Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Объектом дипломного проекта является тормозная привод с пружинным энергоаккумулятором автомобиля КАМАЗ.

В процессе работы проведен обзор и анализ конструкций тормозных камер с пружинным энергоаккумулятором, зарубежного и отечественного производства, разработана конструкция усовершенствованного энергоаккумулятора, технологическая карта на техническое обслуживание тормозного пневмопривода, безопасность и экологичность проекта и определена технико-экономическая эффективность проекта.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УГАТП-4 ФИЛИАЛ ГУП «БАШАВТОТРАНС»

1.1 Общая характеристика предприятия

1.2 Организация и технология ремонта машин в мастерской УГАТП - 4

1.2.1 Характеристика производственного корпуса

1.2.2 Технология ремонта автомобилей УГАТП - 4

1.2.3 Организация технического контроля

1.3 Технико-экономические показатели работы УГАТП-4

1.4 Выводы по анализу и задачи проекта

2 ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ТОРМОЗНЫХ КАМЕР С ПРУЖИННЫМ ЭНЕРГОАККУМУЛЯТОРОМ

2.1 Пневматический энергоаккумулятор пружинно поршневого типа

2.2 Комбинированные тормозные камеры с пружинным энергоаккумулятором

2.2.1 Пружинный энергоаккумулятор с устройством механического растормаживания без деформации силовой пружины30

2.2.2 Пружинный энергоаккумулятор с устройством гидравлического растормаживания

2.2.3 Тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором типа 12/20 автобуса ЛиАЗ-5256

2.3 Выводы

3 УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПРУЖИННОГО ЭНЕРГОАККУМУЛЯТОРА АВТОМОБИЛЯ КАМАЗ

3.1 Схема и принцип действия предлагаемой конструкции

3.2 Управление усовершенствованной конструкцией энергоаккумулятора

4 РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТОРМОЗНОЙ КАМЕРЫ С ПРУЖИННЫМ ЭНЕРГОАККУМУЛЯТОРОМ

4.1 Расчет прочности фиксирующего механизма

4.2 Расчет винтовой пары приспособления для механического растормаживания

4.3 Расчет заклепочного соединения направляющей поршня

4.4 Расчет заклепочного соединения корпуса электромагнита

4.5 Расчет пружины фиксирующего устройства

4.6 Расчет электромагнита для управления механизмом фиксации поршня

4.6.1 Расчет параметров магнитопровода

4.6.2 Расчет параметров обмотки электромагнита

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЯ КАМАЗ

6 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

6.1 Обеспечение условий и безопасности труда на производстве

6.2 Мероприятия по охране окружающей среды

6.3 Мероприятия по защите населения и материальных ценностей в чрезвычайных ситуациях

7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПНЕВМОПРИВОДА С УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ ЭНЕРГОАККУМУЛЯТОРОМ

7.1 Расчет статьи затрат на внедрение конструкции

7.2 Расчет статьи доходов от внедрения проекта

7.3 Расчет показателей экономической эффективности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЯ

ВВЕДЕНИЕ

тормозной привод автомобиль энергоаккумулятор

Качественное изменение автомобильного парка, связанное с увеличением массы, скорости автотранспортных средств, привело к ужесточению требований предъявляемых к системам управления автомобилем. В частности к таким системам относится тормозная система автомобилей.

Дизелизация автотранспорта чрезмерно затруднила применение вакуумных тормозных усилителей. Это стало одной из причиной того, что в настоящее время многие заводы, выпускающие большегрузные автомобили и автобусы используют пневматические приводы тормозных механизмов.

Постоянный процесс усложнения конструкции автомобиля не мог не отразиться и на тормозной системе. В настоящее время подавляющее большинство грузовых автотранспортных средств выпускается с пневмоприводами второго поколения. Это так называемые многоконтурные тормозные системы удовлетворяющие Правилам № 13 ЕЭК ООН, а также отечественным требованиям по безопасности дорожного движения. Необходимость выполнения многочисленных и жестких требований привела к тому, что привод осложнился многочисленными аппаратами, магистралями и органами управления.

Аналогичный тормозной привод устанавливается на автомобилях семейства «КАМАЗ». Многоконтурная тормозная система автомобилей семейства «КАМАЗ» удовлетворяет таким требованиям как, работа в следящем режиме тормозных контуров тягача и прицепа, стояночное торможение пружинными энергоаккумуляторами, приспособленность к различным типам прицепов и обеспечение контроля над состоянием тормозного привода.

При указанных положительных качествах многоконтурных тормозных приводов автомобилей семейства «КАМАЗ» наиболее частыми неисправностями являются утечки воздуха из-за нарушения герметичности уплотнительных колец, манжет, поломки пневмоприводов, замерзание влаги в приводе при отрицательных температурах. Следует обратить внимание на неисправности стояночного тормозного контура, так как от его работы зависят технико-экономические показатели автомобиля и безопасность движения.

В процессе эксплуатации в энергоаккумуляторах изнашиваются и выходят из строя уплотнения поршня в цилиндре и трубы толкателя в корпусе, что ведет к притормаживанию автомобиля и как следствие к увеличению расхода топлива и износу тормозного механизма. При обрыве пневмопроводов, подводящих сжатый воздух в энергоаккумуляторы для растормаживания автомобиля, происходит срабатывание стояночного тормоза во время движения, что может привести к возникновению аварийной ситуации и дорожно-транспортному происшествию. Необходимость постоянно, при движения автомобиля, подавать в энергоаккумуляторы сжатый воздух приводит к тому, что компрессор находится в рабочем состоянии значительное время, осуществляя подпитку стояночного контура. При этом происходит износ нагруженных деталей компрессора.

С целью снижения износа компрессора и предупреждения некоторых эксплуатационных отказов в дипломном проекте предлагается модернизация стояночной тормозной системы, в частности конструкции пружинного энергоаккумулятора и способа управления им. Конструктивным его отличием является применение фиксирующего механизма с дистанционным устройством растормаживания. В результате снижается риск возникновения аварийной ситуации на дороге, упрощается процесс аварийного растормаживания.

1 АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УГАТП - 4 ФИЛИАЛ ГУП "БАШАВТОТРАНС"

1.1 Общая характеристика предприятия

Уфимское грузовое автотранспортное предприятие №4 филиал государственного унитарного предприятия " Башавтотранс", расположено по адресу: Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Владивостокская 4 .

Основным видом деятельности УГАТП-4 является организация и осуществление грузовых перевозок по определенным маршрутам в черте города, республики Башкортостан и соседних регионах. Основными заказчиками перевозок являются: ОАО “Башкирнефтепродукт”, ЗАО “Пермьдорстрой”, ООО “Уфалесстрой”, ГУП “БашСпирт”, ОАО ”УфаМолагроПром”.

