Проект СТО в поселке Сосновка с разработкой шиномонтажного участка

Проект СТО в поселке Сосновка с разработкой шиномонтажного участка

Введение

Автотранспорт развивается очень быстро. За последние 10 лет в Российской Федерации автопарк увеличился более, чем в 2 раза.

Уровень автомобилизации спрогнозировать сложно, но степень моторизации увеличивается вслед за ростом благосостояния населения, и это - реальность.

Кроме неоспоримых удобств, которые автомобили создают в жизни каждого человека, очевидно общественное значение эксплуатации автомобилями: возрастает скорость сообщения; уменьшается численность штатных водителей; облегчается доставка людей в места отдыха, на работу, грузоперевозка и тому подобное.

Но процесс автомобилизации не означает только увеличение автопарка. Быстрое развитие автотранспорта обусловило некоторые проблемы, для решения которых нужен научный подход и не малые материальные затраты.

Главными из них являются: повышение пропускной способности улиц, создание дорог и их благоустройство, создание стоянок, торговых точек продаж автомобилей и запасных частей, обеспечение безопасности дорожного движения и защиты окружающей среды, организация станций технического обслуживания, складов, заправочных станций и других компаний.

Для разрешения вопросов организации системы технического обслуживания необходимо знать не только ожидаемое количество автомобилей, но и правила их распределения между районами, городами и населёнными пунктами.

В наше время машиностроение не ограничивается изготовлением продукции. За последнее время резко возросла ответственность автопроизводителей за выпускаемые изделия, так как организация контроля технического обслуживания и ремонта в процессе использования позволяет получать материал для дальнейшего усовершенствования.

Отрасль технического обслуживания в наше время имеет сильный производственный потенциал.

Будущее укрепление должно предусматривать не только ввод новых объектов, но и реконструкцию старых.

Главными направлениями совершенствования технического обслуживания и ремонта автомобилей являются:

. Применение новейших технологических процессов.

. Улучшение организации и управления производством.

. Увеличение эффективности использования производственных фондов и снижение трудоёмкости отрасли.

. Использование новых совершенных в технологической и строительной части проектов и реконструкция действующих станций технического обслуживания с учетом потребности по видам работ, также возможности их дальнейшего поэтапного развития.

. Увеличение качества услуг и разработка материального и морального стимулирования его обеспечения.

. Улучшение условий труда.

Одной из самых сложных проблем в области автотранспорта является организация автосервиса. Эта проблема рыночного характера, так как наличие большой части независимых автовладельцев, большой спектр востребованных услуг, относительно небольшие начальные затраты и достаточно быстрая окупаемость позволяют организовать предпринимательство большей части специалистов.

Одним из вариантов организации этой деятельности - это организация станции технического обслуживания автомобилей.

Станции технического обслуживания (СТО) - это предприятия, которые предлагают услуги по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей, их агрегатов, узлов и деталей.

Станции технического обслуживания и ремонта делятся на городские и дорожные. Городские станции подразделяются на комплексные, выполняющие техническое обслуживание и ремонт различных марок автомобилей, и на специализированные по моделям автомобилей или видам выполняемых работ. Дорожные станции необходимы для оказания технической помощи автомобилям в дороге.

Помимо описанных услуг, при станции могут быть мойки, магазины автозапчастей, платные стоянки. Выбор спектра услуг зависит от спроса и экономической выгоды предпринимателя.

Городские станции подразделяются на малые (менее 10 постов), средние (от 11 до 35 постов) и большие (более 35 постов).

Рекомендуемый набор услуг на малых СТО: уборочно-моечные работы, экспресс-диагностирование, сервисное обслуживание, сварочные и медницкие работы, текущий ремонт агрегатов на основе готовых запчастей, ремонт электрооборудования и топливной аппаратуры, зарядка аккумуляторных батарей, кузовные работы, антикоррозионная защита и косметический ремонт кузова.

На средних предприятиях, помимо вышеуказанных, выполняются все диагностические работы, кузовной ремонт и окраска, ремонт аккумуляторов, замена агрегатов, продажа автомобилей.

На крупных станциях выполняется вышеуказанные виды работ, а также капитальный ремонт агрегатов и узлов, восстановление деталей.

Цель выпускной квалификационной работы в том, чтобы углубить теоретические и практические знания, приобретенные за весь срок обучения, приобрести опыт решения сложных инженерно-технических задач, подготовка к самостоятельной работе на производстве. Главными задачами выпускной квалификационной работы являются:

овладение методами разработки конструкций стендов, средств механизации при техническом обслуживании, ремонте, диагностировании, проектировании СТО, организации автомобильных перевозок;

приобретение навыков пользования материалами общетехнических и специальных дисциплин, результатов научных исследований, современных математических методов для решения задач технологического прогресса на автотранспорте и в авторемонтном производстве;

совершенствование умений выполнения технико-экономического анализа, экономических оценок результатов проектирования;

приобретение опыта правильности принимаемых решений в сфере охраны труда и окружающей среды;

развитие навыка использования разной научно-технической, экономической, нормативной, справочной литературой, использование производственного опыта, анализа и обработки данных.

ремонт автомобильный технический диагностирование

1. Технико-экономическое обоснование необходимости выполнении проекта

.1 Характеристика предприятия

Станцию технического обслуживания предполагается разместить на трассе А114 Вологда - Новая Ладога, в поселке Сосновка.

По данным, полученным в период прохождения технологической практики в сферу обслуживания станции технического обслуживания входит Вологодский район.

.2 Основные показатели работы СТО

Существуют два основных показателя работы СТО - это производственная мощность и размер объекта.

Производственная мощность определяется количеством производимой продукции в натуральном или стоимостном выражении за определенный промежуток времени. Для станции технического обслуживания таким показателем является число комплексно обслуживаемых автомобилей за год, а также годовая трудоёмкость выполненных работ.

Размер предприятия определяется количеством рабочих и размерами производственных фондов. С некоторыми допущениями величина производственных фондов, а также и размер СТО могут характеризоваться числом постов для одновременного обслуживания, ожидания, ремонта автомобилей и автомобиле-мест хранения.

В настоящее время как производственная мощность, так и размер предприятия принято оценивать одним показателем - числом рабочих постов.

Число рабочих постов должно быть оптимальным, т. е. обеспечивать ожидание обслуживания и ремонт с минимальными потерями времени, а с другой стороны не иметь простоев.

.3 Обоснование необходимости выполнения проекта

Значимость автомобильного транспорта в транспортной системе страны постоянно растёт. Быстрыми темпами возрастает его вклад в обеспечение мобильности населения. Одним из главных факторов формирования нового образа жизни является повседневное использование личных автомобилей.

Увеличение фирм, связанных с автомобильными грузоперевозками, высокий средний возраст автомобилей (рисунок 1.1), рост численности автопарка страны (рисунок 1.2) и, особенно, отсутствие конкурентов на оживленной трассе А114 Вологда - Новая Ладога обусловили необходимость создания станции технического обслуживания и ремонта автомобилей.

Рисунок 1.1 - Изменение среднего возраста автопарка страны [1]

Рисунок 1.2 - Рост численности автопарка страны за последние 5 лет [1]

Рисунок 1.3 - Поток автомобилей по дням недели [1]

Рисунок 1.4 - Поток автомобилей по месяцам [1]

Станция технического обслуживания автомобилей будет осуществлять следующие виды услуг:

диагностирование;

текущий ремонт автомобилей;

шиномонтажные работы.

2. Технический проект СТО

.1 Исходные данные

Проектирование станции технического обслуживания осуществляется по определенным правилам и нормам. Технология и организация производства технического обслуживания и ремонта автомобилей - это основа технического проектирования. Техническое проектирование - это процесс, включающий: выбор и обоснование исходных данных для расчета производственной программы; расчет программы, объёмов производства и численности производственного персонала; выбор и обоснование метода организации технического обслуживания и ремонта; расчет числа постов технического обслуживания и ремонта; определение потребности в технологическом оборудовании; расчет площадей производственных, складских и административно-бытовых помещений; выбор, обоснование и разработка объёмно-планировочного решения зон, участков и предприятия в целом; разработка схемы генерального плана.

Для выполнения призводственно-технологической разработки принимаются следующие исходные данные:

интенсивность движения автомобилей - это число автомобилей, проходящих по трассе за сутки, в среднем за год в обоих направлениях;

предполагаемый режим работы станции технического обслуживания - 7 дней в неделю;

выполнение всего спектра услуг, связанного с диагностированием и ремонтом автомобилей.

.2 Расчёт потребности в сервисных услугах в зоне дорожной СТО

Объем работ дорожной станции технического обслуживания определяется интенсивностью движения автомобилей по трассе.

