Дипломная работа: Проект станции технического обслуживания легковых автомобилей с детальной разработкой шиномонтажного участка

t_всп - вспомогaтeльноe врeмя нa производство подготовитeльных воздeйствий нa издeлиe, чмин;

t_доп - дополнитeльноe врeмя, чмин.

Вспомогaтeльноe врeмя рaссчитывaeтся по формулe:

(3.2)

Дополнитeльноe врeмя рaссчитывaeтся по формулe:

t_доп = t_обсл+t_отд чмин, (3.3)

гдe t_обсл - врeмя нa обслуживaниe оборудовaния и рaбочeго мeстa, чмин;

t_отд - врeмя нa отдых и личныe нужды, чмин.

Врeмя нa обслуживaниe оборудовaния и рaбочeго мeстa рaссчитывaeтся по формулe:

(3.4)

Врeмя нa отдых и личныe нужды рaссчитывaeтся по формулe:

(3.5)

Оплaтa трудa рeмонтного рaбочeго производиться по штучно-кaлькуляционному врeмeни:

(3.6)

гдe t_п-з - подготовитeльно-зaключитeльноe врeмя нa получeниe зaдaния, ознaкомлeниe с тeхничeской докумeнтaциeй, получeниe инструмeнтa и т.п.,

N_п - число издeлий в одной послeдовaтeльно обрaбaтывaeмой пaртии, принимaeм N_п=1.

Подготовитeльно-зaключитeльноe врeмя рaссчитывaeтся по формулe:

(3.7)

гдe - продолжитeльность смeны, принимaeм = 8 ч.

Рeзультaты рaсчeтов привeдeны в тaблицe 3.6.

Тaблицa 3.6 - Трудоeмкость рeмонтa шины, имeющeй боковой порeз

4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ. ШИНОМОНТАЖНЫЙ СТЕНД

4.1 Общие технические требования к стенду

1. Диапазон применения: ширина колеса максимальная - 335 мм; диаметр колеса максимальный - 1040 мм, внешний зажим (диск): 10”--20”; внутренний зажим (диск): 12”--24”.

2. Электродвигатель: питание: 380 В, 50 Гц;- скорость вращения стола: 7 об/мин, мощность электродвигателя: 2.5 кВт.

3. Условия эксплуатации стенда: рабочая температура: 0 - 40 .

4. Необходимое пневмообеспечение для привода: рабочее давление воздуха: 8 - 10 бар.

5. Шиномонтажный станок требует подсоединения к источникам электрического тока переменного напряжения и сжатого воздуха.

6. Место установки должно удовлетворять минимальным требованиям к свободному пространству.

Требования к установке оборудования представлены на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Требования к установке

Шиномонтажный стенд является основой любого шиномонтажного участка. В наибольшей степени зависят время и качество выполняемых работ.

4.2 Анализ существующих современных конструкций

На настоящий момент на рынке широко представлены станки для шиномонтажа как отечественного производства, так и производства других стран - Германии, Италии и др.

В зависимости от потребности участка, можно организовать для обустройства, в зависимости от потребности, станки для мотоциклов, легковых автомобилей, грузовых, автобусов или универсальные.

К универсальным, относится SICAM Falco AL 3000 - автоматический шиномонтажный станок производства Италии.

SICAM Falco AL 3000 - является шиномонтажным станком нового поколения. Спроектирован для удовлетворения любых потребностей в сфере шиномонтажных услуг. Лифт колеса, системы отделения покрышки от диска прижимными гидравлическими роликами, дополнительная “рука” помощник, подмонтажная головка - основной набор современного станка для работы с колесами до 29".

Шиномонтажный станок SICAM Falco AL 3000 показан на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 Шиномонтажный станок SICAM Falco AL 3000

Имеются стенды с взрывной подкачкой. Яркими представителями, начинающими линейку относят M&B TC 500/528 IT - шиномонтажный автоматический станок который показан на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Стенд M&B TC 528/528 IT

Техническая характеристика.

Усилие цилиндра отжима колеса: 2500 кг.

Основное рабочее давление: 8-12 бар.

Максимальный диаметр колес: 1120 мм (43").

Ширина колес: 3"-14".

Размер колес: 10"-30".

Параметры внешнего зажима: 10"-27".

Параметры внутреннего зажима: 12"-30".

