Помощь студентам в учебе
Модернизация автомобиля КамАЗ-65225 посредством установки пневматической подвески на заднюю тележку
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ЗАДНЕЙ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ-ТЯГАЧА 10
1.1 Требования к подвеске автомобиля 10
1.2 Анализ существующих задних подвесок грузовых автомобилей 15
1.3 Преимущества и недостатки задней пневматической подвески 19
2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЗАДНЕЙ ПОДВЕСКИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ -
ТЯГАЧА КАМАЗ-65225 23
2.1 Исходные данные 23
2.2 Разработка структурной схемы задней пневматической подвески 24
2.3 Расчёт задней разрабатываемой пневматической подвески 27
2.3.1 Расчёт упругого элемента подвески 27
2.3.3 Расчёт показателей плавности хода автомобиля-тягача 35
2.3.4 Расчёт гасящего элемента подвески 38
2.3.5 Расчёт компрессора 40
2.3.6 Расчёт стабилизатора поперечной устойчивости 43
2.3.7 Расчёт сварного шва крепления кронштейна к крышке верхней 43
3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И
РЕМОНТА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДВЕСКИ 46
3.1 Перечень операций технического обслуживания подвески 46
3.2 Разработка технических условий на диагностику подвески 50
3.3 Разработка операционно-технологической карты 58
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФЛАНЦА 61
4.1 Способ получения заготовки 61
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 66
5.1 Организационный раздел 66
5.2 Экономический раздел 68
5.2.1 Сметы затрат выпускной квалификационной работы 68
5.2.2 Оценка коммерческой состоятельности ВКР 74
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 80
6.1 Введение 80
6.2 Нормирование опасных и вредных производственных факторов 83
6.2.1 Микроклимат производственных помещений 83
6.2.2 Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны 85
6.2.3 Требования к производственному освещению 86
6.2.3.1 Общие положения 86
6.2.3.2 Искусственное освещение 87
6.2.4 Уровень шума в производственных помещениях 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97
ПРИЛОЖЕНИЕ А. СПЕЦИФИКАЦИИ 100
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ЗАДНЕЙ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ-ТЯГАЧА 10
1.1 Требования к подвеске автомобиля 10
1.2 Анализ существующих задних подвесок грузовых автомобилей 15
1.3 Преимущества и недостатки задней пневматической подвески 19
2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЗАДНЕЙ ПОДВЕСКИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ -
ТЯГАЧА КАМАЗ-65225 23
2.1 Исходные данные 23
2.2 Разработка структурной схемы задней пневматической подвески 24
2.3 Расчёт задней разрабатываемой пневматической подвески 27
2.3.1 Расчёт упругого элемента подвески 27
2.3.3 Расчёт показателей плавности хода автомобиля-тягача 35
2.3.4 Расчёт гасящего элемента подвески 38
2.3.5 Расчёт компрессора 40
2.3.6 Расчёт стабилизатора поперечной устойчивости 43
2.3.7 Расчёт сварного шва крепления кронштейна к крышке верхней 43
3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И
РЕМОНТА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДВЕСКИ 46
3.1 Перечень операций технического обслуживания подвески 46
3.2 Разработка технических условий на диагностику подвески 50
3.3 Разработка операционно-технологической карты 58
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФЛАНЦА 61
4.1 Способ получения заготовки 61
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 66
5.1 Организационный раздел 66
5.2 Экономический раздел 68
5.2.1 Сметы затрат выпускной квалификационной работы 68
5.2.2 Оценка коммерческой состоятельности ВКР 74
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 80
6.1 Введение 80
6.2 Нормирование опасных и вредных производственных факторов 83
6.2.1 Микроклимат производственных помещений 83
6.2.2 Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны 85
6.2.3 Требования к производственному освещению 86
6.2.3.1 Общие положения 86
6.2.3.2 Искусственное освещение 87
6.2.4 Уровень шума в производственных помещениях 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97
ПРИЛОЖЕНИЕ А. СПЕЦИФИКАЦИИ 100
Данная выпускная квалификационная работа выполнена на тему: «Модернизация автомобиля КамАЗ-65225 посредством установки пневматической подвески на заднюю тележку».