Интенсивность движения автомобилей в сутки зависит от категории дорог. Данные по результатам наблюдения занесены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты суточного обследования интенсивности движения автомобилей на магистрали Вологда - Н. Ладога в марте месяце 2017 года

Число автомобилей, обращающихся на дорожную станцию за помощью, можно определить по формуле (2.1):

 автомобилей в сутки, (2.1)

где  - среднее число автомобилей, обслуживаемых в сутки;- число автомобилей, прошедших по магистрали в день обследования (таблица 2.1);

 - среднее значение коэффициента  (таблица 2.2);

 - среднее значение коэффициента  (таблица 2.3);

 - процент сходов при расстоянии между СТО 50 км, k₃=1 [2];

 - доля автомобилей, водители которых при сходе обращаются на СТО, =0,1 [2];

 - коэффициент, учитывающий расстояние между дорожными СТО, [2];

- коэффициент для месяца, в котором проведено обследование (таблица 2.2);

 - коэффициент для дня недели обследования (таблица 2.3).

Таблица 2.2 - Поправочные коэффициент k₁ для определения интенсивности движения на магистрали Вологда - Н. Ладога [2]

Таблица 2.3 - Поправочные коэффициент k₂ для определения интенсивности движения на магистрали Вологда - Н. Ладога [2]

 автомобилей в сутки,

 автомобиля в сутки.

В результате расчёта по формуле (2.1) определено число заездов легковых, грузовых автомобилей и автобусов на дорожную станцию технического обслуживания.

Годовой объем работ в человеко∙часах дорожной СТО может быть определен по формуле (2.2).

где  - число рабочих дней в году, =365 дней;

- трудоёмкость технического обслуживания и ремонта, чел∙ч (таблица 2.5);

 - трудоёмкость приёмки и выдачи автомобиля, чел∙ч (таблица 2.4);

 - трудоёмкость уборочно-моечных работ, чел∙ч (таблица 2.4);

л,г - индексы соответственно легковых и грузовых автомобилей.

Таблица 2.4 - Нормативы трудоемкости [3]

Таким образом, получена годовая потребность обслуживания клиентов станции в платных услугах по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей.

Эта потребность распределена по видам услуг (таблица 2.5).

Таблица 2.5 - Распределение потока требований на услуги СТО [2]

Проводим перерасчет трудоёмкости по видам работ в число рабочих постов по формуле (2.3):

где - годовой объём i-х работ, чел∙ч:

где  - процент i-х работ в общем объёме работ (таблица 2.5);

 - коэффициент неравномерности поступления заказов, [3];

 - годовой фонд времени технологически необходимого рабочего;

 - число одновременно работающих на i-м посту рабочих, [3];

 - коэффициент использования рабочего времени, [3].

Годовой фонд времени технологически необходимого рабочего Ф_шi на всех работах, кроме ремонта топливной аппаратуры, составляет 1820 ч, а на ремонте топливной аппаратуры - 1610 ч.

Годовой фонд времени штатного рабочего Ф_тi на всех работах, кроме ремонта топливной аппаратуры, составляет 2070 ч, а на ремонте топливной аппаратуры - 1830 ч.

Рассчитанные значения заносим в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 - Значения Т_г и N_г, рассчитанные по видам работ

.3 Корректировка объемов выполняемых работ по числу рабочих

При расчете числа рабочих и округлении до целого в меньшую сторону получается так, что рабочие должны выполнить работ больше времени их присутствия на рабочих местах, что не возможно.

Расчет ведется по формуле (2.5):

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 - Корректировка объемов выполняемых работ по числу рабочих

.4 Определение числа рабочих

.4.1 Расчет фонда рабочего времени

Фонд рабочего времени поста можно определить по формуле (2.6).

 (2.6)

где - число рабочих дней в году, =365 дней;

- продолжительность смены, ч, =12 ч;

- число смен, =2;

 - число рабочих на посту, чел., =1 человек [3].

Расчет фонда рабочего времени должен производиться с соблюдением режимов труда и отдыха рабочих.

Согласно российского трудового законодательства для работников с обычными условиями труда предусмотрена 40-часовая рабочая неделя, а для работников с вредными условиями труда - 36-часовая. Принимаем следующий вариант организации работы слесарей при работе с нормальными условиями: 2 дня через 2 по 12 часов. Работа в две смены.

Годовой расчетный фонд рабочего времени составляет 4140 часов для двух смен.

Для дорожной станции принимаем одного человека на посту.

2.4.2 Определение числа производственных и вспомогательных рабочих

Кроме выполняемых на постах и продаваемых клиентам услуг по ремонту автомобилей, на станции выполняются вспомогательные работы, направленные на поддержание функционирования станции технического обслуживания.

Объем этих работ составляет 10-15 % от общего объема работ.

На практике объемы вспомогательных работ по ремонту и обслуживанию технологического оборудования, оснастки и инструмента, ремонту и обслуживание инженерного оборудования, сетей и коммуникаций, обслуживанию компрессорного оборудования целесообразно возложить на сторонние организации.

Перегон подвижного состава, прием, хранение и выдачу материальных ценностей - должностная обязанность мастера цеха.

Уборка территории и помещений - при недостаточных объемах работ для введения штатной единицы на полную ставку - вводится на 1/2 ставки согласно получившимся объемам работ.

.4.3 Определение численности инженерно-технических рабочих, служащих, младшего обслуживающего персонала и пожарно-сторожевой охраны

На СТО требуются:

общее руководство (генеральный директор c обязанностями производственно-технической службы) - 1 человек;

младший обслуживающий персонал - 1человек;

пожарно-сторожевая охрана не обязательна, так как СТО работает круглосуточно;

бухгалтер также не обязателен, так как его услугами можно воспользоваться из сторонних организаций.

2.5 Определение числа вспомогательных постов, мест ожидания, хранения и подсобных помещений

Вспомогательные посты - это автомобиле-места, оснащенные или не оснащенные технологическим оборудованием, на которых выполняются технологические вспомогательные операции (посты приемки-выдачи).

Число постов приемки-выдачи определяется по формуле (2.7):

, постов, (2.7)

где - годовой объем постовых работ, чел-ч,

- коэффициент неравномерности загрузки постов, [2];

- число рабочих дней в году, =365 дней;

 - число смен работы в сутки, =2;

- продолжительность смены, ч, =12 ч;

- численность одновременно работающих на одном посту, чел.,=1 человек [3].

 - коэффициент использования рабочего времени поста, [2].

Автомобиле-места ожидания - это места для автомобилей, которые ожидают постановки на посты текущего ремонта. При необходимости эти места используют для выполнения некоторых работ по ремонту.

Количество мест ожидания принимаем из расчета 0,5 автомобиле-места на один рабочий пост [2]. Места ожидания размещаем в помещении постов текущего ремонта автомобилей.

Автомобиле-места хранения. Количество мест хранения автомобилей (стоянки) для дорожной станции технического обслуживания принимаем из расчёта 1,5 места на один рабочий пост [2].

 мест.

.6 Расчет площадей производственных зон, зон ожидания и хранения

Расчёт площадей производственных зон, зон ожидания и хранения рассчитывается по формуле (2.8):

где F_i - площадь автомобиля i-ой модели в плане, м²;

х_i - число автомобилей i-ой модели, шт.;

 - коэффициент плотности расстановки автомобилей;

Для производственной зоны [2].

При расчете площадей хранения и стоянок [2].

Площадь автомобиля в плане для КамАЗ равна 22 м².

Площадь автомобиля в плане для ГАЗ равна 9 м².

Площади зоны текущего ремонта:

 м².

 м².

 м².

Вспомогательный пост один, поэтому рассчитываем его площадь под автомобиль, занимающий наибольшее пространство, то есть под автомобиль КамАЗ.

Площадь зоны вспомогательного поста:

 м².

Площадь зоны ожидания ремонта:

 м².

 м².

 м².

Площадь хранения:

 м².

 м².

м².

Площади технологических помещений:

компрессорная - 6 м²;

электрощитовая - 4 м²;

бытовое помещение - 12 м²;

площадь склада запасных частей и агрегатов - 9 м²;

площадь склада оборудования и специнструмента - 4 м²;

площадь склада ГСМ - 4 м².

.7 Расчёт площади шиномонтажного участка

Площади участков могут быть определены по числу работающих в наиболее загруженную смену по формуле (2.8):

, м²,

где f_j - удельная площадь на первого производственного рабочего j-го участка, м²/чел, f_j=22 м²/чел [3];_j - число производственных рабочих на j-ом участке, чел., P_j=1 [3].

Более точный расчет площади участков выполняется по площади, занимаемой оборудованием - f_об (оборудование приведено в таблице 2.8):

, м², (2.10)

где К_п - коэффициент плотности расстановки оборудования, К_п=5 [3].

 м².

Таблица 2.8 - Технологическое оборудование шиномонтажного участка [4]

.8 Расчёт площади административно-бытовых помещений

Для административно-бытовых помещений площадь должна составлять от 11 м² до 13 м² на работника [3].

С учетом этого принимаем следующие размеры помещений:

кабинет администратора - 12 м²;

зона приёмки заявок - 12 м².