Основными грузами для транспортировки являются: нефтепродукты, песчано-гравийная смесь, асфальтобетон, строительные материалы, продукты, ликероводочные изделия.

Максимальная дальность перевозок составляет 500 км.

Категория условий эксплуатации - первая.

Дорожное покрытие, в основном, асфальтобетонное. Тип рельефа: холмистый, гористый, местами равнинный.

Климатическая зона умеренно-холодная.

Общая площадь земельного участка, занимаемого УГАТП - 4 составляет 26795 м2.

Водоснабжение УГАТП-4 производится централизовано посредством системы " Уфаводоканал". На посту мойки используется вода, получаемая из собственной скважины, находящейся на территории УГАП-4. Для забора воды используется глубинный насос типа К160/30.

На территории УГАТП-4 имеется трансформаторная подстанция мощностью 1260 кВА ( 2 трансформатора по 630 кВА ). Основное питание трансформаторной подстанции производится от подстанции " Новиковка", системы "Уфимские городские электросети".

В УГАТП-4 числятся сотрудниками и рабочими на сегодняшний день 269 человек. Из них 29 человек ИТР, 69 работников ремонтной службы, 142 водителя. Структура управления изображена на рисунке 1.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1 Структура управления УГАТП - 4

Директор руководит всей деятельностью и организует работу предприятия. Несёт ответственность за результаты работы перед государством и трудовым коллективом. Действует от лица предприятия, представляет его во всех учреждениях и организациях. Директор вправе распоряжаться имуществом предприятия, заключать договора, открывать в банках расчётные счета. Директору подчиняются главный инженер и отдел технического контроля (ОТК). ОТК производит контроль качества работ, контроль технического состояния подвижного состава (ПС). Контролирует техническое состояние ПС перед выездом на маршрут.

Основной задачей главного инженера является оптимальная организация работы:

- отдела главного механика (ОГМ);

- начальника производства.

ОГМ отвечает за содержание в технически исправном состоянии зданий, сооружений, вспомогательного хозяйства, ремонт оборудования. В его состав обычно входят бригады слесарей-ремонтников, электриков, сантехников, строителей.

Для осуществления грузовых перевозок УГАТП-4 используют автомобильный парк, состоящий:

КАМАЗ - 55111 - 33 ед.

КАМАЗ - 55102 - 6 ед.

КАМАЗ - 5320 - 11 ед.

КАМАЗ - 5410 - 18 ед.

КРАЗ - 256Б -4ед.

КРАЗ - 6510 - 9ед.

МАЗ - 5551 -1 ед.

МАЗ - МЗКТ - 65158 - 1ед.

ЗИЛ - 133 - 1 ед.

ЗИЛ - 431410 - 2ед.

ВСЕГО: 77 ед.

Прицепы и полуприцепы:

А349 - 4 ед.

ОДАЗ - 9370 - 10 ед.

ХТР - 978600 -2 ед.

Б/В - 9674 - 4 ед.

ГКБ - 8350 - 9ед.

ВСЕГО: 29 ед.

Для осуществления хозяйственных перевозок и обеспечения потребностей предприятия существует колонна автомобилей и прицепов.

Легковые: ГАЗ - 3102 - 2 ед.

Автокран: ЗИЛ - 133 - 1 ед.

Автобусы: ЛАЗ - 695 - 1 ед.

ПАЗ - 3205 - 1 ед.

Весь подвижной состав УГАТП - 4 проходит техническое обслуживание и ремонт на территории мастерской предприятия.

Ремонтно-обслуживающая база УГАТП-4 состоит из следующих подразделений:

1. Участок мойки (проводится ежедневное обслуживания и мойка автотранспорта).

2. Производственный корпус (проводится техническое обслуживание №2 и текущий ремонт).

3. Зона технического обслуживания №1 (имеется поточная линия для проведения технического обслуживания №1 и пункт смазки с маслораздаточной колонкой).

4. Отдел главного механика (отвечает за производственную базу, а также за состояние зданий и сооружений).

1.2 Организация и технология ремонта машин в мастерской УГАТП-4

1.2.1 Характеристика производственного корпуса

Год построения - 1974;

- фундамент - сборный, железобетонный;

- стены и их наружная отделка - панельные, керамзитно-бетонные по железобетонным колоннам;

- перегородки - кирпичные;

- перекрытия - железобетонные плиты;

- крыша - совмещенная, мягкая, рулонная;

- полы - бетонные, асфальтобетонные, керамическая плитка;

- проемы: оконные - металлические переплеты, глухие;

дверные - металлические;

- внутренняя отделка - штукатурка, побелка, плитка;

- санитарные и электротехнические устройства:

отопление - стальные трубы;

водопровод - стальные трубы;

канализация - чугунные трубы;

электроосвещение - имеется;

вентиляция - имеется;

телефон - внутренний;

Сетка колон: 12·18

Производственный корпус включает в себя следующие участки и помещения:

Зона текущего ремонта

Медницкий цех

Участок ремонта электрооборудования

Сварочный цех

Моторный цех

Агрегатный участок

Участок мойки агрегатов и узлов

Оборотный склад

Зона диагностики

Участок ремонта топливной аппаратуры

В ремонтной зоне УГАТП - 4 производится текущий ремонт всего подвижного состава. Выполняется ремонт двигателей, агрегатов трансмиссии, ходовой части, ремонт электрооборудования, кузовной ремонт и др.

Для осуществления этих видов ремонта существует зона текущего ремонта с постами и участками. На них заняты производственные рабочие соответствующих специальностей и квалификаций - в количестве 28 человек.

1.2.2 Технология ремонта автомобилей УГАТП-4

Автомобиль, требующий ремонта, заезжает с линии на контрольно-технический пункт ОТК, где дежурный механик ОТК производит осмотр и предварительный осмотр. Он же составляет заявку на ремонт с указанием марки автомобиля, его государственного номера и причины постановки на ремонт. Заявка передается дежурному механику ремонтной зоны, и автомобиль переходит в его распоряжение. По его указанию водитель устанавливает автомобиль на один из постов зоны текущего ремонта.

Если не требуется снятие агрегата с машины, то его ремонт производится прямо на постах, которые оборудованы смотровыми канавами с двух стоечными подъемниками или на напольных постах с четырех стоечными подъемниками.

При необходимости агрегат снимается с автомобиля и отправляется на ремонт в соответствующий участок. Демонтаж крупных агрегатов производится с помощью автокрана. Прежде, чем попасть на участок ремонта, агрегат проходит внешнюю очистку от грязевых и масляных отложений. Дальнейшее очищение детали агрегата получают после разборки в моющей установке с моющим раствором (вода + каустическая сода) на участке мойки.