Данный автомобиль относится к автомобилям категории N3 - грузовые автомобили, имеющие технически допустимую максимальную массу более 12 тонн. (ЗИЛ-133, КамАЗ-5320, КрАЗ-250).
Колебания автомобиля влияют практически на все основные эксплуатационные свойства машины: комфортабельность и плавность хода, устойчивость и управляемость и даже расход топлива [1].
Автомобиль является источником шума, колебаний и вибраций, которые возникают из-за множественных факторов, таких как категория автомобильных дорог и свойства дорожного покрытия, скорость движение, упругие связи в конструкции автомобиля, рисунка протектора шины, материал шины, тормозная система в автомобиле и угол установки управляемых колес. В зависимости от колебаний неподрессоренной массы определяют устойчивость и управляемость автомобиля, а колебания кузова определяет плавность хода автомобиля. Стремление повысить грузоподъемность и скорость транспортных средств, расширить использование автопоездов с целью повышения производительности и энерговооруженности сопряжено с возрастанием вибрационных нагрузок, действующих на водителя, пассажиров и перевозимый груз. С другой стороны для повышения производительности и безопасности движения на автомобильном транспорте необходимо снижать утомление водителя, составной частью которого является воздействие колебаний. Создать автомобиль, где полностью отсутствуют колебания, вибрации и шум, не возможно. Но можно создать автомобиль, где эти показатели, будут сведены к минимуму.
Общее восприятие интенсивности колебаний человеком не одинаково на различных частотах и, кроме того, зависит от направления колебания, места
приложения и индивидуальных особенностей человека. Колебания с высокой частотой называются вибрацией, они имеют периодический, гармонический характер из за чего оказывают вредное воздействие на человека, вызывая пагубные изменения в организме человека. Одной из задач конструкторов является уменьшение колебания кузова на максимально возможные значения.
Вибрации с высокими частотами проявляются в механизмах и различном оборудовании, установленном на автомобиле. Так же вибрация влияет на функциональное состояние организма человека при котором он быстрее утомляется, теряет реакцию и координацию в пространстве. Представление человека в качестве колебательной системы приводит к тому, что она имеет ряд собственных частот. При воздействии возмущающих колебаний с частотами, совпадающими с собственными, происходят резонансы, в результате которых амплитуды вынужденных колебаний отдельных частей тела могут превышать амплитуды возмущения в несколько раз. Шум является беспорядочным колебанием, мешающим слышать человеческую речь и звуковые сигналы. Шум влияет на нервную систему человека и вызывает увеличение в крови гормонов стресса и адреналина, которые при длительном нахождении в крови вызывают физиологические проблемы.
Существуют различные нормы и стандарты, которые определяют приемлемые уровни вибрации и шума в автомобиле. Чтобы проверить эти нормы, автомобиль испытывают в дорожных условиях и на специальных стендах в лабораторных условиях.
В зависимости от качества дорожного покрытия и скорости движения автомобиля, колебания могут происходить с различными частотами и ускорениями. Так, частоты колебаний кузова и колес лежат в пределах 0,5...22 колебаний в секунду, или 0,5...22 Гц. Уровень ускорений колес может превосходить ускорение свободного падения g более чем в 10 раз. В то же время ускорения кузова редко превосходят величину g более чем в 1,5 раза [1].
Сложный характер колебательных движений кузова может проявляться в вертикальном и горизонтальном направлениях, так же возможны и угловые колебания кузова. Колебания возникают и поддерживаются при движении практически непрерывно.