Площади бытовых помещений принимаем следующих размеров:

раздевалка со шкафчиками по 0,5 м² на рабочего. С учетом проходов принимаем площадь раздевалки 7 м²;

душевая - 3 м²;

туалет - 11 м² с учетом умывальника.

Общая площадь административно-бытовых помещений составляет F_а.б.=45 м².

.9 Расчёт площади земельного участка СТО

Площадь земельного участка рассчитывается по формуле:

, м²,(2.11)

где- площадь административно-производственного корпуса, м²,

 - площадь стоянки автомобилей, м², ;

- коэффициент застройки, [3].

Значения площадей принимаются по таблице 2.9.

Таблица 2.9 -Перечень зданий и сооружений на территории СТО

Площадь производственного корпуса совмещенного с административно-бытовыми помещениями с учетом принятой сеткой колонн 18´12+6 и принимаем 756 м² с габаритными размерами 18´42 м.

Площадь участка:

Площадь зеленых насаждений составляет 15% к площади участка [3]:

(2.12)

3. Технология ремонта грузовых шин

3.1 Технические характеристики колеса

Шина (покрышка) - один из элементов колеса <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%BE>, представляет из себя упругую резинометаллотканевую оболочку. Шина необходима для обеспечения пятна контакт <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C>а автомобиля с дорогой <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%BE>, предназначена для демпфирования небольших колебаний, вызываемых неровностями дороги.

Основные материалы для производства шины - это резина <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D0%BD%D0%B0> на основе натуральных/синтетических каучуков <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%83%D1%87%D1%83%D0%BA>, и корд. Корд может изготовлен из металлических нитей (металлокорд <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%88%D0%B8%D0%BD%D1%8B>) или полимерных и текстильных нитей.

Шина состоит из каркаса, слоёв брекера, протектора, борта и боковой части (рисунке 3.1).

 <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tire.gif?uselang=ru>

Рисунок 3.1 - Структура шины [15]:

- протектор; 2 - плечевая часть; 3 - каркас; 4 - боковая часть (крыло); 5 - брекер;

- дополнительная вставка в плечевой зоне; 7 - бортовое кольцо; 8 - бортовая часть.

Для грузовых автомобилей применяют металлокорд. В зависимости от ориентации нитей корда в каркасе различают шины:

радиальные;

диагональные.

В радиальных шинах нити корда находятся вдоль радиуса колеса. В диагональных шинах - под углом к радиусу колеса и нити соседних слоёв перекрещиваются.

Радиальные шины более жёсткие, в связи с чем имеют больший ресурс, стабильность формы пятна контакта, меньшее сопротивление качению и меньший расход топлива <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%BE>. Из-за варьирования количества слоёв каркаса (в отличие от обязательно чётного количества в диагональных) и возможности снижения слойности, уменьшается общий вес шины и толщина каркаса. Это снижает нагрев шины при качении, за счет этого увеличивается срок службы. Брекер и протектор так же легче отдают тепло - возможно варьирование толщины и глубины протектора для повышения проходимости по бездорожью. Поэтому радиальные шины почти полностью вытеснили диагональные.

Брекер расположен между каркасом и протектором. Необходим для защиты каркаса от ударов, придания жёсткости шине в области пятна контакта и для защиты шины и ездовой камеры от сквозных повреждений.

Протектор <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80_(%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%88%D0%B8%D0%BD%D1%8B)> нужен для обеспечения нужного коэффициента сцепления с дорогой <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B3%D0%B0>, а также для предохранения каркаса от повреждений. Протектор имеет рисунок, который различается в зависимости от типа рельефа местности, дорожных и климатических условий.

Борт позволяет шине герметично сидеть на ободе колеса <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%BE>. Борт имеет бортовые кольца и внутри покрыт слоем воздухонепроницаемой резины (у бескамерных шин).

Боковая часть предохраняет покрышку от боковых повреждений.

Шина имеет маркировку, которая нанесена на поверхности. Маркировка служит для подбора шины для конкретной марки автомобиля и под соответствующий климат.

3.2 Возможные неисправности шины. Причины их возникновения и способы устранения

В процессе эксплуатации шины могут подвергаться различным повреждениям, в частности износу (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Износ и методы устранения [14]

Наиболее часто встречающиеся повреждения - порезы, разрыв протектора покрышки, отслаивание протектора, расслаивание каркаса, прокол, пропуск воздуха через вентиль.

Основной признак неисправности шины является пониженное давление, вызванное нарушением герметичности шин.

Признак отслаивания протектора является появление вздутий на поверхности беговой дорожки.

Причины повреждения шин различны. Главной является неправильный подбор шин, который не соответствует нужным параметрам.

Например, установка камеры с меньшим профилем, чем внутренний профиль покрышки, вызывает растяжение стенок камеры при накачивании шины. Из-за растяжения толщина стенки камеры уменьшится и возникнет опасность разрыва при повышенных напряжениях.

А установка камеры с большим профилем приводит к образованию складок, которые приводят к быстрому перетиранию стенок камеры.

Установка шины, которая не соответствует ширине обода, приведет к нарушению наиболее выгодного профиля шины и будет повышенный износ.

Применение на спаренных колёсах покрышек с различным диаметром. Покрышка с меньшим диаметром менее нагружена, но она также имеет повышенный износ, из-за этого протектор приобретает зубчатую форму.

Уменьшенный зазор между шинами спаренных колёс приводит к контакту боковин, из-за этого происходит трение боковин друг о друга и быстрое их стирание.

Неправильная установка шины на глубокий обод может способствовать защемлению камеры между ободом и бортом покрышки, из-за чего будет быстрое перетирание камеры.

На ранний выход шины из строя влияет неравномерная затяжка гаек, которая вызывает боковое биение.

Срок службы шины зависит от соблюдения требований правил технической эксплуатации. Первое требование - правильный монтаж шины.

Перед установкой нужно проверить состояние обода. Он должен быть чистым и не гнутым.

3.3 Перечень работ при техническом обслуживании шины

Необходимо производить балансировку колеса после каждого монтажа шины и при каждом втором техническом обслуживании.

Техническое обслуживание шин необходимо производить при каждом техническом обслуживании автомобиля.

При проведении первого технического обслуживания одновременно выполняются следующие работы по шинам и ободьям:

. Осмотр шин для определения пригодности к дальнейшей эксплуатации: убираются посторонние предметы в протекторе, боковине; выявляются покрышки с механическими повреждениями; проверяется исправность вентилей, золотников, наличие колпачков; проверяется пригодность покрышки по износу и подбору шин по осям.

. Осмотр ободьев для определения пригодности к дальнейшей эксплуатации.

. Проверка крепления колес.

. Проверка давления во всех колесах автомобиля; при необходимости отрегулировать давление.

При проведении второго технического обслуживании одновременно проводятся работы по шинам и ободьям в объеме первого технического обслуживания, а также проверяется схождение и развал колес и их балансировка.

При подготовке автомобиля к переходу на летнюю или зимнюю эксплуатацию производится полный объем работ по второму техническому обслуживанию автомобиля.

Составляющей сезонного обслуживания является замена шин.

Для автомобилей с регулировкой давления требуется продуть трубопроводы и шланги системы централизованной подачи воздуха.

Ежедневно необходимо проводить осмотр шины, ободья и наличие колпачков; убрать посторонние предметы из протектора, боковин; снять шины, подлежащие восстановлению, нарезке рисунка протектора и ремонту.

Необходимо использовать шины с универсальным или всесезонным протектором. При использовании автомобиля на грунтовых дорогах, необходимо применять покрышки с рисунком протектора повышенной проходимости.

Периодически проверять состояние шин и давление воздуха, также по необходимости переставлять шины и балансировать колеса с шинами в сборе. Давление необходимо проверять на холодных шинах. При необходимости подкачать.

.4 Дефектация шины

. Отслоение наложенного протектора - местное или по всей окружности, при отсутствии нарушений "Правил эксплуатации автомобильных шин".

. Отслоение наложенной покровной резины по боковине (при восстановлении по типу "В").

. Отслоение или разрыв наложенной заплаты.

. Отслоение заполняющей резины в зоне ремонта повреждений брекера, в том числе по кромкам брекера.

. Отслоение заполняющей резины в зоне ремонта местных повреждений или заплаты с возможным последующим разрушением отремонтированной части.

. Отрыв части рисунка протектора из-за недостаточной толщины подканавочного слоя.

. Расхождение стыка наложенного протектора.

. Отслоение усиливающих лент корда.

. Отслоение или расслоение усиливающего резинового пояса.

Эксплуатационные дефекты:

. Преждевременный неравномерный износ протектора из-за неправильной регулировки сход-развала, резкого торможения/трогания с места, изношенность и ослабление крепления колесных подшипников, втулок, рулевых тяг, завышенного радиального и бокового биения колес, износ рисунка протектора выше предельно допустимого из-за несвоевременного снятия с эксплуатации.

. Разрушение, излом каркаса из-за езды при низком давлении в шинах.