Дефектацию деталей производят ремонтники, рабочие и сообщают о результатах начальнику смены.

Ремонт производится в основном либо методом ремонтных размеров, либо постановкой новой детали. На примере ремонта двигателя: коленчатые валы ремонтируются методом ремонтных размеров, детали цилиндропоршневой группы - таким же способом. Этому же способу подвергаются и распределительные валы.

Обкатка отремонтированных двигателей производится только на стендах "горячей" обкатки. "Холодная" обкатка в мастерской УГАП-4 отсутствуют. Это является серьезным недостатком, так как перед горячей обкаткой обязательно необходимо обкатать двигатель холодным способом во избежание образования задиров на трущихся поверхностях.

Проводя анализ существующей системы организации и проведения ремонта в мастерской УГАТП-4 необходимо отметить следующие недостатки:

-отсутствие предремонтного диагностирования а/м и их агрегатов;

-отсутствие участка дефектации деталей с соответствующим оборудованием и приспособлениями;

-отсутствие технологической документации на операции ремонта на рабочих местах.

При мойке деталей осуществляется только наружная отмывка деталей. Внутренние полости и каналы остаются непромытыми, хотя их необходимо промывать и продувать под давлением. Хорошая промывка деталей дает возможность определения большего числа дефектов при дефектации.

При разборке агрегатов и узлов применяется устаревшее оборудование. Существующие стенды для разборки агрегатов не позволяют вращать их при работе, чем сильно замедляют процесс разборки.

При дефектации деталей, которая проводится прямо на участках ремонта, не применяется никакого современного оборудования, кроме мерительного инструмента. Обнаружение внутренних дефектов в этом случае невозможно. Поэтому при сборке нередко устанавливаются детали, которые необходимо либо выбраковывать, либо восстанавливать.

Сборка агрегатов и узлов производится на том же примитивном оборудовании, что и разборка. Инструменты и приспособления во многих случаях не отвечают правилам техники безопасности. Отсутствуют динамометрические ключи, которые необходимы для контроля момента затяжки крепежных деталей.

Обкатка агрегатов в целом после сборки не проводится. Производится только обкатка двигателей горячим способом. Для этого имеется соответствующее оборудование. Но полностью отсутствует процесс холодной обкатки, которую обязательно необходимо производить перед горячей обкаткой во избежание образования задиров на трущихся поверхностях новых и восстановленных деталей.

1.2.3 Организация технического контроля

Отремонтированный подвижной состав выезжает из ремонтной зоны и направляется на контрольно-технический пункт, где дежурный механик ОТК проверяет качество ремонта. Если качество неудовлетворительно (присутствуют подтекание технических жидкостей, посторонние звуки при работе агрегатов и узлов машины и др.) механик оформляет возврат в ремонтную зону по соответствующей форме и отправляет автобус вновь в ремонтную зону. При отсутствии неисправностей после ремонта, автобус выезжает на линию.

Непосредственно на участках по ремонту агрегатов качество их ремонта определяется визуально мастером ремонтного производства. При этом применяется мерительный инструмент: штангенциркули, микрометры (с точностью до 0,01 мм).

1.3 Технико-экономические показатели работы УГАТП - 4

Изучения вопросов связанных со стратегией и тактикой развития предприятия, принятие управленческих решений и осуществление контроля за их выполнением тесно связано с проведением анализа хозяйственной деятельности предприятия. Поиск резервов повышения эффективности производства на основе изучения передового опыта и достижений науки, а также изучение характера действующих экономических законов и тенденций экономических явлений составляет центральную функцию анализа.

Ниже приведены экономические показатели работы предприятия за последние три года.

Таблица 1.1 Себестоимость грузовых перевозок, тыс. руб.

№ п/п	Статьи затрат	2002 г.	2003 г	2004 г
1	Основная и дополнительная зарплата водителей	4083	4141	5421
2	Начисления на зарплату	1384	1498	2649
3	Стоимость горючего	8945	9866	9807
4	Стоимость смазочных и прочих материалов	354	276	339
5	Износ и ремонт авторезины	847	440	1346
6	Эксплуатационный ремонт и ТО	6952	8666	7454
7	Амортизация автотранспорта	597	600	575
8	Общехозяйственные расходы	8617	8986	9192
9	Всего плановая себестоимость	31779	34473	36783

Из данной таблицы видно, что за последние 3 года наблюдается тенденция к увеличению себестоимости перевозок. Причинами этого являются: увеличение цен на ГСМ, затрат на ремонт, а также инфляцией.

Основным показателем хозяйственной деятельности предприятия в условиях рынка является уровень рентабельности (УР), так как в этом показателе совмещаются все доходы и расходы предприятия. В том случае если у предприятия нет прибыли, рассчитывается уровень убыточности (УБ).

, (1.1)

где У - убыток, тыс. руб.;

С/С - себестоимость оказания услуг, тыс. руб.

Убыток рассчитывается по следующей формуле:

, (1.2)

где Р- расходы, тыс. руб.;

Д- доходы, тыс. руб.

Доход предприятия вычисляется по следующей формуле

, (1.3)

где ВП - валовая продукция предприятия, тыс. руб.;

МЗ - материальные затраты на предприятии, тыс. руб.;

ОТ - оплата труда, тыс. руб.

Если вычисленная величина дохода является отрицательной величиной, то в таком случае она показывает убыток предприятия.

Таблица 1.2 Основные технико-экономические показатели УГАП-4

№ п/п	Показатели	2002 г	2003 г	2004 г
1	2	3	4	5
1	Основные фонды, тыс. руб.	23581,4	25683,8	35921,9
2	Оборотные фонды, тыс. руб.	911,3	922,1	2516,4
3	Валовая продукция, тыс. руб.	9124,3	8367,1	15431,2
4	Численность персонала в УГАП-4, чел.	234	225	261
5	-в мастерской	68	69	76
6	-ИТР и служащие	21	25	32
7	Годовой фонд заработной платы производственных рабочих, тыс. руб.	1237,6	1166,7	1259,3
8	Средний разряд производственных рабочих	3,3	3,2	3,5
9	Установленная мощность силовых электродвигателей, кВт*час	210	210	210
10	Фондовооруженность, руб./раб.	28941,2	27469,3	34841,9
11	Фондоотдача, руб./руб.	0,34	0,33	0,43
12	Энерговооруженность, кВт/раб.	925,7	983,7	892,1
13	Объем перевозок, тыс.т.	54,2	58,9	47,4
14	Грузооборот, тыс. ткм	1327,9	1442,5	1436,1
15	Коэффициент использования парка	0,42	0,414	0,401
16	Коэффициент использования пробега	0,45	0,477	0,43

Расчет убытка и уровня убыточности за 2002 год:

тыс. руб.