В уменьшении этих колебаний учувствуют дорожное покрытие, колеса, подвеска и кузов. Дорожное покрытие является основным источником колебаний, которая зависит от категории дороги и случайных неровностей. Шины первыми в автомобиле воспринимают все неровности дороги и смягчают колебания от дороги. Для уменьшения колебаний необходимы шины с низкой жесткостью, для этого уменьшают давление и увеличивают профиль шины. Амортизаторы уменьшают вертикальные и продольные угловые колебания кузова.
К недостаткам рессорной подвески можно отнести необходимость периодической смазки и замены пластиковых прокладок между листами рессор. Из-за трения в рессорах характеристика подвеска становится непредсказуемой. Трение в рессорах в результате может привести к коррозии и заклиниванию перемещения рессор между собой [2].
Именно поэтому цель выпускной квалификационной работы - модернизация подвески автомобиля КамАЗ-65225 путём разработки задней подвески на пневмобаллонах и разработка технологии её ТО и ремонта. Это позволит использовать автомобиль на уровне международных и межрегиональных перевозок более эффективно. Это обусловлено значительным повышением плавности хода, повышенной сохранностью груза, высокой комфортабельностью, снижением расхода топлива, а так же более высокой надежностью и меньшей периодичностью проведения ТО.
Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) выбрать объект последующей модернизации;
2) выявить основные требования, предъявляемые к подвеске автомобиля;
3) выявить конструктивные и эксплуатационные факторы, влияющие на плавность хода грузового автомобиля;
4) выявить способы повышения плавности хода;
5) провести обзор существующих конструкций подвесок автомобилей категории N3;
6) предложить свой вариант пневматической подвески автомобиля;
7) произвести основные прочностные расчёты элементов конструкции модернизированной задней подвески;
8) разработать мероприятия БЖД для модернизированного автомобиля;
9) рассчитать экономические показатели проекта;
10) сделать выводы и предложения.
Данный автомобиль относится к автомобилям категории N3 - грузовые автомобили, имеющие технически допустимую максимальную массу более 12 тонн. (ЗИЛ-133, КамАЗ-5320, КрАЗ-250).
Колебания автомобиля влияют практически на все основные эксплуатационные свойства машины: комфортабельность и плавность хода, устойчивость и управляемость и даже расход топлива [1].
Автомобиль является источником шума, колебаний и вибраций, которые возникают из-за множественных факторов, таких как категория автомобильных дорог и свойства дорожного покрытия, скорость движение, упругие связи в конструкции автомобиля, рисунка протектора шины, материал шины, тормозная система в автомобиле и угол установки управляемых колес. В зависимости от колебаний неподрессоренной массы определяют устойчивость и управляемость автомобиля, а колебания кузова определяет плавность хода автомобиля. Стремление повысить грузоподъемность и скорость транспортных средств, расширить использование автопоездов с целью повышения производительности и энерговооруженности сопряжено с возрастанием вибрационных нагрузок, действующих на водителя, пассажиров и перевозимый груз. С другой стороны для повышения производительности и безопасности движения на автомобильном транспорте необходимо снижать утомление водителя, составной частью которого является воздействие колебаний. Создать автомобиль, где полностью отсутствуют колебания, вибрации и шум, не возможно. Но можно создать автомобиль, где эти показатели, будут сведены к минимуму.
Общее восприятие интенсивности колебаний человеком не одинаково на различных частотах и, кроме того, зависит от направления колебания, места
приложения и индивидуальных особенностей человека. Колебания с высокой частотой называются вибрацией, они имеют периодический, гармонический характер из за чего оказывают вредное воздействие на человека, вызывая пагубные изменения в организме человека. Одной из задач конструкторов является уменьшение колебания кузова на максимально возможные значения.