. Сильный износ центральной части беговой дорожки из-за езды при высоком давлении в шинах, разрыв каркаса из-за перегрузки за счет неправильного расположения груза в кузове автомобиля, также вследствие удара о дорожные препятствия при езде на большой скорости.

. Механические повреждения:

пробои или порезы протектора или боковины с разрывом каркаса;

повреждения борта с нарушением правил монтажа и демонтажа покрышки;

потеря герметичности бескамерных покрышек из-за механических повреждений;

прокол, порез, разрыв или повреждение камеры при неправильной установке покрышки, повреждение вентиля, отрыв вентиля при небрежной установке покрышки или при езде с пониженным давлением.

.5 Процесс ремонта шины [13]

Демонтаж шины производится на грузовом шиномонтажном стенде Ш515Е (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Основные элементы шиномонтажного станка Ш-515Е [13]:

- пульт управления переносной; 2 - джойстик (перемещения каретки и подъёма и опускания балки); 3 - переключатель зажима/разжима; 4 - педали переключения вращения патрона; 5 - передвижная каретка; 6 - направляющая втулка рабочего рычага; 7 - балка; 8 - самоцентрирующий патрон; 9 - монтажный диск; 10 - фиксирующий штифт монтажной головки; 11 - фиксирующий штифт поворота монтажной головки; 12 - педаль рабочего рычага; 13 - рабочие кулачки; 14 - рабочий рычаг; 15 - крышка масляного бочка (указатель уровня масла); 16 - ручка регулирования давления в самоцентрирующем патроне; 17 - манометр; 18 - заливная горловина с минимальным указателем уровня масла; 19 - монтажная стойка; 20 - рабочая площадка подвижной каретки; 21 - регулировочные винты ползунов подвижной каретки.

.5.1 Закрепление колеса

. Монтажную стойку 19 (рисунок 3.2) необходимо отвести в нерабочее положение.

. Подвижную каретку необходимо отвести в правое крайнее положение.

. Рабочие кулачки патрона сжаты.

. Необходимо установить колесо на рабочую площадку 20 (рисунок 3.2).

. Перемещать рабочую площадку с колесом к патрону, пока рабочие кулачки не окажутся внутри колеса.

. Необходимо совместить оси патрона и колеса так, чтобы ось патрона была выше оси колеса на 5-15 мм, путём поднятия и опускания балки 7 (рисунок 3.2).

. Необходимо раскрыть патрон, захватив обод с внутренней стороны. Захват необходимо осуществить способом, зависящим от типа обода.

.5.2 Демонтаж

. Необходимо выпустите воздух из шины, выкрутив золотник из вентиля. Покрышку в местах контакта с отжимным диском необходимо смазать мыльным раствором.

. Необходимо поднять колесо при помощи механизма управления так, чтобы при нажатии монтажным диском на борт шины, он не касался внешней части обода.

. Вращать колесо, одновременно прижимая монтажный диск к борту покрышки, до тех пор, пока он полностью не отойдет от обода.

. Необходимо отключить вращение колеса.

. Далее нужно снять замочное и бортовое кольца.

. Затем необходимо переместить монтажную стойку в правое положение (от борта шины) и закрепить.

. Повернуть головку монтажной стойки на 180° и зафиксировать.

. Отжать противоположный борт вышеуказанными действиями.

. Далее необходимо борт покрышки столкнуть монтировкой во внутренний желоб обода.

. Подвести монтажный рычаг к закреплённому колесу с помощью пульта управления.

. Ввести монтажный рычаг между закраиной обода и бортом покрышки.

. Когда положение рычага и монтировки будет соответствовать, монтировку необходимо вынуть и вытащить фиксирующий штифт монтажной головки 10 (рисунок 3.2).

. Короткими движениями опустить балку с колесом вниз до тех пор, пока монтажный рычаг, опираясь о закраину обода, не оттянет борт покрышки наружу за внешний край обода и вставить фиксирующий штифт во второе отверстие.

. Включить вращение колеса против часовой стрелки и произвести разбортовку покрышки.

. Для демонтажа второго борта покрышки необходимо передвинуть монтажную стойку и закрепить ее с другой стороны колеса, монтажный диск при этом обращен к колесу.

. Короткими движениями каретки вправо приблизить и отжать монтажным диском край покрышки, сталкивая её с обода вправо, одновременно вращая колесо, пока вся покрышка не будет снята с обода.

.5.3 Ремонт грузовой покрышки с помощью грибка [14]

Грибки предназначены для ремонта повреждений диаметром от 10 мм до 15 мм. Ножка грибка заполняет повреждение, а шляпка усиливает поврежденную поверхность изнутри.

Последовательность ремонта шины:

. Внимательно осмотреть покрышку для определения ремонтопригодности.

. Обозначить место повреждения с помощью мелка.

. Удалить посторонний предмет, вызвавший прокол.

. Определите угол прокола, используя спиральное шило.

. Если угол больше 25°, то необходимо применить двойной метод ремонта (с помощью ножки грибка и армированной заплаты).

. Необходимо совместить центр грибка с центром прокола и отметить вокруг грибка область в 25 мм для обработки шины.

. Нанести очиститель на отмеченную область.

. Скребком удалите грязь.

. Далее обработать отмеченную область абразивной полусферой совместно с полиуретановой вставкой. Скорость вращения дрели не менее 4000 об/мин.

. Обработать прокол с помощью дрели и карбидной фрезы с наружной стороны покрышки. Скорость вращения дрели не менее 1200 об/мин. Использовать вращение по часовой стрелке. Аналогично обработать прокол с внутренней стороны покрышки.

. Очистить пылесосом обработанную область, чтобы удалить металлическую стружку и резиновую пыль.

. Нанести на ткань обезжиривающую жидкость и очистить место повреждения, двигаться необходимо от центра к краям. Подождать 3 минуты, чтобы обезжиривающая жидкость полностью высохла.

. Нанести клей от центра прокола к краям. Подождать 3 минуты, чтобы клей подсох.

. Расположить середину ножки грибка в проволочном держателе.

. Удалить защитную пленку с ножки грибка.

. Нанести клей на ножку грибка. Держать грибок в горизонтальном положении, чтобы клей не стекал на подложку.

. Вставить проволочный держатель в отверстие прокола.

. Вытянуть проволочный держатель снаружи покрышки и начать установку грибка.

. Как только грибок встал на место, необходимо нажать на шляпку грибка пальцем и прижать к шине.

. Прикатать шляпку раскатывающим роликом от центра к краям.

. Нанести герметик на шляпку (на бескамерной шине), либо тальк (на камерной шине).

. Отрезать выступающую часть ножки.

Оборудование и инструмент: пассатижи, спиральное шило, скребок, абразивная полусфера, дрель, пылесос, проволочный держатель, раскатывающий ролик, нож.

Материал: грибок UNI-SEAL, мелок, армированная заплата TECH-ARM, очиститель RUB-O-MATIC, обезжиривающая жидкость RUB-O-MATIC, клей CHEMICAL VULCANIZING FLUID, герметик SECURITY COAT/тальк TECH TYRE TALC.

Время: 27 минут.

.5.4 Ремонт боковых порезов с помощью заплат [14]

Заплаты позволяют отремонтировать повреждения на боковой поверхности, в плечевой области и на беговой дорожке. Специальный корд обеспечивает заплате гибкость и термостойкость.

Последовательность ремонта боковых порезов:

. Необходимо осмотреть шину с обеих сторон, найди повреждение и определить ремонтопригодность.

. Обвести маркировочным мелком повреждение. Удалить инородные предметы, вызвавшие повреждение покрышки.

. Определить размер повреждения с помощью спирального шила, проверить, не расслоились ли нити корда.

. Измерить расстояние между краем обода покрышки и краем повреждения. Повреждение не должно находиться в неремонтируемой области покрышки (приложение 2).

. Измерить размеры повреждения. Воспользоваться таблицей и определить ремонтопригодность (приложение 3).

6. Если покрышка ремонтопригодна, нанести чистящую жидкость <#"903241.files/image079.gif">[13].

.3 Выбор электродвигателя

.3.1 Коэффициент полезного действия привода

Рассчитывается по формуле (4.1)

, (4.1)

где - КПД ременной передачи,[17];

- КПД муфты, [17];

- КПД редуктора;

, (4.2)

где - КПД червячной передачи, [17];

- КПД перемещение масла, [17];

- КПД подшипников качения, [17];

.3.2 Мощность электродвигателя рассчитывается по формуле (4.3):

, кВт, (4.3)

где - мощность на валу с крестовиной, = 2,2 кВт;

- КПД привода,

Выбираем электродвигатель с редуктором ближайший по мощности, кВт (таблица 4.2).

Таблица 4.2 - Выбор электродвигателя [18]

Выбираем электродвигатель марки 4А112МА6 У3 ГОСТ 19523-74 с частотой вращения 975 мин^-1 и мощностью 3 кВт.