Электропитание: переменный ток 220/380 В.

Масса нетто: 220/238 (IT) кг.

Простые по устройству и не такие дорогие - полуавтомат шиномонтажный стенд S-408, производства Германии, который узображен на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 - Стенд S - 408

Технические параметры стенда:

Номинальная мощность электродвигателя - 0,75 кВт.

Диапазон диаметров шин внутреннее крепление - 10”-21”.

Диапазон диаметров шин внешнее крепление - 13”-21”.

Максимальная ширина монтируемых колес - 14”.

Максимальный диаметр колеса - 1000 мм.

Рабочее давление воздуха - 6-10 бар.

Источник питания-3-фазное - 3х380В/50 Гц.

Скорость вращения стола - 7 об/мин.

Нажим лопаты для отрыва покрышки -1.5 (при давлении 10 бар) Тонн.

Максимальное раскрытие лопаты -365 мм.

Вес -200 кг.

Габариты - 00х900х800 мм.

Для расчетов принимаем в качестве прототипа стенд S-408.

4.3 Принципиальная кинематическая схема

Стенд предназначен для монтажа и демонтажа покрышек как легковых, так и грузовых автомобилей. Размер колес от 10 до 24 дюймов и максимальным диаметром 1040 мм. Принципиальная схема стенда представлена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - Схема принципиальная:

1 - рукоятка блокировки; 2 - головка монтажная; 3 - монтажка; 4 - передняя панель; 5 - пистолет для накачки шин; 6 - поворотный стол; 7 - цилиндр; 8 - педаль вращения стола (против часовой стрелки или по часовой стрелке); 9 - педаль зажимного механизма; 10 - педаль отбортовочного устройства; 11 - устройство отбортовки.

Вращение от электродвигателя передается через ременную передачу на шкив червячного редуктора. Шестерня редуктора через зубчатый венец соединяется с барабаном. Управление движением осуществляется с пола с помощью педаль управления.

Схема механизма представлена на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 - Схема приводного механизма

4.4 Расчет деталей и узлов

4.4.1 Выбор электродвигателя для привода

Электродвигатель выбирается по каталогу исходя из требуемой мощности в соответствии с режимом.

Требуемую мощность привода определяют по формуле:

, кВт, (4.1)

где Т - момент валу двигателя, ;

- частота вращения приводного вала, .

Требуемую мощность электродвигателя определим по формуле:

, кВт, (4.2)

где - общий КПД привода.

Определим ориентировочное значение частоты вращения вала:

, (4.3)

где - передаточные числа кинематических пар привода.

.

4.4.2 Определение передаточных чисел

Общее передаточное число привода по формуле:

. (4.4)

Общее передаточное число распределяют между ступенями передач:

(4.5)

Передаточное число редуктора:

. (4.6)

В редукторе принимаем передаточное число червяка .

.

Окончательно принимаем

.

Частоты вращения валов привода:

4.4.3 Определение вращающих моментов

Определим мощность на каждом валу привода с учетом потерь в каждой кинематической паре.

Вращающий момент определяется по формуле Чекмарева:

, , (4.7)

где - частота вращения i-го вала, .

4.4.4 Проектный расчет редуктора на прочность

Данные, полученные при кинематическом расчете:

- вращающий момент на валу червяка, ;

- вращающий момент на валу колеса, ;

U - передаточное число;

частота вращения червяка, ;

- частота вращения колеса, ;

- допускаемое контактное напряжение, МПа;

- допускаемое напряжение изгиба, МПа.

При U=31,5 число витков червяка .

Число зубьев червячного колеса

Материал: червяк Cталь 20Х ГОСТ 4543-71, HRC 56…63; червячное колесо [18].

Скорость скольжения:

(4.8)

Принимаем бронзу БР А10Ж4Н4: МПа, МПа [16].

Червячная передача показана на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 - Червячная передача

Допускаемые напряжения:

МПа;

Межосевое расстояние:

, (4.9)

где - предварительное значение коэффициента концентрации нагрузки;

(4.10)

мм;

По ГОСТ 2144-76 принимаем

Коэффициент диаметра червяка:

.

Осевой модуль:

,

Данное значение округляем до стандартного 12,5.

Коэффициент смещения:

. (4.11)

Поэтому принимаем m=10, q=11,2.

