал» включает в себя несколько десятков модификаций, различающихся грузоподъемностью, базой, силовым агрегатом, длиной рамы и пр., и, соответственно, имеющих различную нагрузку на колеса автомобиля.
Отличительной особенностью автомобилей «Урал» является высокий уровень проходимости, который наряду с другими конструктивными особенностями обеспечивается однорядной установкой колес и применением специальных шин с регулируемым давлением, так же применяются шины с постоянным давлением с колесами соответствующей конструкции.
Дальнейшее повышение потребительских свойств выпускаемых автомобилей «Урал», невозможно без усовершенствования и модернизации применяемых колес.
Модернизация применяемых колес и шин осуществлялась в следующих направлениях:
- повышение нагрузочных характеристик;
- уточнение эксплуатационных норм при движении со сниженным давлением
- освоение на предприятиях России производства, как колес, так и горячекатаных профилей для них;
- сертификация колес и шин;
- совершенствование нормативно-технической документации.
За счет модернизации удалось повысить грузоподъемность колес и шин на 15.. .20% при сохранении, а в отдельных случаях и повышении максимальной скорости движения.
Возможности совершенствования серийных колес и шин практически исчерпаны. Дальнейшее повышение технических характеристик автомобилей «Урал», в частности, максимальной скорости движения и грузоподъемности, возможны только за счет применения новых прогрессивных конструкций шин, особенно на автомобилях многоцелевого назначения.
Проведенные ранее работы по опытным шинам диагональной конструкции, являющихся, по существу, развитием серийной шины, не позволили рекомендовать их для постановки на серийное производство, так как они не обеспечили радикального повышения потребительских свойств автомобилей, кроме того, разрабатывались под нагрузку, которая вскоре оказалась недостаточной.
В настоящее время в мировой и отечественной практике внимание, прежде всего, обращается на развитие и совершенствование конструкций радиальных шин - имеющих очень хорошие перспективы.
В данном проекте проведена работа по созданию нового колеса 515-254 под повышенную нагрузку.
Колесо 515-245 предназначенное для установки на автомобили «Урал» и «КамАЗ» рассчитано на нагрузку 39,9 кН (4000 кгс) при скорости движения 100 км/ч и предназначено для установки на него шин постоянного давления 14,00R20 160G мод. О-103 и регулируемого давления 390/95R20 156J КАМА-УРАЛ и 390R20 модели О-65.
Шины регулируемого давления 390/95R20 156J КАМА-УРАЛ и 390R20 модели О-65 являются шинами радиальной конструкции, что позволяет снизить расход топлива, повысить ходимость шины, улучшить показатели управляемости и ус-
тойчивости автомобиля. А также повысить экологические показатели автомобиля по
внутреннему и внешнему шуму, загрязнению окружающей среды, как во время эксплуатации, так и после выхода из строя.
Отличительными особенностями данного колеса является:
- повышенная нагрузка;
- усиленный диск;
- круглый бесспицевый диск;
- усиленный профиль замочного кольца и замочной части обода.
Для изготовления основания обода применен профиль основания замочного обода колеса, разработанный для колеса 515-254 и уже существующие профили:
- для основания бортового обода колеса - профиль 4ООГ-023;
- для обечайки обода колеса - профиль 4ООГ-022.
Данные профили используются ЧКПЗ для изготовления бортового и замочного основания обода колеса 400Г-508 под нагрузку 39,22 кН (4000 кгс).
Соединение частей обода производится сваркой под флюсом круговым швом встык, данная технология позволит использовать уже имеющиеся приспособления и профили проката для изготовления колес.В дальнейшем планируется изготавливать данное колесо из цельного усиленного профиля, что упростит технологический процесс изготовления и увеличит несущую способность колеса.
Диск колеса изготавливается круглым, бесспицевым для увеличения площади контакта в зоне сварки, увеличения несущей способности диска и равномерного распределения напряжений на диск при движении автомобиля.
Диск предусмотрен для установки колеса на ступицу серийного моста с диаметром расположения крепежных отверстий 286 мм, что позволит использовать данное колесо на всех модификациях автомобилей «Урал» с однорядной установкой колес и перейти со сдвоенной на однорядную установку колес на большегрузных автомобилях, полной массойдо 24 тонн, на однорядную установку колес.
В ходе выпускной квалификационной работы мной был проведен анализ суще
ствующих конструкций колес и шин, применяемых на автомобилях семейства «Урал». В процессе работы были проанализированы профили замочных частей обода, сравнил колеса по долговечности.
В рамках анализа колес мной была предложена модернизация серийного колеса. Разрабатываемое колесо 515-254 имеет такие отличительные способности как усиление замочного кольца и замочной части обода, в результате чего повышается грузоподъемность колеса в целом.
Был выполнен расчет допуска радиального и торцевого биения, посчитан запас прочности соединения гайка - шпилька. В результате проведенных испытаний были получены значения, которые не превышают предельно допустимых.
В организационно-экономическом разделе выполнен расчет затрат на изготовление колеса и определена его себестоимость. Дана оценка коммерческой состоятельности и эффективности инвестиций. Был посчитан срок окупаемости.
В разделе безопасности жизнедеятельности были выявлены опасные и вредные производственные факторы. Установлены нормы, ограничивающие влияние на слесаря в условиях производства.
ствующих конструкций колес и шин, применяемых на автомобилях семейства «Урал». В процессе работы были проанализированы профили замочных частей обода, сравнил колеса по долговечности.
В рамках анализа колес мной была предложена модернизация серийного колеса. Разрабатываемое колесо 515-254 имеет такие отличительные способности как усиление замочного кольца и замочной части обода, в результате чего повышается грузоподъемность колеса в целом.
Был выполнен расчет допуска радиального и торцевого биения, посчитан запас прочности соединения гайка - шпилька. В результате проведенных испытаний были получены значения, которые не превышают предельно допустимых.
В организационно-экономическом разделе выполнен расчет затрат на изготовление колеса и определена его себестоимость. Дана оценка коммерческой состоятельности и эффективности инвестиций. Был посчитан срок окупаемости.
В разделе безопасности жизнедеятельности были выявлены опасные и вредные производственные факторы. Установлены нормы, ограничивающие влияние на слесаря в условиях производства.