.4 Передаточное отношение привода

Передаточное отношение привода рассчитывается по формуле (4.4):

где - частота вращения патрона, ;

- частота вращения электродвигателя, .

Уточняем передаточное отношение ременной передачи с учетом выбора редуктора по формуле (4.5):

где - передаточное отношение привода,

- передаточное отношение редуктора,

.

.5 Кинематический расчет привода

Схема ременной передачи представлена на рисунке 4.3

Рисунок 4.3 - Схема ременной передачи:

- шкив ведущий; 2 - шкив ведомый; 3 - ремень.

4.5.1 Частота и угловые скорости на валах

Частота и угловые скорости на валах рассчитываются по формулам (4.6) и (4.7):

, , (4.6)

, с^-1, (4.7)

где - частота вращения электродвигателя, .

;

;

.

.5.2 Мощность на валах

Мощность на валах рассчитываются по формулам (4.8) и (4.9):

где - мощность электродвигателя,

- КПД ременной передачи,  [17].

где - КПД редуктора, .

.5.3 Вращающие моменты на валах

Вращающие моменты на валах указаны на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 - Схема червячного механизма:

- червячное колесо; 2 - червяк.

Вращающие моменты на валах рассчитываются по формулам (4.10), (4.11) и (4.12):

, Н·м, (4.10)

, Н·м, (4.11)

, Н·м, (4.12)

Н·м,

Н·м,

Н·м.

Выбираем стандартный редуктор в зависимости от передаточного числа и вращающего момента на тихоходном валу ГОСТ-15150-69 марки РЧУ-160-50-51-2-У-У3.

Межосевое расстояние а=160 мм. Передаточное число U=50, исполнение - 51, по расположению червячной пары схемы сборки - 2, выходной конец вала цилиндрический - У; У3 - климатическое исполнение.

.6 Расчет ременной передачи

.6.1 Выбор сечения ремня

По ГОСТ 1284.1-89, так как мощность электродвигателя Р_э=3 кВт, то выбираем ремень с сечением В (рисунок 4.5) [18].

Для ремня типа В: h=10,8 мм, F=10 мм, l_p=14 мм, А=133 мм², l=19 мм.

Рисунок 4.5 ‒ Схема ремня [18]:

l - полная ширина; h - высота; F - ширина основания; l_p - расчетная ширина ремня.

4.6.2 Диаметр ведущего шкива

Диаметр ведущего шкива рассчитываются по формуле (4.13):

, мм, (4.13)

где - крутящий момент электродвигателя, Н∙м.

мм.

Принимаем стандартное значение

.6.3 Диаметр ведомого шкива

Диаметр ведомого шкива определяется по формуле (4.14):

где - диаметр ведущего шкива,

- передаточное отношение ременной передачи,

 - относительное скольжение ремня, [18].

мм.

Принимаем стандартное значение  мм.

.6.4 Уточнение передаточного числа и частоты вращения ведомого шкива:

где - диаметр ведущего шкива,  мм;

- диаметр ведомого шкива,  мм;

ε - относительное скольжение ремня, ε = 0,015 [18].

, мин^-1,

где - частота вращения электродвигателя, ;

- передаточное отношение ременной передачи,

 мин^-1.

.6.5 Наименьшее и наибольшее допустимые межосевые расстояния между электродвигателем и редуктором

Наименьшее и наибольшее допустимые межосевые расстояния между электродвигателем и редуктором рассчитываются по формулам (4.17) и (4.18):

мм, (4.17)

где - диаметр ведущего шкива, мм;

- диаметр ведомого шкива,  мм;

h - высота сечения ремня,  мм.

, мм, (4.18)

мм,

мм.

Выбираем значение межосевое расстояние из данного промежутка, например l=400 мм.

.6.6 Расчетная длина ремня

Расчетная длина ремня при принятом межосевом расстоянии рассчитывается по формуле (4.19):

, мм, (4.19)

где l - межосевое расстояние, l=400мм;

- диаметр ведущего шкива, мм;

- диаметр ведомого шкива,  мм.

мм.

Принимаем стандартное значение L_p=1900 мм.

.6.7 Угол обхвата ремня малого шкива

Угол обхвата ремня малого шкива рассчитывается по формуле (4.20):

.6.8 Уточненное межосевое расстояние

Уточненное межосевое расстояние рассчитывается по формуле (4.21):

мм,(4.21)

.6.9 Скорость ремня

Скорость ремня рассчитывается по формуле (4.22):

м/с, (4.22)

где - диаметр ведущего шкива, мм;

- частота вращения электродвигателя, .

м/с.

.6.10 Окружное усилие

Окружное усилие рассчитывается по формуле (4.23):

Н,

где - крутящий момент электродвигателя, Н∙м;

- диаметр ведущего шкива, мм.

 Н.

4.6.11 Расчетное число ремней

Расчетное число ремней рассчитывается по формуле (4.24):

шт,

где - окружное усилие, Н;

- плотность материала ремня,кг/м³, принимаем δ = 1,4кг/м³;

A - площадь сечения ремня, А=133 мм².

где С_а - коэффициент учитывающий угол обхвата.

С_р - коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации передачи, С_р=1...1,7, принимаем С_р=1,4.

где α - угол обхвата ремня, α = 149,02⁰.

.6.12 Усилие, действующее в ремне:

где А - площадь поперечного сечения ремня, А=133 мм²;

 - плотность материала ремня, кг/м³, принимаем δ=1,4 кг/м³;

Z - количество ремней, шт, Z=2 шт.

где - окружное усилие, Н;

.6.13 Усилие, действующее на валы

Усилие, действующее на валы рассчитывается по формуле (4.30):

где α - угол обхвата ремня, α = 149,02⁰.

.6.14 Определение конструктивных размеров шкивов

Конструктивные размеры шкивов определяются по ГОСТ 20889-88 (рисунок 4.6).

где l - расстояние между осями канавок, l=19 мм;

f - расстояние от края шкива до оси канавки под ремень, f=12,5 мм;

Z - количество ремней, шт, Z=2 шт.

Рисунок 4.6 - Конструктивные размеры шкива

мм.

, мм,

мм,

мм,

мм.

мм,

мм,

мм.

мм.

мм,

мм.

 мм,

мм.

4.7 Расчет приводного вала

Схема приводного вала показана на рисунке 4.7

Рисунок 4.7 - Схема приводного вала: 1 - муфта; 2 - подшипник; 3 - вал; 4 - патрон.

Предварительный расчет вала приводим на кручение понижением допуска напряжения.

Материал вала Сталь 45 ГОСТ 1050-2013 [17].

, мм, (4.38)

где - крутящий момент на валу,

[τ_к] - допустимое напряжение на кручение, [τ_к] = 80 МПа [17].

мм.

Принимаем по ГОСТ 6636 - 69 диаметр концевого участка вала d=80 мм.

Принимаем остальные размеры (рисунок 4.8):

l₁ - длина вала под муфту, l₁=130 мм;

l₂=l₄ - длина вала под подшипник, l₂= l₄=80 мм;

l₃ - длина промежуточного участка, l₃ =160;

l₅ - длина вала под крестовину, l₅=95 мм;

- диаметр концевого участка вала, d₁ = 80 мм;

- диаметр вала под подшипник, d₂=d₄=90;

- диаметр промежуточного участка вала, d₃=100 мм;

- диаметр вала, под крестовину, d₅=80 мм.

Рисунок 4.8 - Эскиз вала

.8 Подбор шпонок и их расчет

Основные размеры шпоночного соединения указаны в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Основные размеры шпоночного соединения [19]

Материал шпонки материала Сталь 45 ГОСТ 1050-2013 [17].

Длина шпонки равна 110 мм.

Шпоночное соединение проверяется на смятие по формуле (4.39):

, Н/мм², (4.39)

где - крутящий момент на валу,

d - диаметр вала, d=80 мм;

l - длина шпоночного паза, l=110 мм;

b - ширина шпонки, b=22 мм;

h - высота шпонки, h=14 мм;

t₁ - глубина шпоночного паза, t₁=9 мм;

[σ_см] - допускаемое напряжение смятия, [σ_см]=210 Н/мм²[20].

Н/мм².

 Н/мм².

Условие выполняется.

Шпонка проверяется на срез по формуле (4.40):

, Н/мм², (4.40)

где [τ_ср] - допускаемое напряжение среза, Н/мм².

 (4.41)

 Н/мм².

,34 Н/мм²< 129,6 Н/мм².

Условие выполняется.

Подбираем длину шпонки l=80 мм.

Проверяем шпоночное соединение на смятие по формуле (4.42):

, Н/мм², (4.42)

 Н/мм².

,9 Н/мм²< 216 Н/мм².

Условие выполняется.

Проверяем шпонку на срез по формуле (4.43):

, Н/мм², (4.43)

 Н/мм².

,09 Н/мм²< 129,6 Н/мм².

Условие выполняется.

.9 Подбор муфты

Для соединения тихоходного вала редуктора с валом привода используют муфту.