Результаты расчетов убытков и уровней убыточности за 2003 и 2004 года проводятся аналогично и сведены в таблицу 1.3

Таблица 1.3 Убытки и уровни убыточности УГАП - 4 за последние три года

Показатели	Годы
	2002	2003	2004
У, тыс. руб.	22057,7	25505,9	20776,8
УБ, %	69,4	73,9	56,5

Как видно из таблицы 1.3 за 2004 год прослеживается тенденция к снижению уровня убыточности предприятия на 17,4 %. Это стало возможным из-за снижения расходов. Одной из главных причин убытков предприятия является не выполнение запланированных объёмов перевозок, низкое использование подвижного состава и парка автомобилей в целом, вследствие чего увеличиваются затраты на простой автомобилей. В связи с этим снижается прибыль предприятия в целом.

Эффективность использования основных производственных фондов (ОПФ) рассматриваются с помощью показателей: Ф - фондовооружённость, Фо - фондоотдача Фё - фондоёмкость. Эффективность работы рабочего персонала оценивается с помощью показателя Пт- производительность труда.

Фондоёмкость - это величина обратная фондоотдаче:

, (1.4)

где ОПФ - стоимость основных производственных фондов, тыс. руб.,

ВП - валовая продукция предприятия, тыс. руб.

Производительность труда показывает какая часть ВП приходится на 1 рабочего, в стоимостном выражении и рассчитывается по формуле:

, (1.5)

где Т - среднесписочное число работающих, чел.

Расчет Фё, Пт за 2002 год:

руб./руб.,

тыс. руб./чел.

Результаты расчетов Фё и Пт за 2003, 2004 год производятся аналогично и сведены в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 Результаты расчетов фондоемкости и производительности труда на предприятии УГАП - 4

Показатели	Года
	2002	2003	2004
Фё, руб./руб.	2,6	3,1	2,3
Пт, руб./чел.	38,9	37,2	59,1

По результатам расчётов строятся диаграммы изменения Ф, Фо, Фё, ПТ за последние 3 года. Из таблицы 1.4 видно что, производительность труда с каждым годом растёт. Это привело к увеличению в 2004 году валового дохода предприятия на 6306,9 тыс.руб. по сравнению 2002 годом.

1.4 Выводы по анализу и задачи проекта

В соответствии с представленными данными по УГАТП - 4, можно сделать некоторые выводы.

При сборе материалов для дипломного проектирования замечен большой недостаток в организации планирования технико-экономических показателей предприятия. Отсутствие планирования является фактором, не позволяющим объективно оценить динамику роста или падения этих показателей.

Проведя анализ технико-экономических показателей можно сказать, что в настоящее время УГАП-4 не имеет прибыли от своей деятельности. Главная причина этого-невыполнение запланированного объема перевозок вследствие частого выхода из строя подвижного состава. Второй, и не менее важной причиной убытков предприятия является неправильная организация ремонта подвижного состава, что естественно во много раз увеличивает его себестоимость. Тем не менее, при совершенствовании организации и технологии ремонта подвижного состава, экономическое состояние предприятия может улучшиться.

В 2004 году предприятие было реорганизовано из Дочернего в филиал ГУП “Башавтотранс”. Полностью сменилось руководство предприятием. Автомобильный парк пополнился относительно новым подвижным составом из ликвидированного УГАП 5.

2 ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ тормозных камер с пружинным энергоаккумулятором

Тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором предназначена для осуществления торможения транспортного средства в рабочем режиме и удержания автомобиля в режиме стоянки. Кроме рабочего и стояночного режимов энергоаккумулятор может выполнять функцию запасного тормоза, при выходе из строя рабочего тормозного контура. Среди различных конструкций и типов энергоаккумуляторов есть одна особенность - практически у всех источником, накапливающим механическую энергию, является упругий элемент, выполненный в виде витой пружины. В рабочем состоянии (расторможенном) пружина сжата и удерживается в таком положении при помощи давления поршня оказываемым на него сжатым воздухом. Если же необходимо включить стояночный тормоз, то необходимо выпустить сжатый воздух, удерживающий деформированную пружину. Основные типы энергоаккумуляторов отличаются друг от друга способом механического растормаживания стояночного тормоза.

Тормозные камеры с аккумулятором механической энергии явились следствием перехода отечественного и европейского автомобилестроения к пневматическим тормозным приводам второго поколения. Пружинные энергоаккумуляторы пришли на смену центральному трансмиссионному тормозу, неспособному удерживать на уклонах потяжелевшие автотранспортные средства. Применение новых тормозных приборов позволило в несколько раз повысить надежность, безопасность и конъюнктурность транспортных средств, но это также отразилось на усложнении конструкции тормозного пневмопривода. С усложнением тормозного привода возросли требования к эксплуатации, качеству проведения ТО и ремонта пневмопривода.

В таблице 2.1 приведены основные параметры различных типов исполнительных приборов тормозного пневмопривода.

Таблица 2.1 Параметры исполнительных тормозных приборов основных типов, применяемых на автобусах и автомобилях

Тип	Активная площадь, см2	Объем, см3	Диаметр, мм	Ход штока, мм	Толщина мембраны, мм	Применяется на автомобилях
			наружный	заделки мембраны	опорного диска	максимальный	рабочий
9 12 16 20 24 30 36	58 77 103 129 155 195 232	330 430 640 800 970 1310 1880	146 150 160 172 184 206 235	110 126 140 150 160 182 -	80 80 100 110 120 140 -	45 45 57 57 57 64 76	35 35 45 45 45 57 64	4 4 4 4 4 4 -	КАЗ ЛиАЗ ЗИЛ ЗИЛ ЗИЛ, КАМАЗ - -

Основные типы конструкций тормозных камер с энергоаккумуляторами приведены ниже.

2.1 Пневматический энергоаккумулятор пружинно поршневого типа

Данный вид ПЭА относится к начальному этапу внедрения тормозных систем второго поколения. Конструкция такого устройства представляла собой систему, состоящую из мощной силовой пружины и подвижного пневматического элемента. Типичная конструкция такого ПЭА показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Схема пневматического пружинного энергоаккумулятора

1 - вход для подвода сжатого воздуха; 2 - поршень; 3 - пружина; 4 - шток; 5 - толкатель; 6 - гайка растормаживния.

В расторможенном состоянии на вход 1 подается сжатый воздух. Воздействуя на поршень 2, сжатый воздух воздействует на силовую пружину 3, вследствие чего шток 4 вместе с толкателем 5 находятся в крайнем левом положении, сила на нем отсутствует и приводимый ПЭА тормоз растормаживается. При выпуске сжатого воздуха из входа 1 шток 4 под усилием пружины 3 перемещается вправо и толкателем 5, вставленным в отверстие штока, приводит в действие тормозной механизм. Таким образом, сила на штоке ПЭА создается силовой пружиной, а пневматический элемент ПЭА используется для удержания пружины в сжатом исходном состоянии при растормаживании. Для растормаживания при отсутствии сжатого воздуха следует отвернуть гайку 6 с контргайкой.