Вибрации с высокими частотами проявляются в механизмах и различном оборудовании, установленном на автомобиле. Так же вибрация влияет на функциональное состояние организма человека при котором он быстрее утомляется, теряет реакцию и координацию в пространстве. Представление человека в качестве колебательной системы приводит к тому, что она имеет ряд собственных частот. При воздействии возмущающих колебаний с частотами, совпадающими с собственными, происходят резонансы, в результате которых амплитуды вынужденных колебаний отдельных частей тела могут превышать амплитуды возмущения в несколько раз. Шум является беспорядочным колебанием, мешающим слышать человеческую речь и звуковые сигналы. Шум влияет на нервную систему человека и вызывает увеличение в крови гормонов стресса и адреналина, которые при длительном нахождении в крови вызывают физиологические проблемы.
Существуют различные нормы и стандарты, которые определяют приемлемые уровни вибрации и шума в автомобиле. Чтобы проверить эти нормы, автомобиль испытывают в дорожных условиях и на специальных стендах в лабораторных условиях.
В зависимости от качества дорожного покрытия и скорости движения автомобиля, колебания могут происходить с различными частотами и ускорениями. Так, частоты колебаний кузова и колес лежат в пределах 0,5...22 колебаний в секунду, или 0,5...22 Гц. Уровень ускорений колес может превосходить ускорение свободного падения g более чем в 10 раз. В то же время ускорения кузова редко превосходят величину g более чем в 1,5 раза [1].
Сложный характер колебательных движений кузова может проявляться в вертикальном и горизонтальном направлениях, так же возможны и угловые колебания кузова. Колебания возникают и поддерживаются при движении практически непрерывно.
В уменьшении этих колебаний учувствуют дорожное покрытие, колеса, подвеска и кузов. Дорожное покрытие является основным источником колебаний, которая зависит от категории дороги и случайных неровностей. Шины первыми в автомобиле воспринимают все неровности дороги и смягчают колебания от дороги. Для уменьшения колебаний необходимы шины с низкой жесткостью, для этого уменьшают давление и увеличивают профиль шины. Амортизаторы уменьшают вертикальные и продольные угловые колебания кузова.
К недостаткам рессорной подвески можно отнести необходимость периодической смазки и замены пластиковых прокладок между листами рессор. Из-за трения в рессорах характеристика подвеска становится непредсказуемой. Трение в рессорах в результате может привести к коррозии и заклиниванию перемещения рессор между собой [2].
Именно поэтому цель выпускной квалификационной работы - модернизация подвески автомобиля КамАЗ-65225 путём разработки задней подвески на пневмобаллонах и разработка технологии её ТО и ремонта. Это позволит использовать автомобиль на уровне международных и межрегиональных перевозок более эффективно. Это обусловлено значительным повышением плавности хода, повышенной сохранностью груза, высокой комфортабельностью, снижением расхода топлива, а так же более высокой надежностью и меньшей периодичностью проведения ТО.
Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) выбрать объект последующей модернизации;
2) выявить основные требования, предъявляемые к подвеске автомобиля;
3) выявить конструктивные и эксплуатационные факторы, влияющие на плавность хода грузового автомобиля;
4) выявить способы повышения плавности хода;
5) провести обзор существующих конструкций подвесок автомобилей категории N3;
6) предложить свой вариант пневматической подвески автомобиля;
7) произвести основные прочностные расчёты элементов конструкции модернизированной задней подвески;
8) разработать мероприятия БЖД для модернизированного автомобиля;
9) рассчитать экономические показатели проекта;
10) сделать выводы и предложения.
1) Провели анализ конструкций подвесок грузовых автомобилей, выявили их достоинства и недостатки, где пневматическая подвеска является хорошим выбором из за высокой плавности хода, легкого веса и не высокой цены расходных материалов.