Принимаем МУВП 4000-90-1 У3 ГОСТ 21424-93.

Упругая втулочно-пальцевая муфта с номинальным крутящим моментом Т_н=4000 Н∙м; исполнение - 1, диаметром посадочного отверстия d=80 мм.

Выбор муфты осуществляем по диаметру вала и по величине расчетного крутящего момента:

где k - коэффициент нагрузки, k=1[17];

- крутящий момент на валу,

- номинальный крутящий момент, [17].

,69 Н∙м ≤ 4000Н∙м.

Условие выполняется.

.10 Подбор подшипников и проверка на долговечность

.10.1 Определение сил, действующих на вал:

где D₁ - диаметр шкива, мм, D₁=125 мм;

Т₂ - крутящий момент на валу, Н∙м, Т₂=3807,69 Н∙м.

Н.

где F_k - сила, действующая от крестовины, Н;

g - ускорение свободного падения, g=9,8 м/с;

m_k - масса колеса, m_k=150 кг.

.10.2 Определение реакции опор плоскости:

Расчетная схема представлена на рисунке 4.9.

, Н,

где AD - расстояние, м, AD=0,35 м;

AC - расстояние, м, AC=0,195 м;

AB - расстояние, м, AB=0,19 м.

 Н.

, Н,

где BC - расстояние, м, BC=0,385 м;

BD - расстояние, м, BD=0,16 м;

BA - расстояние, м, BA=0,19 м.

Н.

Проверка:

Эпюры плоскости у-z:

СА:М_с = 0.

где AC - расстояние, м, AC=0,195 м.

где BC - расстояние, м, BC=0,385 м;- расстояние, м, BA=0,19 м.

, Н, (4.52)

, Н, (4.53)

 Н,

 Н.

Рисунок 4.9 - Расчетная схема вала на прочность

Подбор подшипников ведем по более нагруженной опоре. Выбираем подшипник №1218 ГОСТ 28428-90. Шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные лёгкой серии.

.10.3 Эквивалентная нагрузка

где k_σ - коэффициент безопасности, k_σ=1,1 [17];

k_Т - температурный коэффициент, k_Т=1 [17];

V - коэффициент вращения внутреннего кольца, V=1,2 [17];

х₁ - коэффициент статических нагрузок, х₁=1 [17].

.10.4 Расчетная долговечность

Расчетная долговечность рассчитывается по формуле (4.55):

где С=57000 Н (таблица 4.4);

.10.5 Расчетная долговечность в часах

Расчетная долговечность в часах рассчитывается по формуле (4.56):

ч,

где - частота вращения вала, ;

L - расчетная долговечность, L=27.

ч.

.10.6 Уточненный расчет вала

Принимаем, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения по пульсирующему циклу.

Материал вала Сталь 45 ГОСТ 1050-2013, термическая обработка - закалка в масле  предел прочности.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжения.

Опасное сечение находится под подшипником А, где действуют максимальные изгибающие моменты , М_хи крутящий момент Т₂.

М_х = 0.

Суммарный изгибающий момент рассчитывается по формуле (4.57):

, Н∙мм, (4.57)

Н∙мм.

4.10.7 Коэффициент запаса прочности

 МПа, (4.58)

где k - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений, k=1,7 [20];

ε - масштабный фактор для касательных напряжений, ε = 0,68 [20];

- коэффициент отражающий соотношение пределов выносливости при семеричном и пульсирующем циклах кручения, [20];

- оси амплитуды и среднее напряжение от нулевого цикла:

, МПа, (4.59)

где Т₂ - крутящий момент на валу, Н∙мм,

полярный момент сопротивления сечения вала, мм³;

мм³

где d - диаметр вала, d=90 мм;

мм³.

МПа.

 МПа.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям рассчитывается по формуле (4.61):

 МПа, (4.61)

где k_σ - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, k_σ=1,8 [20];

ε_σ - масштабный фактор для касательных напряжений, ε_σ = 0,68 [20];

ψ_σ - коэффициент, отражающий соотношение пределов выносливости при семеричном и пульсирующих циклах кручения, ψ_σ = 0,1 [20].

Амплитуда нормальных напряжений рассчитывается по формуле (4.62):

 МПа, (4.62)

где М - суммарный изгибающий момент, М=5208,4 Н∙м;

момент сопротивления сечения.

 м³,

где d - диаметр вала, d=90 мм.

 мм³.

 МПа.

МПа,

,3 МПа> 2,5 МПа.

Условие выполняется.

.11 Расчет на прочность лапы

Исходные данные: l=0,26 м,  материал - Сталь 20 (ГОСТ 1050-2013); а=3 см; в=5 см, F=1470H (рисунок 4.12).

Составляем уравнение сумму сил на ось у:

R_в-F=0.

R_в=F=1470 Н.

Строим эпюры в плоскости х-у:

CВ:

CB:

Нормальные напряжения:

где суммарный изгибающий момент, М=5208,4 Н∙мм;

момент сопротивления сечения.

Опасное сечение в точке В, поэтому момент принимаем

,

где а - ширина сечения, м, а=0,03 м;

в - высота сечения, м, в=0,03 м.

.

,96 МПа≤90 МПа.

Условие выполняется.

.12 Расчет патрона станка

Расчет сил закрепления сводится к решению задачи статики на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних сил.

На патрон действуют следующие силы: закрепления, трения, тяжести. Силы закрепления должны быть достаточными, чтобы исключить смещение (проворот) колеса, установленного в приспособление, под действием сил (моментов). Для определения силы Q закрепления необходимо решить уравнение равновесия:

, Н∙м. (4.68)

где k - коэффициент запаса, k = 2,6;

Т₂ - крутящий момент, Т₂ = 3807,69 Н·м;

l - длина плеча, l = 216,5 мм.

Для обеспечения надежности зажима силы (моменты) принимаются с учетом коэффициента запаса k, являющегося произведением первичных коэффициентов:

где k₀ - гарантированный коэффициент запаса, k₀=1,5 [20];

k₁ - коэффициент, учитывающий возрастание, k₁=1,0 [20];

k₂ - коэффициент, учитывающий неравномерность сил, k₂=1,2[20];

k₃ - коэффициент, учитывающий изменение сил при прерывистом вращении, k₃=1,2 [20];

k₄ - коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемых приводами сил зажима, k₄=1,0 [20];

k₅ - коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемых сил зажимных устройств, k₅=1,2 [20];

k₆ - коэффициент, учитывающий неопределенность положения мест контакта заготовки с установочными элементами и изменение в связи с этим моментов трения, противодействующих повороту колеса на базовой плоскости, k₆=1,0 [20].

Если в результате расчета значение коэффициента запаса окажется меньше 2,5, его принимают равным этой величине.

Расчет пальцев на срез:

 (4.70)

, Н/мм², (4.71)

где Q_гц - максимальное усилие гидравлического цилиндра, Q_гц = 1·10⁶ Н/мм²;

z - общее количество осей в шарнирных соединениях патрона, z=16;

i - общее количество срезов, i=32.

 Н/мм².

,7 Н/мм²< 99 Н/мм².

Условие выполняется.

.13 Расчет гидравлического привода

.13.1 Выбор масла

Марка масла выбирается исходя из условий эксплуатации, типа насоса. Для шестеренных гидронасосов всех марок в качестве рабочей жидкости используется моторные масла М-8В2 и М-10В2. Выбираем масло М-8В2.

.13.2 Выбор номинального давления

Выбор давления производится из ряда номинальных, установленных ГОСТ 12445-80: 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 6,3; 10; 16; 20; 32; МПа. Выбираем р_ном=1,6 МПа.

4.13.3 Расчет гидроцилиндра

.13.3.1 Выбор параметров гидроцилиндра

Основные параметры цилиндров регламентируются ГОСТ 6540-68:

диаметр поршня D;

диаметр штока d;

ход поршня S.

Согласно ГОСТ выбираем D=80мм. Данному диаметру соответствует d=50 мм и S=800 мм.

.13.3.2 Расчет усилия на штоке

Развиваемое усилие:

, Н,

где  - номинальное давление, МПа, ;- эффективная площадь поршня, мм².

Для одностороннего штока площадь поршня в поршневой полости:

, мм²,

где D - диаметр поршня, мм, D=80 мм.

Расчет проводится для поршневой полости гидроцилиндра. Развиваемое усилие с учетом механических потерь на трение:

, Н,

где - гидромеханический КПД гидроцилиндра, =0,92…0,98;

- номинальное давление, МПа, ;- эффективная площадь поршня, мм², F=5024 мм².

Таким образом, расчетная грузоподъемность составит 754 кг.

.13.3.3 Расчет расхода жидкости

Расход жидкости

, м³/с,

где V - скорость перемещения поршня.- эффективная площадь поршня, мм², F=5024 мм²=0,005 м².

Принимаем, что скорости перемещения поршня при подаче жидкости в поршневую и штоковую полости одинаковы и равны 1,2 м/мин (0,2м/с).