Силовая пружина в ПЭА находится в предварительно сжатом состоянии и сила, создаваемая на штоке, зависит от его хода. Статическая характеристика ПЭА - зависимость усилия F от хода штока l показана на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 Силовая характеристика пневматического пружинного энергоаккумулятора

Давление, которое удерживает ПЭА в расторможенном состоянии, обычно равно 4,5 - 5,5 кгс/см2. Пневматический элемент ПЭА может быть поршневым или мембранным. Поршневые ПЭА имеет ход от 30 до110 мм, мембранные 50 - 60 мм.

2.2 Комбинированные тормозные камеры с пружинными энергоаккумуляторами

Наибольшее распространение получили в последние годы комбинированные исполнительные органы, состоящие из тормозной камеры и пружинного энергоаккумулятора. Такая комбинация позволила одним пневмоаппаратом выполнять функции исполнительного органа трех тормозных систем - рабочей, запасной и стояночной (в связи с этим один из вариантов этой комбинации получил название «тристоп»).

Конструктивно обе части такого пневмоаппарата могут быть выполнены в виде цилиндра или в виде камеры.

Обе части располагаются последовательно, так как действуют на один шток. Схема тормозной камеры с поршневым ПЭА автомобиля КАМАЗ показана на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 Схема тормозной камеры с поршневым ПЭА: 1 - поршень; 2 - силовая пружина; 3 - винт механического растормаживания; 4 - патрубок цилиндра; 5 - толкатель; 6 - диафрагма; 7 - шток.

При выключенной стояночной тормозной системе сжатый воздух постоянно подводится в поршневое пространство пружинного энергоаккумулятора. Поршень 1 с толкателем 5 находятся в крайнем левом положении, силовая пружина полностью сжата.

При торможении рабочей тормозной системы сжатый воздух от тормозного крана подается в полость над мембраной 6. Мембрана прогибаясь, воздействует через шток 7 на тормозной механизм. Таким образом торможение происходит так же, как с обычной тормозной камерой.

При включении запасной или стояночной тормозной системы, т. е. при выпуске воздуха в атмосферу с помощью ручного крана из-под поршня 1, пружина 2 возвращается в исходное положение, и поршень 1 перемещается вправо. Толкатель 5 воздействуя через мембрану на шток 7, который перемещаясь поворачивает рычаг тормозного механизма. Происходит затормаживание автомобиля.

ПЭА имеет встроенный механизм аварийного растормаживания. При вывертывании винт 3 перемещается вверх и воздействует на поршень 1. Поршень вместе с толкателем 5 перемещается в крайнее левое положение и сжимает пружину 2, в следствии чего ПЭА растормаживается.

Пружинные энергоаккумуляторы по размерности классифицируются так же, как и тормозные камеры. Характеристики унифицированных тормозных камер с ПЭА типа 20/20 и 24/24 (первая цифра в обозначении - размерность камеры, вторая - размерность ПЭА), применяемых на автомобилях ЗИЛ и КАМАЗ представлены на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 Силовые характеристики тормозных камер с ПЭА, применяемых на автомобилях ЗИЛ и КАМАЗ: 1 - тормозные камеры; 2 - пружинные энергоаккумуляторы

Вариантов конструкций комбинированных исполнительных органов с ПЭА выпускалось довольно много, так как доводка уязвимых мест конструкции шла различными путями. Одним из таких направлений стало изменение способа механического растормаживания.

2.2.1 Пружинный энергоаккумулятор с устройством механического растормаживания без деформации силовой пружины

Известны ПЭА, в которых в случае отсутствия сжатого воздуха ручное винтовое приспособление позволяет растормозить энергоаккумулятор без сжатия силовой пружины. Принципиальная схема такой камеры приведена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 Схема пружинного энергоаккумулятора с устройством механического растормаживания без деформации силовой пружины: 1 - силовая пружина; 2 - винт механического растормаживания; 3 - поршень пружины; 4 - штанга поршня; 5 - диафрагма; 6 - шток; 7 - корпус.

В случае отсутствия давления воздуха в пневмосистеме оттормаживание штока 6 становится невозможным. В таком случае энергоаккумулятор можно растормозить при помощи винтового приспособления. Для оттормаживания необходимо выкрутить винт 2, вследствие чего штанга поршня 4 смещается влево. Это обеспечивает оттормаживание штока 6.

Такой способ механического растормаживания позволяет ускорить растормаживание ПЭА вследствие облегчения процесса выкручивания винта 2. Эта цель достигается тем, что усилие пружины 1, передающееся через винт 2, способствует его выкручиванию из поршня 3. Однако такой тип камер имеет ряд недостатков. К ним относятся усложнение конструкции, увеличение металлоемкости, повышенные требования к прочности резьбового узла.

2.2.2 Пружинный энергоаккумулятор с устройством гидравлического растормаживания

С целью облегчения механического растормаживания ПЭА, можно использовать конструкцию энергоаккумулятора с устройством гидравлического растормаживания, которая была предложена в 1983 году для автобусов и грузовых автомобилей Н. Н. Алекса (Авторское свидетельство N (21) 3626605/27).

Одним из недостатков камер с ПЭА является затруднительный процесс механического растормаживания.

Рисунок 2.6 Схема пружинного энергоаккумулятора с устройством гидравлического растормаживания: 1 - поршень пружины; 2 - силовая пружина; 3 - поток из гидропривода; 4 - полый шток; 5 - полый цилиндр; 6 - диафрагма; 7 - шток.

Целью изобретения является облегчение растормаживания путем исключения необходимости отдельного ручного управления устройствами растормаживания каждой тормозной камеры транспортного средства. На рисунке 2.6 показано устройство ПЭА с гидравлическим растормаживанием.

В случае отказа пневматического тормозного привода давление под поршнем 1 отсутствует и шток 7 через полый цилиндр 5 и поршень 1 удерживается пружиной 2 в заторможенном положении. Для оттормаживания жидкость из открытого гидропривода через полый шток 4 подается в полость цилиндра 5. Под действием давления жидкости полый цилиндр 5 смещается влево и через поршень 1 сжимает пружину 2. Это обеспечивает оттормаживание штока 7.

Предлагаемая конструкция может облегчить растормаживание автомобиля в случае отказа пневмосистемы, однако требует наличия дополнительной гидравлической системы, что приводит к усложнению конструкции и технологии проведения технического обслуживания.