.

Угол подъема витка червяка:

на делительном диаметре:

; (4.12)

на начальном диаметре:

(4.13)

скорость скольжения в передаче:

(4.14)

(4.15)

Допускаемое напряжение для Cталь 20Х ГОСТ 4543-71:

(4.16)

Тогда расчетное контактное напряжение:

МПа.

Геометрические размеры передачи:

червяк:

мм; мм;

червячное колесо:

мм; мм.

Напряжение изгиба в зубьях червячного колеса для БР А10Ж4Н4 ГОСТ 3033-73:

МПа.

16,8МПа<109 МПа.

Силы зацепления червячной пары:

Н, (4.17)

Н.

Н; (4.18)

Н.

Н. (4.19)

4.4.5 Расчет клиноременной передачи

Исходные данные: клиноременная передача используется в приводе стенда; вращающий момент на валу ведущего шкива ; частота вращения ведущего шкива ; передаточное отношение U=3; работа в две смены. Клиноременная передача представлена на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 - Передача клиноременная

По вращающему моменту из ГОСТ 1284.1-89 принимаем профиль SPZ и минимальный диаметр ведущего шкива d1min=63 мм. Расчетная ширина ремня Wр=8,5 мм; площадь поперечного сечения А=56 .

Диаметр ведущего шкива:

(4.20)

где С=20 для узких ремней

Окончательно принимаем мм.

Скорость ремня:

Выбор диаметра ведомого шкива:

мм, (4.21)

где - относительное скольжение [17].

Принимаем стандартное значение

Определение оптимального межосевого расстояния:

мм, (4.22)

где с=1 - в зависимости от передаточного отношения.

Определение длины ремня:

мм, (4.23)

где - средний диаметр, мм;

- средняя разность диаметров, мм.

мм.

;

.

Округляем длину ремня до ближайшего стандартного и принимаем мм.

Уточним межосевое расстояние:

(4.24)

Угол между ветвями ремня:

, (4.25)

Угол обхвата ремнем малого шкива:

(4.26)

Определение числа пробегов ремня:

(4.27)

Сила, действующая в передаче:

Н, (4.28)

Фактический коэффициент тяги:

, (4.29)

Сила начального натяжения ремня:

Н, (4.30)

Н.

Сила натяжения ведущей ветви ремня:

Н, (4.31)

Сила, действующая на вал:

Н, (4.32)

Определим максимальные расчетные напряжения в ремне:

Определение числа циклов:

, (4.33)

Средний ресурс ремня:

ч., (4.34)

ч.

4.4.6 Расчет шпоночного соединения.

Исходные данные: по стандартным рядам выбираем призматическую шпонку. Размеры поперечного сечения шпонки b=18 мм, h=11мм; рабочая длина шпонки мм; длина шпонки мм; вращающий момент на валу ; допустимое напряжение смятия МПа [17].

Напряжение смятия:

; (4.35)

Окончательно принимаем шпонка 18х11х110 ГОСТ 23360-78 Сталь 45 ГОСТ 1050-88, [18].

4.4.7 Расчет шпоночного соединения вала и платформы

Исходные данные: по ГОСТ 23360-78 выбираем призматическую шпонку; размеры поперечного сечения шпонки b=12 мм, h=8мм; рабочая длина шпонки мм; длина шпонки мм; масса барабана m=15 кг; радиус барабана r=0,56 м; частота вращения барабана n=7,4 ; допустимое напряжение смятия

Момент:

. (4.36)

Момент инерции барабана:

(4.37)

Угловая частота вращения барабана:

рад/с, (4.38)

рад/c

Тогда:

1,1МПа<200 МПа.

Принимаем шпонка 12х8х40 ГОСТ 23360-78 Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

Эпюра шпоночного соединения представлена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 -Эпюра шпоночного соединения

Расчетная схема шпоночного соединения показана на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 - Расчетная схема шпоночного соединения

4.4.8 Расчет вертикальной колонны на прочность

Вертикальная колонна изготовленa из трубы стальной квадратной ГОCТ 8639-82, поэтому В=Н=120 мм, b=h=9 мм

Момент инерции квадратного сечения рaвен:

м⁴.

Момент сопротивления равен:

м³.

Изгибающий момент равен: М=836 Н•м, Q=1082 Н.