2) Разработали и рассчитали конструкции пневматической подвески которая включает расчеты:
- Упругого элемента, где статическая нагрузка на пневматический упругий элемент Рс = 64,5 кПа;
- Показателей устойчивости и управляемости автомобиля, где радиус
поворота R = 6,99 м, поперечная составляющая центробежной силы Ру = 31,90 кН, критическая скорость по опрокидыванию Vo = 19,25 м/с, критический угол
подъема tga6 = 5,850;
- Показателей плавности хода, где период колебания груза на пневмобаллоне 2,5 с, частота колебаний ЮН = 0,40 с-1;
- Гасящего элемента, где силы сопротивления вибрации Рс = 6,16 кН;
- Стабилизатора поперечной устойчивости, где напряжение кручения вала стабилизатора поперечной устойчивости ткр = 280 МПа;
- Компрессора, где давление Р = 752 кПа 700,0 кПа< 800.. .1000 МПа;
- Сварного шва крепления кронштейна, где условие прочности соединения т = 39,01 МПа < 100 МПа;
Все полученные данные обеспечивают работоспособность конструкции.
3) Разработали технологии технического обслуживания и ремонта проектируемой подвески, где был указан перечень операций для технического обслуживания и рассмотрены технические условия для диагностики подвески с помощью различных стендов диагностики.4) Была разработана технология производства детали фланец в проектируемой подвеске, рассмотрены операции по заготовке и производству изделия. Где предложенные операции обеспечивают необходимую точность изготовления.
5) Оценка экономической эффективности, где себестоимость автомобиля с
установленной подвеской оказалась выше, но экономический эффект
положителен за счет быстрой окупаемости автомобиля, где срок окупаемости равен 3,2 года при условии, что годовая программа составляет 10 штук новых автомобилей. Прибыль будет составлять 1349000 рублей в год, при неизменной годовой программе выпуска. Так же стала выгоднее эксплуатация автомобиля из- за повышения долговечности работы подвески и ее дешевого обслуживания.
6) Были установлены меры безопасности и поддержания рабочих помещений в соответствии представленными требованиями регламентирующих документов, что позволяет обеспечить безопасные условия труда, сохранить здоровье и работоспособность персонала во время обслуживания автомобиля .
2) Разработали и рассчитали конструкции пневматической подвески которая включает расчеты:
- Упругого элемента, где статическая нагрузка на пневматический упругий элемент Рс = 64,5 кПа;
- Показателей устойчивости и управляемости автомобиля, где радиус
поворота R = 6,99 м, поперечная составляющая центробежной силы Ру = 31,90 кН, критическая скорость по опрокидыванию Vo = 19,25 м/с, критический угол
подъема tga6 = 5,850;
- Показателей плавности хода, где период колебания груза на пневмобаллоне 2,5 с, частота колебаний ЮН = 0,40 с-1;
- Гасящего элемента, где силы сопротивления вибрации Рс = 6,16 кН;
- Стабилизатора поперечной устойчивости, где напряжение кручения вала стабилизатора поперечной устойчивости ткр = 280 МПа;
- Компрессора, где давление Р = 752 кПа 700,0 кПа< 800.. .1000 МПа;
- Сварного шва крепления кронштейна, где условие прочности соединения т = 39,01 МПа < 100 МПа;
Все полученные данные обеспечивают работоспособность конструкции.
3) Разработали технологии технического обслуживания и ремонта проектируемой подвески, где был указан перечень операций для технического обслуживания и рассмотрены технические условия для диагностики подвески с помощью различных стендов диагностики.4) Была разработана технология производства детали фланец в проектируемой подвеске, рассмотрены операции по заготовке и производству изделия. Где предложенные операции обеспечивают необходимую точность изготовления.
5) Оценка экономической эффективности, где себестоимость автомобиля с
установленной подвеской оказалась выше, но экономический эффект
положителен за счет быстрой окупаемости автомобиля, где срок окупаемости равен 3,2 года при условии, что годовая программа составляет 10 штук новых автомобилей. Прибыль будет составлять 1349000 рублей в год, при неизменной годовой программе выпуска. Так же стала выгоднее эксплуатация автомобиля из- за повышения долговечности работы подвески и ее дешевого обслуживания.
6) Были установлены меры безопасности и поддержания рабочих помещений в соответствии представленными требованиями регламентирующих документов, что позволяет обеспечить безопасные условия труда, сохранить здоровье и работоспособность персонала во время обслуживания автомобиля .