2.2.3 Тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором типа 12/20 автобуса ЛиАЗ - 5256

На автобусах устанавливаются тормозные камеры типа 12/20 с пружинным энергоаккумулятором производства Гродненского автоагрегатного завода модели 12.3519110. Схема пружинного аккумулятора показана на рисунке 1.7.



Рисунок 2.7 Схема пружинного энергоаккумулятора типа 12/20 автобуса ЛиАЗ - 5256: 1 - силовая пружина; 2 - шарик; 3 - вилка механического растормаживания; 4 - толкатель; 5 - втулка фиксатора; 6 - пружина фиксатора; 7 - поршень; 8 - диафрагма; 9 - шток.

При включении стояночного или запасного тормоза, т.е. при выпуске воздуха с помощью ручного тормоза из полости под поршнем 7, пружина разжимается и через поршень 7 и шарики 2 перемещает толкатель 4 энергоаккумулятора. В свою очередь толкатель 4 и диафрагму 8 давит на шток 9. Происходит затормаживание автобуса.

В аварийном случае, если в пневматической системе (пневмоконтуре привода стояночных тормозов) упало давление, например, при разгерметизации системы, пружина 1 разожмется, и произойдет автоматическое затормаживание автобуса. Для того, чтобы растормозить такой неисправный автобус (например, для буксировки), предусмотрено устройство механического растормаживания, состоящее из толкателя поршня 7, соединенного с толкателем 4 энергоаккумулятора с помощью трех шариков 2. Шарики удерживаются в отверстиях корпуса поршня и в канавке толкателя фиксирующей втулкой 5, поджатой пружиной 6. Отверстие втулки выполнено ступенчатым таким образом, что при смещении втулки вдоль корпуса поршня шарики освобождаются и могут выйти из канавки толкателя, разъединив толкатель с поршнем. Пружина 6 удерживает фиксирующую втулку 5 от самопроизвольного смещения.

Данная конструкция пружинного энергоаккумулятора, в случае отсутствия сжатого воздуха, позволяет в короткое время произвести растормаживание автобуса. Недостатком конструкции является то, что для механического растормаживания ПЭА используется дополнительное приспособление в виде съемной вилки 3. Это создает дополнительные неудобства при механическом растормаживании.

2.3 Выводы

В тормозных системах автомобилей и автобусов с пневматическим приводом в качестве исполнительных устройств применяются тормозные камеры с ПЭА. Вариантов конструкций комбинированных исполнительных органов с ПЭА выпускалось довольно много, так как доводка уязвимых мест конструкции шла различными путями.

В процессе эксплуатации были выявлены такие недостатки, как растормаживание ПЭА при отсутствии сжатого воздуха в приводе, предотвращение одновременного срабатывания обеих частей комбинированного исполнительного органа, необходимость постоянной подачи в энергоаккумулятор сжатого воздуха во время движения транспортного средства.

3 ПРЕДЛАГАЕМАЯ КОНСТРУКЦИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТОРМОЗНОЙ КАМЕРЫ С ПРУЖИННЫМ ЭНЕРГОАККМУЛЯТОРОМ ПНЕВМОПРИВОДА АВТОМОБИЛЕЙ СЕМЕЙСТВА КАМАЗ

3.1 Схема и принцип действия предлагаемой конструкции

В тормозной системе автомобилей семейства КАМАЗ в качестве исполнительного устройства применена тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором поршневого типа. Пружинный энергоаккумулятор управляется от стояночного, запасного и аварийного контуров. От четкости и безотказности его работы зависит надежность и безопасность эксплуатации транспортного средства.

В целях дальнейшего повышения надежности работы тормозного пневмопривода в моем дипломном проекте предложена конструкция усовершенствованной тормозной камеры с пружинным энергоаккумулятором (лист 3). Основными деталями усовершенствованной тормозной камеры с пружинным энергоаккумулятором являются: корпус 15, силовая пружина 3, поршень 4 с толкателем 10, втулка фиксатора 13 с упорными шариками 14 и распорным золотником 2, пружина механизма фиксатора 12, управляющий электромагнит 1, винт механического растормаживания 15 с упорным подшипником 11, тормозная диафрагма 7 с возвратной пружиной и штоком 8.

Усовершенствованная тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором конструктивно отличается от существующей конструкции пружинного энергоаккумулятора. Цилиндр энергоаккумулятора имеет центральное отверстие в торцевой стенке для центрирования по нему корпуса электромагнита и втулки фиксатора 13. Также через это отверстие осуществляется вывод механизма фиксатора из зафиксированного положения путем перемещения распорного золотника 2, сердечником управляющего электромагнита 1, в крайнее правое положение. В направляющей части поршня энергоаккумулятора выполнено шесть отверстий, в которые установлены упорные шарики 14. Поршень 4 с установленными в него упорными шариками, распорный золотник 2 и направляющая втулка 13 вместе образуют механизм фиксатора, позволяющий удерживать силовую пружину в деформированном (расторможенном) состоянии без подвода сжатого воздуха.

Преимуществами усовершенствованной тормозной камеры с пружинным энергоаккумулятором является возможность работы энергоаккумулятора в расторможенном режиме без подвода к нему из тормозной магистрали сжатого воздуха. В результате такой особенности, во время работы автомобиля, исключается вероятность возникновения аварийной ситуации из-за разгерметизации стояночного тормозного контура. Работа предлагаемого энергоаккумулятора в расторможенном положении без подвода сжатого воздуха позволяет существенно сократить потребности тормозного пневмопривода в сжатом воздухе. Снижение расхода воздуха происходит за счет уменьшения технологически необходимого для энергоаккумулятора количества воздуха и утечек в стояночном контуре. В результате этого уменьшается время работы компрессора в режиме нагрузки, и как следствие, снижается износ его деталей. Одновременно происходит снижение расхода топлива, потребляемого двигателем, на осуществление привода компрессора.