Тогда:

.13.3.4 Продолжительность хода поршня

Продолжительность одного двойного хода поршня:

где τ_п - время переключения распределителя, τ_п=0,1…0,2 с.

Так как V_п=V_ш=0,02 м/с, то

4.13.3.5 КПД гидроцилиндра

Общий КПД гидроцилиндра определяется формулой:

,

где - механический КПД, =0,85…0,99, принимаем =0,94;

- объемный КПД, =0,97…0,99, принимаем=0,98.

.13.3.6 Расчет толщины стенки гидроцилиндра

Толщина стенки определяется по формуле (4.78):

где - номинальное давление, МПа, ;

μ - коэффициент Пуассона, μ=0,25…0,28, принимаем μ=0,26;

[σ_р] - максимально допустимое растягивающее напряжение,

[σ_р] =100…120 МПа, принимаем [σ_р] =110 МПа.

Принимаем толщину стенки равной 0,008 м.

.13.3.7 Проверка на прочность

Гидроцилиндры рассчитываются и проверяются на прочность по напряжениям растяжения по формуле:

где R - наружный радиус гидроцилиндра, м, R=0,0482 м;- внутренний радиус гидроцилиндра, м, r=0,042 м;

р_у - условное давление жидкости, МПа.

, (4.80)

где - номинальное давление, МПа, .

МПа≤110МПа.

Условие выполняется.

.13.3.8 Проверка на устойчивость

При жестком креплении цилиндра производится расчет устойчивости выдвинутого штока по формуле Эйлера:

где Е - модуль упругости материала, для стали Ск45 ГОСТ 1050-2013 Е=2,1∙10⁵ МПа;_ш - момент инерции штока, кг/м², I_ш=0,19∙10^-7кг/м²;_ш - длина выдвинутого штока, м, L_ш=0,8 м;

μ - коэффициент привидения длины, μ=2.

.

Коэффициент запаса устойчивости для стальных штоков:

 (4.82)

где R - усилие на штоке гидроцилиндра, Н, R=7395,3 Н.

Устойчивость обеспечена.

.13.4 Расчет насоса

Мощность насоса для привода гидроцилиндра

,

где z - число одновременно включаемых гидроцилиндров, z=1;- усилие на штоке гидроцилиндра, Н, R=7395,3 Н;_п - скорость насоса, м/с, V_п=0,2 м/с;

η_гмн - гидромеханический КПД насоса, η_гмн=0,91;

η_гмц - гидромеханический КПД цилиндра,η_гмц=0,92.

Зная мощность привода, можно рассчитать требуемую подачу насоса:

где N_н - мощность насоса для привода гидроцилиндра, Вт, N_н=177 Вт;

р_ном - номинальное давление, МПа, р_ном =1,6 МПа.

По известной подаче и выбранному из технических характеристик рабочему объему насоса определяем число оборотов вала:

,

где z - число насосов, подающих поток жидкости в одну гидролинию, z=1;_н - рабочий объем насоса, см³/об, q_н=4 см³/об;

η_об.н - объемный КПД насоса, η_об.н=0,92.

По рабочему объему насоса и частоте вращения выбираем насос НШ 4 Г-3 по ГОСТ 19027-89.

Характеристики:

. Рабочий объем q_н=4 см³/об;

. Номинальное давление р_ном=1,6 МПа;

.Частота вращения n_н=500-3600 мин^-1.

.13.5 Выбор распределителя

Для гидропривода подъемного устройства выбираем моноблочный распределитель р_ном=1,6 МПа типа ГР (с ручным управлением).

4.13.6 Расчет трубопроводов

Под гидравлическим расчетом понимается определение внутреннего диаметра трубы на основе рекомендованных значений скорости потока жидкости.

Внутренний диаметр трубопровода:

где Q - величина потока жидкости через трубопровод, м³/с;- скорость потока жидкости, м/с.

Скорость потока жидкости выбирается конструктивно в зависимости от назначения трубопровода.

Рекомендуется следующие значения скорости, м/с:

а) для всасывающего трубопровода: 0.8…1;

б) для сливного трубопровода: 1,4…2;

в) для напорного трубопровода: 3,6…1.

Диаметр всасывающего трубопровода:

Согласно ГОСТ 8734-75 принимаем d_в=0,012 м.

Диаметр сливного трубопровода:

Согласно ГОСТ 8734-75 принимаем d_сл=0,01 м.

Диаметр напорного трубопровода:

Согласно ГОСТ 8734-75 принимаем d_н=0,006 м.

4.13.7 Выбор фильтра

Выбор фильтра осуществляем по номинальному потоку жидкости и требуемой номинальной точности фильтрации. Для лучшей очистке выбираем щелевой фильтр с магнитными вставками.

Такой фильтр позволяет улавливать не только неметаллические частицы, но и мельчайшие ферромагнитные частицы (0,4 мкм).

.13.8 Расчет КПД гидропривода

Коэффициент полезного действия гидропривода позволяет установить эффективность проектирования конструкции. Для оптимально разработанной гидросистемы общий КПД находится в пределах η_общ=0,65…0,75.

Общий КПД гидропривода определяется произведением гидравлического, механического и объемного КПД:

Гидромеханический КПД зависит от суммарных потерь давления в гидроприводе η_г=0,96…0,99.

Механический КПД находится произведением механических КПД насоса, распределителя и гидроцилиндра:

Объем КПД находится произведением объемных КПД насоса, распределителя и цилиндра:

.13.9 Выбор гидробака

Под баком понимается накопитель рабочей жидкости, который может одновременно получать жидкость из сливной гидролинии и отдавать ее во всасывающую гидролинию.

Вместимость бака, форма, местоположение и некоторые конструктивные особенности оказывают большое влияние на работоспособность гидропривода.

 (4.90)

где k - коэффициент запаса, k=3;

Q - подача насоса, л/мин, Q=6,6 л/мин.

Наиболее распространены гидробаки, имеющие форму параллелепипеда. В соответствии с ГОСТ 12448-80 выбираем вместимость бака 20 л.

.13.10 Тепловой расчет гидропривода

Тепловой расчет с целью установления условий работы гидропивода, уточнения объема гидробак и поверхности теплоотдачи.

Минимальная температура рабочей жидкости соответствует температуре воздуха климатической зоны, в которой эксплуатируется механизм. Максимальная температура зависит от конструктивных особенностей гидросистемы, режима эксплуатации гидропривода и температуры окружающего воздуха.

Все потери мощности в гидросистеме (особенно из-за внутреннего трения масла) превращаются в тепло, которое аккумулируется в жидкости и гидрооборудовани.

Количество тепла, получаемое в единицу времени, соответствует потерянной в гидроприводе мощности:

где η_общ - общий КПД гидропривода;_н - мощность привода насоса;_п - коэффициент продолжительности работы под нагрузкой, k_п=0,5;_д - коэффициент использования номинального давления, k_д=0,5.

.13.11 Выбор уплотнителей

Уплотнения используются для устранения утечек жидкости. Они должны быть достаточно герметичными, надежными, удобными для монтажа, издавать минимальный уровень трения, иметь небольшие размеры и совместимость с рабочей жидкостью.

Для герметизации штока выбираем по ГОСТ 9833-73 уплотнительные резиновые кольца, для герметизации поршня - уплотнительные манжеты по ГОСТ 14896-81.

.13.12 Выбор демпфера

Для гидроцилиндров, используемых в гидроподъемных механизмах, возникает необходимость торможения (демпферирования), и замедления скорости поршня с последующей остановкой. Это выполняется для исключения удара поршня о заднюю стенку цилиндра и удара подвижных частей друг о друга. Кроме того, при торможении значительно снижаются динамические нагрузки в гидроприводе. Принцип действия демпфера основан на дросселировании жидкости через отверстие. Демпферы ставятся на поршень или верхней части цилиндра в конце хода поршня. Также демпфер конической формы ставятся на штоке со стороны поршня.

.14 Техническое обслуживание [13]

. Ежедневно проверять уровень масла в гидромеханизме и редукторе стенда. При необходимости долить до указательной метки.

. Ежедневно наносить консистентную смазку Литол-24 ТУ 0254-002-51566536-2001 на узлы подъемного цилиндра.

. Ежедневно проверять уплотнительные соединения на наличие подтеканий.

4. Ежедневно очищать пластмассовые панели или поверхности, используя синтетические моющие средства на спиртовой основе.

5. Один раз в квартал прочищать самоцентрирующий патрон и направляющие передвижной каретки, и тщательно смазывать вседвижущиеся части станка при помощи масленок.

. Один раз в полгода между ползунами подвижной каретки и направляющими следует подтянуть регулировочные винты.

. Один раз в год менять масло гидросистемы. В бак гидростанции заливается масло марки М-8В2 ГОСТ 20799-88. Рабочий объём масла должен соответствовать 2/3 объёма бака (13-14 литров).