3.2 Управление усовершенствованной конструкцией энергоаккумулятора

Схема работы усовершенствованного пружинного энергоаккумулятора (лист 4) следующая:

- при штатном торможении поток сжатого воздуха от двухсекционного тормозного крана направляется в полость В воздействуя на диафрагму 7, при этом происходит перемещение штока и затормаживание автомобиля;

- стояночное торможение обеспечивается за счет энергии сжатой силовой пружины, при этом пружина воздействует на шток энергоаккумулятора через поршень 4 и связанный с ним толкатель 10, обеспечивая тем самым необходимое тормозное усилие;

- для выключения стояночного тормоза и начала движения необходимо перевести рукоятку крана стояночного тормоза в среднее положение, не допуская при этом полного перевода рукоятки крана в горизонтальное положение рисунок 3.1,

Рисунок 3.1 Схема основных положений рукоятки крана стояночного тормоза

В противном случае произойдет подача управляющего сигнала в электронный блок управления энергоаккумулятором, который осуществит подготовку пружинного энергоаккумулятора к его переводу в положение стояночного или запасного тормоза. В таком случае выключение стояночного тормоза придется произвести повторно. При переводе рукоятки крана стояночного тормоза в среднее положение, в полость А (лист3) пружинного энергоаккумулятора из ресиверов, через ускорительный клапан, нагнетается поток сжатого воздуха, который перемещает поршень 4 и вместе с ним сжимает силовую пружину 3 отключая стояночный тормоз. Перемещаясь в крайнее левое положение, поршень 4 передвигает упорные шарики 3 фиксирующего механизма в туже сторону. При достижении упорными шариками диаметральной проточки в направляющей втулке фиксатора 13 происходит фиксация поршня 4 относительно втулки 13. Затем рукоятку крана стояночного тормоза необходимо перевести в вертикальное положение для выпуска сжатого воздуха из полости А. Об отключении стояночного тормоза сигнализирует контрольная лампа на панели приборов;

- для включения стояночного тормоза водителю необходимо поворотом рукоятки крана стояночного тормоза перевести ее из вертикального положения в горизонтальное, при этом произойдет нагнетание сжатого воздуха в полость А пружинного энергоаккумулятора. Процесс дополнительного нагнетания сжатого воздуха в пружинный энергоаккумулятор необходим для дополнительного сжатия силовой пружины и снижения сопротивления трения на перемещение распорного золотника 2. Одновременно с нагнетанием воздуха происходит подача сигнала в электронный блок управления от датчика, установленного в корпусе крана стояночного тормоза. Блок управления, получив сигнал из крана стояночного тормоза, подает ток на обмотку электромагнита 1. Сердечник электромагнита, втягиваясь перемещает распорный золотник 2 вправо, высвобождая тем самым запертые упорные шарики 14, при этом на панели приборов включается сигнал о возможности включить стояночный тормоз. Поворотом рукоятки крана стояночного тормоза в вертикальное положение водитель выпускает сжатый воздух из энергоаккумулятора, завершая включение стояночного тормоза;

- в случае отказа штатной тормозной системы водитель может воспользоваться запасным тормозным контуром. Для этого необходимо поворотом рукоятки крана стояночного тормоза перевести ее из вертикального положения в горизонтальное, при этом произойдет нагнетание сжатого воздуха в полость А пружинного энергоаккумулятора. Процесс дополнительного нагнетания сжатого воздуха в пружинный энергоаккумулятор в данном случае необходим для дополнительного сжатия силовой пружины и снижения сопротивления трения на перемещение распорного золотника 2, а также для возможности плавного управления работой пружинного энергоаккумулятора. Одновременно с нагнетанием воздуха происходит подача сигнала в электронный блок управления от датчика, установленного в корпусе крана стояночного тормоза. Блок управления, получив сигнал из крана стояночного тормоза, подает ток на обмотку электромагнита 1. Сердечник электромагнита, втягиваясь перемещает распорный золотник 2 вправо, высвобождая тем самым запертые упорные шарики 14, при этом на панели приборов подается сигнал о возможности включить запасной тормоз. Поворотом рукоятки крана стояночного тормоза в вертикальное положение водитель постепенно выпускает сжатый воздух из энергоаккумулятора, регулируя таким образом тормозное усилие;

- в аварийной ситуации, для трогания автомобиля с места без наличия в ресиверах необходимого давления воздуха, водителю необходимо нажать кнопку аварийного растормаживания 14 (лист 4). Сжатый воздух при этом поступает в энергоаккумулятор непосредственно от тройного защитного клапана, сжимая силовую пружину. При полном сжатии пружины происходит срабатывание фиксирующего механизма и наступает полное растормаживание энергоаккумулятора.

Конструкция тормозной камеры энергоаккумулятора остается без изменения. Без изменений остаются также способ подключения пружинного энергоаккумулятора к тормозным магистралям и его крепление к автомобилю.

4 РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТОРМОЗНОЙ КАМЕРЫ С ПРУЖИННЫМ ЭНЕРГОАКУУМУЛЯТОРОМ

4.1 Расчет прочности фиксирующего механизма

Фиксирующий механизм служит для удержания силовой пружины в сжатом положении. Таким образом детали механизма фиксирования должны выдерживать значительные нагрузки в течении длительного времени. Детали фиксатора включают в себя цилиндрические и сферические поверхности, что приводит к образованию высоконагруженных звеньев. Расчетная схема фиксирующего механизма приведена на рисунке 5.1.

Рисунок 4.1 Расчетная схема фиксирующего механизма

1 - направляющая поршня (неподвижная деталь фиксатора);

2 - поршень; 3 - распорный золотник; 4 - распорный шарик.

Прочность и долговечность контактирующих поверхностей оценивают по контактным напряжениям. Расчетные контактные напряжения при касании в точке определяются по формуле:

, (4.1)

где Fn - сила прижатия, нормальная к поверхности контакта,

в сжатом состоянии Fn = 800 кг = 7840 Н (с. 169 [1]);

Епр - модуль упругости, для стали Епр = 2*105 МПа;

спр - радиус кривизны поверхности контакта, м;

Радиус кривизны поверхности:

, (4.2)

где r1, r2 - радиусы поверхностей.

Определим силы действующие в механизме фиксатора. Для этого рассмотрим рисунок 5.1. Рассмотрим уравнения равновесия системы в проекциях на оси ОХ и ОУ:

?OX: Rx - N = 0, (4.3)

R*cosб - N = 0, N = R*cosб, (4.3.1)

?OY: Ry - F = 0, (4.4)

R*sinб - F = 0, , (4.4.1)

подставляя численные значения в выражения (5.3.1) и (5.4.1) получим

Н,

Н.

Условие прочности для кинематической пары 1 - 4:

, (4.5)

где n - число опорных шариков.

мм,

МПа,

для закаленной стали МПа, следовательно условие прочности выполняется. Кинематическая пара 1 - 4 наиболее нагружена по отношению к другим элементам, значит прочность остальных элементов обеспечивается.

4.2 Расчет винтовой пары приспособления для механического растормаживания

Основным видом разрушения крепежных резьб является срез витков. В соответствии с этим основным критерием работоспособности и расчета для крепежных резьб являются прочность, связанная с напряжениями среза ф. Винт в соединении находится нагруженным растягивающей силой. Следовательно винт необходимо рассчитать по нормальным напряжениям растяжения. Тогда условие прочности при центральном растяжении примет вид (с. 28 [7]):

, (4.6)

где F - усилие растяжения (усилие пружины в сжатом состоянии), Н;

d - диаметр винта, м;

д max - максимальные напряжения растяжения, МПа.

Показатель максимального напряжения растяжения показывает максимально допустимые нагрузки с учетом коэффициента запаса прочности.

, (4.7)

где [д] - предельные напряжения при растяжении, МПа,

для стали Ст.3 [д] = 100 МПа;

к - коэффициент запаса,

при переменной нагрузке К = 1,5 …1,8 (с. 37 [6]).

Подставляя выражение (4.7) в (4.6) получим

м,

принимаем диаметр винта d = 12 мм.

Расчет длины резьбы в крышке электромагнита ведем по условию прочности резьбы на срез:

, (4.8)

где d - диаметр резьбы, м;

H - длина резьбы, м;

К - коэффициент полноты резьбы,

для прямоугольной резьбы К = 0,87 (с. 33 [6]);

Км - коэффициент неравномерности нагрузки,

для прямоугольной резьбы Км = 0,65 (с. 33 [6]);

ф max - максимальные напряжения сдвига, МПа.

, (4.9)

где [ф] - предельное напряжение среза, для стали Ст. 3

[ф] = 100 МПа;

К1 - коэффициент запаса прочности,

К1 =1,8…2,0 (с. 35 [6]);

подставляя выражение (4.9) в (4.8) получим:

м,

окончательно принимаем Н = 8 мм.

4.3 Расчет заклепочного соединения направляющей поршня

Направляющая поршня соединена с цилиндром энергоаккумулятора при помощи заклепочного соединения. В расторможенном положении поршень энергоаккумулятора передает направляющей поршня усилие от сжатой силовой пружины. При этом заклепочное соединение будет испытывать растягивающие нагрузки. Следовательно заклепки необходимо рассчитывать по нормальным напряжениям растяжения. Тогда условие прочности при центральном растяжении примет вид (с. 26 [7]):

, (4.10)

где N - усилие приходящееся на одну заклепку, Н;

d - диаметр заклепки, м;

д max - максимальные напряжения растяжения, МПа.

Показатель максимального напряжения растяжения показывает максимально допустимые нагрузки с учетом коэффициента запаса прочности.

, (4.11)

где [д] - предельные напряжения при растяжении, МПа,

для стали Ст.3 [д] = 100 МПа;

к - коэффициент запаса,

при переменной нагрузке К = 1,8 …2 (с. 37 [6]).

Усилие приходящееся на одну заклепку определяется отношением усилия силовой пружины в деформированном состоянии к числу заклепок в соединении:

, (4.12)

где F - усилие пружины, Н,

в сжатом состоянии F = 800 кг = 7840 Н (с. 169 [1]);

n - число заклепок.

Подставив выражения (4.12), (4.11) в (4.10) и приняв число заклепок n = 5, коэффициент запаса К = 2 имеем:

, (4.10.1)

откуда

,

принимаем d = 6 мм.

4.4 Расчет заклепочного соединения корпуса электромагнита

Корпус электромагнита нагружен воспринимает периодические нагрузки, в виде момента сопротивления от вывинчивания винта механического растормаживания. Заклепочное соединение в собранном состоянии воспринимает нагрузку аналогично болтовому соединению поставленному без зазора. При расчете прочности соединения не учитывают силы трения в стыке. Стержень рассчитывают по напряжениям среза. Условие прочности по напряжениям среза:

, (4.11)

где Ft - окружная сила, Н;

d - диаметр заклепки, мм;

i - число заклепок.

, (4.12)

где ТТ - момент сопротивления вывинчиванию от сил трения, Нм;

rз - осевой радиус заклепок, м.

, (4.13)

где F - осевое усилие от силовой пружины, Н;

f - коэффициент трения;

d2 - средний диаметр резьбы, мм;

ш - угол подъема резьбы, ш = 3? для крепежных резьб (с. 30 [6]);

ц - угол трения в резьбе, ц = 10? для крепежных резьб (с. 30 [6]);

подставляя численные значения в выражение (4.13) получаем:

Н.

Из выражения (4.11) имеем:

м,

принимаем диаметр заклепок d = 4 мм.

4.5 Расчет пружины фиксирующего устройства

Для расчета параметров пружины первоначально задаемся начальными условиями. Рабочий ход пружины h = 6,5 мм, усилие пружины при рабочей деформации F2 = 20 Н, усилие при предварительной деформации F1 = 12 Н, с учетом диаметра золотника принимаем внутренний диаметр пружины D = 16 мм.

Предварительно по таблице 11.1 [11] принимаем пружину I класса, разряда 1 с =750 МПа. Учитывая, что средний диаметр пружины D>16 мм, и ориентируясь на диаметр проволоки d=1,5 мм, принимаем с=15, k=1,16 (С.318[11]), тогда сила пружины при максимальной деформации:

(4.14)

где - относительный зазор, принимаемый в зависимости от класса пружины и характера воспринимаемой нагрузки;

= 0,05…0,25.

.

Находим диаметр проволоки по формуле :

(4.15)

Принимаем d = 1.2 мм.

Определяем наружный и внутренний диаметры пружины:

Dн = D + d; Dв = D - d, (4.16)

Средний диаметр пружины:

, (4.17)

Отсюда:

мм

Dн = 18 + 1,2 = 19,2 мм

Dв = 18 - 1,2 = 16,8 мм

Жесткость пружины :

(4.18)

гдеF1 - сила пружины при предварительной деформации, Н; h - рабочий ход, мм;

2 - рабочая деформация, мм.

.

Производительная деформация:

(4.19)

рабочая деформация:

(4.20)

Максимальная деформация:

(4.21)

Жесткость одного витка:

(4.22)

гдеG - модуль сдвига материала проволоки (для стали - G=8104 МПа).

По таблице 11.3 [11] принимаем пружину №239 ГОСТ 13767 - 86 с силой при максимальной деформации (до соприкосновения витков): Fmax=24 Н; d = 1,2 мм; Dн = 20 мм; D = 18, мм; z1 = 7,5 Н/мм; наибольший прогиб одного витка max= 3,052 мм.

Теперь определим остальные параметры пружины.

Число рабочих винтов:

(4.23)

4.6 Расчет электромагнита для управления механизмом фиксации поршня

Исходя из конструктивных параметров и особенностей энергоаккумулятора, а также характера взаимодействия его отдельных компонентов, принимаем первоначальные габаритные размеры электромагнита согласно рисунку 4.2.

Рисунок 4.2 Расчетная схема магнитопровода электромагнита:

D - наружный диаметр магнитопровода, мм;

D1 - внутренний диаметр магнитопровода, мм;

d - наружный диаметр сердечника, мм;

d1 - внутренний диаметр сердечника, мм;

H - высота магнитопровода, мм;

h - высота обмотки, мм.