. Один раз в 2 года менять масло ИТД-150 ТУ 38.1011.337-2000 в редукторе. Заправка производится в горловину до верхнего уровня. Слив масла производить через нижнее сливное отверстие редуктора в поднятом положении балки под 45°-60°.

4.15 Требования безопасности

.15.1 Требования безопасности перед началом работы

. Надеть спецодежду, приготовить другие необходимые средства индивидуальной защиты.

. Перед началом работы работник должен подготовить рабочее место в плане оснащенности его необходимым оборудованием, устройствами, приборами, приспособлениями и инвентарем.

. Проверить наличие средств пожаротушения.

.Проверить наличие вентиляции (в помещении), освещения.

. Убедиться в исправности манометра.

. Очистить шины от пыли, грязи, льда.

.15.2 Требования безопасности во время работы

. Запрещается выбивать кувалдой (молотком) при демонтаже шины с диска, плотно приставшей к борту колеса, осуществляется съемником.

. Запрещается монтировать покрышку на обод, покрытый ржавчиной или имеющий вмятины, трещины, заусенцы.

. Перед монтажом шины необходимо проверить исправность и чистоту обода, бортового и замочного колец, а также шины.

.Замочное кольцо при монтаже шины на диск колеса должно надежно входить в выемку обода всей внутренней поверхностью.

. Производить монтаж шин на неисправные диски колес, а также применять по соответствующему размеру шин, диски, колеса, съемные фланцы запрещается.

. Перед демонтажем шины (с диска колеса) воздух из камеры должен быть полностью выпущен.

. Перед запуском станка убедиться в надежности крепления колеса.

. При вращении колеса запрещается прикасаться к нему.

4.15.3 Требования безопасности в аварийных ситуациях

Во время работы могут возникнуть аварии или аварийные ситуации, которые могут привести к несчастным случаям. Основные возможные аварийные ситуации:

. Повреждение изоляционных проводов.

. Сильная запыленность воздуха рабочей зоны может вызвать заболевание.

. При возникновении аварий и ситуаций, которые могут привести к авариям и несчастным случаям, необходимо немедленно прекратить работы и известить руководителя работ.

. При возникновении пожара, задымлении:

полностью отключить от источника энергопотребления при помощи аварийного выключателя;

немедленно сообщить по телефону «01» в пожарную охрану, оповестить работающих, поставить в известность руководителя подразделения, сообщить о возгораниина пост охраны;

открыть запасные выходы из здания, обесточить электропитание, закрыть окна и прикрыть двери;

приступить к тушению пожара первичными средствами пожаротушения, если это не сопряжено с риском для жизни;

организовать встречу пожарной команды;

покинуть здание и находиться в зоне эвакуации.

. При несчастном случае:

немедленно организовать первую помощь пострадавшему и при необходимости доставку его в медицинскую организацию;

принять неотложные меры по предотвращению развития аварийной или иной чрезвычайной ситуации и воздействия травмирующих факторов на других лиц;

сохранить до начала расследования несчастного случая обстановку, какой она была на момент происшествия, если это не угрожает жизни и здоровью других лиц и не ведет к катастрофе, аварии или возникновению иных чрезвычайных обстоятельств, а в случае невозможности ее сохранения - зафиксировать сложившуюся обстановку (составить схемы, провести другие мероприятия).

.15.4 Требования безопасности по окончании работы

. По окончании работы работник должен обесточить стенд.

. Очистить стенд от грязи и пыли;

. Убрать отходы производственной деятельности на отведенные места;

. Инструмент и приспособления убрать в места их хранения;

. Снять спецодежду, очистить от грязи и убрать в шкаф.

. Вымыть руки и лицо с мылом.

. Доложить о возникавших в процессе работы неисправностях в работе механизмов, о недостатках, влияющих на безопасность труда своему непосредственному руководителю.

.16 Технико-экономическая оценка стенда

Шиномонтажный стенд рассчитан на основе популярного стенда Ш-515Е, с классической конструкцией для грузовых шиномонтажных стендов.

Данный стенд рассчитан с увеличением мощности привода стенда для более быстрой работы с колёсами.

В связи с чем был произведен расчет привода и изменена его компоновка на стенде. Привод выполнен из ременной передачи с использованием червячного редуктора. Основные элементы, используемые, в доработанной конструкции являются стандартизированными и выпускающимися предприятиями России, это позволяет достичь высокой эффективности внедрения изменений и низкой стоимости модернизации, что и является наиболее важным.

5. Экономическая часть проекта

.1 Оценка инвестиций

В данной выпускной квалификационной работе предусматривается проект разработки дорожной станции технического обслуживания.

В последние годы автопарк сильно вырос, что привело к отставанию инфраструктуры автотранспорта, особенно это заметно на загородных дорогах. В связи с этим вырос спрос на услуги дорожных СТО.

Оценка экономической эффективности подразумевает расчеты стоимости строительства проектируемой станции обслуживания и эксплуатационных затрат, зная которые, можно спрогнозировать срок окупаемости проекта.

Затраты при организации станции технического обслуживания делятся на две основные группы:

единовременные затраты (инвестиции);

текущие эксплуатационные затраты (операционные).

В состав инвестиций входят затраты на строительство здания с учетом прокладки инженерных коммуникаций, технологическое оборудование и другое.

Затраты на приобретение технологического оборудования рассчитываются согласно прайс-листам. Должны быть учтены затраты на доставку и установку оборудования.

Также отдельно учтены затраты на приобретение земельного участка и асфальтирование территории.

Для организации СТО необходимо приобрести оборудование (таблица 5.1).

Таблица 5.1 - Необходимое оборудование

Затраты на доставку (З_д) оборудования равняются 4% от стоимости оборудования и рассчитываются по формуле (5.1):

Затраты на установку (З_у) оборудования равняются 8% от стоимости оборудования, которое нуждается в установке, и составят:

Затраты на строительство здания «под ключ» площадью 756 м² были рассчитаны с помощью онлайн-калькулятора быстровозводимых зданий из сэндвич-панелей (приложение 4) и составят:

Затраты на приобретение земельного участка площадью 5360 м² (425,08 руб/м²) в п. Сосновка составят (приложение 5):

Затраты на асфальтирование территории рассчитываются по формуле (5.2):

где - цена асфальта с укладкой за м², =700 руб/м²;

- площадь территории, которую необходимо заасфальтировать, =1300 м².

 руб.

Сумму инвестиций определяется по формуле (5.3):

где - затраты на приобретение оборудования, руб.;

- затраты на доставку оборудования, руб.;

- затраты на установку оборудования, руб.;

- затраты на строительство, руб.;

- затраты на приобретение земельного участка, руб.;

- затраты на асфальтирование территории, руб.

Планируется взять кредит 10 000 000 рублей на 4 года под 15% годовых.

.2 Оценка текущих эксплуатационных затрат

Текущие эксплуатационные затраты включают в себя амортизационные отчисления, затраты на ремонт оборудования, затраты на электроэнергию, подвод и отвод воды, на заработную плату с отчислениями, накладные расходы.

Основная ставка земельного налога в Вологде для юридических лиц: 1,5% от кадастровой стоимости.

Земельный налог:

 руб.,

 руб.

Амортизируемым имуществом согласно Налогового Кодекса признается имущество со сроком полезного использования более 12 месяцев и первоначальной стоимостью более 100 000 рублей (с 1 января 2016 г.).

Амортизационные отчисления по оборудованию определяются в зависимости от срока полезного использования оборудования (Т). Примем его равным 10 лет. Тогда получим:

, руб.,

где С - первоначальная стоимость с учетом доставки и установки, руб.

 руб.

 - амортизация здания; Т=25 лет:

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле (5.7):

где - мощность всех электродвигателей (примерно составляет 50 кВт-ч);

- мощность остальных приборов, включая освещение помещения (примерно составляет 35 кВт-ч)

С - количество смен, С=2;

- продолжительность смены, ч., =12 ч.;

- рабочих дней в году, =365 дней;

- коэффициент использования, К_и =0,5 [3];

- стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, руб., по п. Сосновка Ц_э=2,83 руб./кВт-ч.[21].

Затраты на отопление рассчитываются по формуле (5.8):

где - тариф на отопление, тариф в п. Сосновка =8,21 руб./м³ [21];

- норма расхода в месяц на 1 м², =1,92 м³ [21] ;

 - площадь отапливаемого помещения, =756 м² ;

- рабочие месяцы, =8 месяцев.

Затраты на подвод и отвод воды определяется по формуле (5.9):

где  - подводимый суточный объем воды, м³, м³/пост [3];

 - отводимый суточный объем воды, м³,  м³/пост [3];

 - стоимость 1 м³ подводимой воды, руб., для п. Сосновка

 - стоимость 1 м³ отводимой воды, руб., для п. Сосновка

N - количество рабочих постов, N=5;

- рабочих дней в году, =365 дней.

Затраты на ремонт оборудования составят 8%:

 (5.10)

Затраты на рекламу: