Модернизация системы охлаждения двигателя ЗМЗ

(6.19)

мм

(6.20)

мм

где ц=1110-6 1/К - коэффициент линейного расширения материала

цилиндра;

п=2210-6 1/К - коэффициент линейного расширения материала поршня;

Тц =383 К - температура стенок цилиндра;

Тr = 593 К - температура головки в рабочем состоянии;

Тю =413 К - температура юбки поршня в рабочем состоянии;

То =293 К - начальная температура цилиндра и поршня.

6.2 Расчет поршневого кольца

Поршневые кольца работают в условиях высоких температур и значительных переменных нагрузок, выполняя три основные функции:

- герметизации надпоршневого пространства в целях максимально возможного использования тепловой энергии топлива;

- отвода избыточной доли теплоты от поршня в стенки цилиндра;

- "управление маслом", т.е. рационального распределения масляного слоя по зеркалу цилиндра и ограничения попадания масла в камеру сгорания.

Материал кольца - серый чугун. Е=1.2?105 МПа.

Среднее давление кольца на стенку цилиндра:

(6.21)

МПа

где мм.

Давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности при каплевидной форме эпюры давления:

, [МПа] (6.22)

Результаты расчета р, а также мк для различных углов ш приведены ниже:

Угол ш, определяющий положение текущего давления кольца, град	0	30	60	90	120	150	180
Коэффициент мк	1.05	1.05	1.14	0.90	0.45	0.67	2.85
Давление р в соответствующей точке, МПа	0.224	0.222	0.218	0.214	0.218	0.271	0.320

По этим данным построена каплевидная эпюра давлений кольца на стенку цилиндра (рис. 5.2).

Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии:

МПа (6.23)

Напряжение изгиба при надевании кольца на поршень:

МПа (6.24)

Монтажный зазор в замке поршневого кольца:

(6.25)

мм

где мм - минимально допустимый зазор в замке кольца во время работы двигателя;

к =11·10-6 1/К - коэффициент линейного расширения материала кольца;

ц =11·10-6 1/К - коэффициент линейного расширения материала гильзы;

Тк=493 К - температура кольца в рабочем состоянии;

Тц =383 К - температура стенок цилиндра;

То= 293 К - начальная температура.

6.3 Расчет поршневого пальца

Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации. В соответствии с указанными условиями работы к материалам, применяемым для изготовления пальцев, предъявляются требования высокой прочности и вязкости. Этим требованиям удовлетворяют цементированные малоуглеродистые и легированные стали

Для расчета принимаем следующие данные:

наружный диаметр пальца dn=25 мм,

внутренний диаметр пальца db=16 мм,

длину пальца ln=80 мм,

длину втулки шатуна lш=40 мм,

расстояние между торцами бобышек b=44 мм.

Материал поршневого пальца - сталь 15Х, Е=2?105 МПа.

Палец плавающего типа.

Расчет поршневого пальца включает определение удельных давлений пальца на втулку верхней головки шатуна и на бобышки, а также напряжений от изгиба, среза и овализации.

Максимальные напряжения возникают в пальцах дизелей при работе на номинальном режиме.

Расчетная сила, действующая на поршневой палец:

- газовая

МН (6.26)

где рzmax=рz=6.356 МПа - максимальное давление газов на номинальном

режиме;

мм2 - площадь поршня;

- инерционная

МН (6.27)

где рад/с

- расчетная

МН (6.28)

где k =0.82 - коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца.

Удельное давление (МПа) пальца на втулку поршневой головки шатуна

МПа (6.29)

где м - наружный диаметр пальца;

м - длина опорной поверхности пальца в головки шатуна.

Удельное давление пальца на бобышки

МПа (6.30)

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца:

(6.31)

МПа

где =dв/dп=0.64 - отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.

Для автомобильных и тракторных двигателей из = 100 250 МПа.

Касательные напряжения среза пальца в сечениях между бобышками и головкой шатуна:

(6.32)

Мпа

Для автомобильных и тракторных двигателей = 60 250 МПа.

Максимальная овализация пальца (наибольшее увеличение горизонтального диаметра ? dnmax, мм) наблюдается в его средней, наиболее напряженной части:

(6.33)

мм

где Е = 2·105 МПа - модуль упругости материала пальца.

Напряжение овализации на внешней поверхности пальца:

- в горизонтальной плоскости (точки 1, ш=0є):

(6.34)

МПа

-в вертикальной плоскости (точки 3, ш=90є):

(6.35)

МПа

Напряжение овализации на внутренней поверхности пальца:

- в горизонтальной плоскости (точки 2, ш=0є):

(6.36)

МПа;

-в вертикальной плоскости (точки 4, ш=90є):

(6.37)

МПа.

7. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

Конструкторский раздел предназначен для рассмотрения основной задачи данной работы -- усовершенствования системы охлаждения двигателя ЗМЗ 406 применяемого на автомобилях ГАЗ 2705, 3221 «ГАЗЕЛЬ» и их модификациях. При этом изменения в двигателе принятые в тепловом расчете, т.е. форсирование двигателя для повышения его тяговых и скоростных характеристик приняты как перспективные и представляющие интерес с практической, а в данном случае еще и с теоретической точки зрения. Принимая данные, полученные в тепловом расчете, и учитывая ,что после форсирования двигателя увеличилась мощность нетто, а следовательно тепловой режим стал более напряженным был проведен расчет системы охлаждения.

7.1 Расчет жидкостной системы охлаждения

Модернизируя систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания проведем предварительный её расчет согласно материалу, изложенному в [4]. Однако данный расчет является проверочным и ведётся в первом приближении с тем, чтобы сохранить геометрические, тепловые и иные параметры основных деталей системы охлаждения максимально унифицируя её с существующей конструкцией в случае доработки. При расчете системы охлаждения двигателя исходной величиной является количество отводимого от него в единицу времени тепла Qщ (ккал/ч). Это количество может быть определено из уравнения теплового баланса, или (ориентировочно) на основании экспериментальных данных. В данной работе используем второй вариант, на основании экспериментальных данных, выбирая коэффициенты и эмпирические данные предполагая наиболее напряженный тепловой режим работы.

В качестве циркулирующей охлаждающей жидкости принимаем этиленгликолевую незамерзающую смесь (антифриз).

Таким образом, количество тепла отводимого от двигателя в единицу времени:

Qщ=qщNeN=860•85,0232•1,36=99443,135 ккал/ч, (7.1)

где qщ=860 ккал/(л.с.•ч)-- количество отводимого от двигателя тепла,

для карбюраторных ДВС обычно qщ=830…860 ккал/(л.с.•ч);

NeN=85,0232 кВт-- наибольшая мощность двигателя.

Находим количество жидкости (кгс/ч), циркулирующей в системе охлаждения в единицу времени,

кгс/ч (7.2)

где сщ=0,5 ккал/(кгс•°С)-- теплоемкость циркулирующей жидкости;

=5 °C-- разность температур входящей в радиатор и

выходящей из него жидкости.

7.2 Расчет радиатора

Величину поверхности охлаждения радиатора в первом приближении (м2) с достаточной точностью определим по простейшей формуле и сравним с существующей (FД=20 м2):

Fp=fpNNeN=0,17•85,0232•1,36=19,66 м2 (7.3)

где fpN=0,17 м2/л.с.-- удельная поверхность охлаждения радиатора, fpN=0,1…0,23 м2/л.с. для легковых автомобилей.

Как видно из расчетов Fp=19,66м2? FД=20м2, относительная разность 2%.

Емкость системы охлаждения оставим прежней, т.е. Vщ=12 л.

Примерное количество проходящего через радиатор воздуха:

GL=205•NeN=205•85,0232•1,36=22868 кгс/ч. (7.4)

7.3 Водяной насос

Расчетная производительность водяного насоса:

Gв.н.=Gщ/зв.н.=/0,85=46796,7694 кгс/ч, (7.5)

где зв.н.=0,85-- коэффициент, учитывающий возможность прорыва жидкости между крыльчаткой и корпусом насоса.

Необходимая на привод водяного насоса мощность:

кВт (7.6)

где Н=7 м вод. ст.-- создаваемый насосом напор;

зh=0,65 -- гидравлический КПД;

змех=0,8 -- механический КПД водяного насоса.

Учитывая, что параметры рассчитываемого и действительного радиаторов можно принять как равные и принимая существующую емкость системы охлаждения -- размеры и форму водяного насоса не рассчитываем.

7.4 Вентилятор

Для выбора из существующей номенклатуры приближенно определим производительность вентилятора по формуле:

GL=LQQщ=0,3•99443,135=29832,9405 кгс/ч, (7.7)

где LQ=0,3 кгс/ккал -- удельная производительность вентилятора.

7.5 Описание предлагаемых конструктивных изменений

Далее будет предложен и рассмотрен вариант усовершенствования системы охлаждения рассматриваемого в данной работе двигателя ЗМЗ-406 автомобилей ГАЗ 2705, 3221 «ГАЗЕЛЬ». Описание целей и элементов доработки системы охлаждения двигателя ЗМЗ-406 по пунктам приведены ниже. Основные элементы системы и режимы работы приведены на рис. 20…24.

1. Вместо вентилятора и гидронасоса с механическим приводом от клиноременной передачи принимаются к установке вентилятор и гидронасос с электроприводом и возможностью регулировки числа их оборотов в зависимости от температуры в системе охлаждения. Цель: возможность частичной регулировки скорости потока воздуха, возможность регулировки скорости потока охлаждающей жидкости, увеличение мощности брутто двигателя за счет отсутствия затрат мощности на привод вентилятора и водяного насоса. Остальные достоинства таких систем смотреть выше в патентном обзоре.

2. Термостат заменяется термоэлектроклапаном с предохранительной пружиной из никель - титанового или иного аналогичного сплава обладающего «памятью» (см. патентный обзор), которая срабатывает когда электроклапан, по каким либо причинам вышел из строя и настроена на срабатывание при наименьшей и наивысшей предельной температурах. Цель: предотвратить эффект «залипания» термостата. Т.к. при поломке обычный термостат имеет свойство, оставаться в каком либо постоянном (крайнем, либо промежуточном) положении (говорят «залипает»). Кроме того, термоэлектроклапан, вместо классического термостата, позволит более четко и скоординировано организовать работу всех механизмов и приборов системы охлаждения, как между собой, так и с остальными механизмами двигателя посредством ЭБУ, либо бортовой ЭВМ. Магнитное поле создаваемое электроклапаном можно использовать для смягчения воды в случае возникновения ситуации, когда в систему охлаждения приходиться заливать жесткую воду.

3. В магистраль отопителя салона встраивается электромагнитный клапан вместо краника отопителя салона. Цель: более удобный способ включения, выключения отопителя (управление отопителем можно вынести на панель приборов), возможность более качественного автоматического управления прогревом двигателя и салона в зимнее время.

При работе двигателя 1 (Рис. 20) в ЭБУ 9 (бортовая ЭВМ) подаются сигналы о его температурном состоянии, датчик 10, а также о температуре охлаждающей жидкости (ОЖ), датчики 11, 15, скорости движения автомобиля, датчик 3 (или спидометр), частоте вращения коленвала, датчик 2, о состоянии отопителя сигнализирует включатель - регулятор температуры в салоне 6. В зависимости от полученных внешних данных, после обработки, из ЭБУ выходят сигналы управления на электровентилятор 14, электропомпу 16, электромагнитные клапаны 12 и 5, электронасос 7 системы отопления (устанавливается только при наличии второго отопителя 4 в фургонах с двумя рядами пассажирских сидений и автобусах). В зависимости от полученных ЭБУ 9 сигналов опишем основные режимы работы системы охлаждения, начиная от пуска двигателя до его работы при максимальных нагрузках.

1. ОЖ циркулирует по кругу ДВС 1 - Радиатор 13 - Отопитель (ли) 4 Рис. 20, максимальная нагрузка, температура в системе охлаждения t°>max, т.е. ?90°С., клапаны 5, 12 открыты, помпа 16, вентилятор 14, насос 7 (при наличии) включены на полные обороты.

Электронасосы 16, 7 и электровентилятор 14 (Рис. 20) имеют возможность изменять частоту вращения. Функциональная схема регулирования частоты вращения вентилятора, насоса системы охлаждения и отопителя приведена на рис. 25. Температура ОЖ воспринимается терморезистором R1, имеющим отрицательный температурный коэффициент; терморезистор одновременно является одним из звеньев мостовой схемы, куда входят также резисторы R2, R3 и R4.

Вследствие этого напряжение на выходе моста обратно пропорционально температуре ОЖ. В противоположное плечо моста включен резистор R4, с помощью которого можно регулировать напряжение на выходе моста в некоторых пределах.

Частота вращения двигателей постоянного тока 3, 8, вращающих, соответственно, вентилятор 2 и водяной насос 9, зависит от текущих значений температуры ОЖ.

К электродвигателям прикладываются прямоугольные импульсы напряжения. Частота их вращения зависит от силы тока поступающего в якорь. Среднее значение тока, поступающего в якорь, зависит от ширины прямоугольных импульсов и в конечном счете от напряжения на выходе моста. ЭБУ 5 непрерывно сравнивает усиленное напряжение моста с напряжением, вырабатываемым генератором пилообразного сигнала 6, и при их одинаковых значениях переключается, выдавая прямоугольные импульсы, приводящие в действие (посредством усилителя) двигатели постоянного тока.

При увеличении напряжения, снимаемого с моста (снижение температуры ОЖ), ЭБУ подает сигнал позже, ширина вырабатываемого прямоугольного импульса уменьшается и приводной двигатель вращается медленней. При сильном нагреве ОЖ напряжение на выходе моста уменьшается, переключение происходит раньше и ширина импульса увеличивается. Это положение иллюстрируется графиками, приведенными на рис. 26 для двух значений температуры ОЖ.

Как видно из рис. 26, регулятор частоты вращения не работает, если напряжение моста превышает максимальное напряжение, вырабатываемое генератором пилообразного сигнала.

Это означает, что при низкой температуре ОЖ вентилятор не вращается, вследствие чего ДВС сравнительно быстро прогревается до нужной температуры.

Диод 12, рис. 25, предназначен для уменьшения влияния ЭДС самоиндукции на контакты датчика температуры (R1), т.к. в момент разрыва контактов исчезающее электромагнитное поле не только создает высокое напряжение на вторичной обмотке катушки зажигания, необходимое для свечи, но и немалое, до 400 В, напряжение противоиндукции в первичной обмотке. Вот оно-то и «прожигает» контакты датчика R1.

8. ОХРАНА ТРУДА

Охрана труда в Украине регламентируется законом «Об охране труда», принятым в 1933 году.

Согласно ГОСТ 12.0.002-80. «Система стандартов безопасности труда. Термины и определения». Охрана труда -- это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Техника безопасности -- это система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Опасный производственный фактор -- это производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или внезапному резкому ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор -- это производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности.

В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74. опасные и вредные производственные факторы по природе их воздействия на организм человека подразделяют на четыре группы:

1) физические -- движущиеся детали, элементы механизмов и машины в целом; недопустимая температура поверхностей машин и оборудования и воздуха в рабочей зоне; недопустимый уровень вибрации, производственных излучений (ионизирующих, лазерных, инфракрасных, ультрафиолетовых), электромагнитных полей; метеорологических колебаний в рабочей зоне; недостаточная или повышенная освещенность рабочей зоны;

2) химические -- токсические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию;

3) биологические -- микро- и макроорганизмы;

4) психофизиологические -- физические нагрузки (статические, динамические, гиподинамия); нервно-психические перегрузки (умственные, эмоциональные, монотонность труда, перенапряжение анализаторов).

8.1 Меры безопасности при эксплуатации автомобиля.

8.1.1 Подготовка автомобиля к выезду на линию.

Автомобиль (автопоезд) перед выпуском на линию проходит проверку технического состоянии. Лицо, ответственное за выпуск автомобилей, после проверки их технического состояния делает отметку в путевом листе о готовности автомобиля к работе. Категорически запрещается выпуск на линию автомобилей с неисправностями, угрожающими безопасности движения и сохранности пассажиров и груза, а также грязного, без номеров и без опознавательных знаков автопоезда.

Водитель перед выездом на пинию должен иметь при себе: удостоверение на право управления автомобилем, выданное Государственной автомобильной инспекцией, талон технического паспорта, путевой или маршрутный лист. Перед выездом на линию, водитель проверяет техническую исправность автомобиля: отсутствие подтекания топлива, масла, воды, а у газобаллонных автомобилей герметичность газовой аппаратуры и магистралей; при этом особое внимание oн обращает на органы управления и механизмы, обеспечивающие безопасность движения -- тормоза, рулевое управление, шины, фары, задний фонарь, стоп-сигнал, указатели поворотов, звуковой сигнал, крепление карданного вала. Кроме того, перед выездом водитель проверяет: давление воздуха в шинах и соответствие его нормам; наличие инструментов и инвентаря; заправку автомобиля топливом, маслом, водой и тормозной жидкостью; уровень электролита в аккумуляторной батарее.

В случае перевозки опасных грузов администрация грузоотправитель обязана до перевозки этих грузов каждый раз инструктировать водителя, экспедитора, грузчиков и других лиц, сопровождающих груз, и проверять наличие защитных средств и средств тушения пожара.

До направления водителя пассажирского транспорта на новый маршрут с ним проводится инструктаж о характере маршрута, и он должен быть направлен и специальный рейс для ознакомления с маршрутом.

До выезда в рейс водителю предоставляется отдых, предусмотренный законодательством. Водителю запрещается выезжать в рейс в болезненном состоянии или при такой степени утомления, которая может повлиять на безопасность движения.

8.1.2 Работа автомобиля на линии.

При работе на линии водителю категорически запрещается управлять автомобилем в состоянии даже самого легкого алкогольного опьянения или под воздействием наркотических средств; передавать управление автомобилем лицам, находящимся в нетрезвом состоянии, либо не указанным в путевом листе, или не имеющим при себе удостоверения на право управления автомобилем; самовольно отклоняться от маршрута, указанного в путевом листе, если это не вызывается ухудшением дорожных или климатических условий.

Во время работы водитель обязан выполнять правила безопасности движения, указания регулировщиков уличного движения; поддерживать скорость в соответствии с требованиями Правил дорожного движения с учетом состояния дороги, но не выше максимальной скорости, установленной технической характеристикой для данной модели автомобиля; наблюдать за показаниями контрольных приборов автомобиля, и правильностью работы всех механизмов.

Особые правила водитель должен соблюдать при перевозке людей. Перевозка пассажиров на грузовых автомобилях может осуществляться только при соблюдении следующих требований: в кузове автомобиля должен находиться старший, отвечающий за поведение пассажиров, и фамилия его записывается, в путевом листе; скорость движения автомобиля не должна превышать 60 км/ч. Регулярная перевозка людей на грузовом бортовом автомобиле, кузов которого не оборудован тентом, не разрешается. Перевозка детей на грузовых автомобилях может быть допущена как исключение, но с детьми в кузове должны находиться не менее двух взрослых. На грузовых автомобилях, не приспособленных для перевозки пассажиров, разрешается проезд лицам сопровождающим или получающим грузы, но не более шести человек, фамилии их указываются в путевом листе. Однако такой проезд запрещается на платформах без бортов, на грузе, размещенном на уровне или выше бортов кузова, на длинномерном грузе и рядом с ним, на цистернах, грузовых прицепах или полуприцепах всех типов.

В кабине, кузове и салоне автомобиля не разрешается нахождение большего числа людей, чем это указано в паспорте завода-изготовителя.

Категорически запрещается перевозка людей в кузове автомобиля-самосвала даже на самое короткое расстояние. Лица, сопровождающие эти автомобили, должны находиться только в кабине водителя.

В кузове автомобиля не разрешается перевозить лиц, не имеющих отно-шения к выполняемой работе. В путевом листе должны быть записаны фамилии и должности людей, направляемых с автомобилем на линию.

Лица, находящиеся на автомобиле, должны выполнять все требования водителя по соблюдению правил техники безопасности.

Движение автомобиля при нахождении людей на подножках, крыльях, буферах, бортах запрещается.

Ели во время работы на линии водитель или лица, сопровождающие автомобиль, находятся в условиях, опасных для жизни и здоровья (например, отсутствие механизации при погрузке тяжеловесных грузов, несоответствие автомобиля перевозимому грузу, невозможность оставления безопасных мест для грузчиков при погрузке, несоответствие погрузочно-разгрузочных площадок и подъездных путей установленным правилам и т, п.), водитель обязан немедленно остановить работу и сообщить в свое автотранспортное предприятие, а также сделать отметку о своем заявлении в путевом листе. Если сообщить в свое автотранспортное предприятие не представляется возможным, то водитель обязан поставить в известность администрацию того предприятия, в распоряжении которого находится автомобиль, и может продолжать работу только после устранения опасности. Из кабины автомобиля на проезжую часть дороги водитель может выходить, только предварительно убедившись в отсутст-вии движения во встречном и в попутном направлениях.

Если во время работы на линии в автомобиле обнаружится неисправности, угрожающая безопасности движения и сохранности людей, автомобиля и груза, водитель обязан принять необходимые меры к устранению неисправности, а если это невозможно, должен следовать на ближайшую ремонтную базу или возвратиться в гараж с соблюдением необходимых мер предосторожности.

8.2 Требования к рабочему месту водителя.

Работа по управлению автомобилем может быть отнесена к разряду, наиболее напряженных и утомительных форм трудовой деятельности. Эта работа протекает в условиях постоянного и значительного нервноэмоционального напряжения, углубляемого сознанием огромной ответственности за жизнь людей и материальные ценности. Быстрота реакции и точность рабочих движений водителя современного автомобилля являются важнейшими факторами обеспечения безопасности движения. Эти качества в большой степени зависят от удобства рабочего места водителя, которое должно создавать благоприятные условия труда и исключать возможность возникновения аварий, вызываемых перенапряжением при работе водителя.

Большое влияние на работу водителя оказывает правильная его посадка, которая определяется как «спокойное положение в состоянии готовности». Плоскость сиденья должна быть не горизонтальной, а слегка наклоненной назад (3-7° к горизонтальной плоскости). Спинка сиденья не должна быть фиксирована, сиденье должно регулироваться по высоте и в горизонтальном направлении. Обивка сиденья должна быть достаточно жесткой и шероховатой.

Рычаги управления автомобилем, перемещающиеся в горизонтальной пло-скости к водителю и от него, должны быть рационально расположены на 230 мм выше сиденья, причем они должны быть удалены от спинки сиденья в первом случае на 560 мм, а во втором - на 600 мм. Сила сопротивления рычага должна составлять около 10 кгс, т. е. 20-25% максимальной (45 кгс). Оптимальный ход педалей при нажатии передней части пятки и середины стопы 100-150 мм. При компоновке рычагов управления должно быть соблюдено условие, чтобы основные рычаги располагались перед водителем с справа, а вспомогательные - с левой стороны. Всю компоновку рабочего места водителя выполняют так, чтобы водитель не находился длительное время в вынужденной неудобной позе.

Конструкция и внутренние размеры кабины должны обеспечивать водителю свободный вход в зимней одежде, нестесненное положение на сиденье, удобное действие рычагами и педалями.

С рабочего места водителя должна быть обеспечена максимальная обзорность. Под обзорностью автомобиля подразумевается одно из его конструктивных свойств, определяющее объективную возможность для водителя видеть рабочую зону, путь движения и объекты, которые могут помешать безопасному его движению. Обзорность рабочей зоны характеризуется величиной хорошо видимого водителем пространства в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Водителю должны быть созданы такие условия, при которых он мог бы наблюдать путь движения и объекты, не совершая при этом излишне сложных движений. В противном случае работа водителя сопровождается до-полнительным мышечным и нервным напряжением, вызывающим повышенную утомляемость.

Для обеспечения здоровых условий труда водителя большое значение имеет состояние воздушной среды в кабине автомобиля (микроклимат). Микроклимат -- это физическое состояние воздушной среды в ограниченном пространстве, характеризуемое атмосферным давлением, температурой, влажностью и скоростью движения воздуха. Температура воздуха в кабине водителя определяется температурой наружного воздуха и тепловыделениями двигателя, если он расположен в передней части автомобиля. Температура, должна быть в пределах от +15 до +17°С.

Соотношение температуры, влажности и скорости движения воздуха в кабине автомобиля могут создавать различные зоны удобства работы води-теля. Так, зона полного удобства при температуре воздуха 19-22°С и при влажности воздуха 50% достигается при скорости движения воздуха 0,15 м/с.

Скорость воздуха в кабине в теплое время года допускается от 1 до 2 м/с, а в холодное время -- не свыше 0,5 м/с. Поступающий в кабину воздух должен быть очищен от пыли.

Теплоизоляция и отопление кабины в соответствии со СНиП II-Г. 7-62 должны обеспечивать при работе в холодное время года температуру в каби-не от +14 до +16°С.

Вентиляционная система кабины должна обеспечить воздухообмен в холодное время года не менее 40 м3/ч.

Воздухообмен при температуре наружного воздуха до 28°С должен обеспечить температуру воздуха в кабине не выше чем на 2-3°С по сравнению с температурой наружного воздуха.

Концентрация вредно действующих веществ, содержащихся в отработавших газах, в зоне дыхания не должна превышать предельно допустимого уровня: окиси углерода - 20 мг/м3, акролеина - 0,7, тетраэтилсвинца - 0,05, углеводородов (в пересчете на углерод) - 300 мг/м3.

Предельно допустимый уровень шума в кабине автомобиля и вибрация на рабочем месте водителя не должны превышать значений действующих санитарных норм и правил (СН245-71). С целью снижения шума в кабине автомобиля тщательно подгоняют соприкасающиеся части кабины, обивают кабину звукопоглощающим материалом.

Сиденье водителя является хорошим амортизатором вибраций, но радикальными мерами снижения отрицательного воздействия на водителя вибрации является устранение колебаний деталей кузова при длительной эксплуатации автомобиля и устранение возможности вибраций основных узлов автомобиля при его конструировании.

Кабины транспортных средств, предназначенных для работы в южных районах, должны быть окрашены светлыми красками. Световые проемы кабин изготовляют из небьющегося и безосколочного, но прозрачного материала.

В транспортных средствах, предназначенных для эксплуатации в условиях Cевера, стекла кабин необходимо обдувать теплым воздухом или делать двойное остекление и между стеклами помещать влагопоглотитель (силикагель). Внутри кабины устраивают отопитель кабины типа 0-30, работающий независимо от двигателя.

8.3 Виброизоляция сиденья самоходной машины.

Пассивная виброизоляция (виброзащита) - это виброизоляция, не использующая энергию дополнительного источника.

Сиденья в самоходных строительно-дорожных машинах, грузовых автомобилях и тракторах должны обеспечивать санитарно-гигиенические условия для длительной работы водителей. Сиденье должно смягчать толчки и удары и часть вибраций, превышающую гигиенические характеристики и нормы вибрации по ГОСТ 12.1.012-78*.

Учитывая, что утомляемость оператора во многом зависит от положения его во время работы, исследованиями установлено, что сидение должно быть регулируемым, мягким и подрессоренным. Горизонтальное, продольное перемещение должно быть не менее 150 мм, вертикальное не менее 80 мм, вертикальное перемещение спинки не менее 60 мм, а угол ее наклона не менее 10?.

Типовая схема подрессоривания сиденья водителя (рис.4) состоит из следующих элементов: направляющего механизма 1, состоящего из параллелограмных рычагов и обеспечивающих стабильность вертикального положения корпуса водителя при колебании машины. Направляющий механизм, соединяющий посадочное место водителя с рамой ходовой части машины, выполняет роль кинематической и силовой связи; пружины 3, снижающей амплитуду колебаний сиденья от колебаний машины при передвижении по неровностям дороги; регулировочного винта 4 для изменения жесткости пружины в зависимости от массы тела водителя; гидроамортизатора 2, поглощающего колебания сиденья при передвижении машины по неровностям дороги.

Схема гидроамортизатора показана на рис.27. При переезде препятствий на неровностях пути возникают резкие колебания рамы ходовой части, в результате чего сопротивление гидроамортизатора возрастает. Это сопротивление вызвано тем, что жидкость в нем не успевает проходить через отверстия 1 в поршне 2. В результате возникающего гидравлического торможения колебания сиденья гасятся.

8.4 Устойчивость легкового автомобиля.

Исходные данные для расчета:

Легковой автомобиль ЗАЗ - 1102: Ga=5770 Н; a= 1390мм; b=930 мм; hG=464 мм; L=2320 мм.

8.4.1 Расчет на продольную устойчивость.

Продольная устойчивость автомобиля без прицепа обеспечивается тогда, когда подъем или уклон его (рис.1) не превышает предельного угла б, при которых заторможенный автомобиль не опрокинется. При подъеме он может опрокинуться вокруг точки 0. В этом случае возникает опрокидывающий момент силы тяжести М=Gsinбnb. Машина будет находиться в состоянии устойчивости в том случае, пока удерживающий момент силы тяжести М=Gcosбnb будет больше опрокидывающего момента, т.е.

GsinбnhG ? Gacosбnb,

где Ga - вес машины с грузом, Н;

hG- высота центра тяжести, м;

a,b - соответственно расстояние от передней и задней оси до вертикали, проходящей через центр тяжести, м;

бn- угол подъема, град.

На подъеме автомашина будет находиться в состоянии устойчивости, если соблюдается условие:

tgбn = b/hG = 930/464 =4,766; бn =63є30'.

На уклоне, аналогично предыдущей зависимости, имеем:

tgбn = b/hG =1390 /464 = 2,9957; бn =71є35'.

Расчетные углы, обеспечивающие устойчивость, будут значительно меньшими, если при спуске автомобиля водитель резко тормозит, а при подъеме делает резкий рывок с места.

В действительности автомобили крайне редко опрокидываются; чаще у них буксуют ведущие колеса, в результате чего машины сползают. В этом случае предельный угол автомобиля, при котором исключается буксование колес:

ббук=31є40'

где цx- коэффициент сцепления шин автомобиля;

L - база автомобиля;

8.4.2 Расчет на поперечную устойчивость.

Часто нарушение устойчивости проявляется в боковом скольжении колес или опрокидываний автомобиля в плоскости, перпендикулярной продольной оси. Возмущающими силами могут быть: составляющая силы инерции, поперечная составляющая силы тяжести Gasinв, возникающая в результате поперечного наклона дороги на угол в, аэродинамическая сила.

Поперечная устойчивость автомобиля характеризуется предель-ным углом (рис. 2) при движении машины поперек уклона:

Во избежание аварий при движении автомобилей по кривой необходимо выдерживать следующие радиусы поворота:

1) по условию, при которых возникает боковое скольжение колес:

где Rmin - минимальный радиус поворота по кривой, м;

Va- скорость движения автомобиля, км/ч;

g- ускорение силы тяжести, м/с2;

в- угол бокового наклона дороги, град.

Если движение происходит на горизонтальной дороге, то в=0, тогда минимальный радиус поворота находится:

2). по условию, при которых происходит боковое опрокидывание:

На горизонтальной дороге при в=0:

Если рассматривать круговое движение на горизонтальной дороге и учитывать смещение центра масс только в результате крена подрессоренной массы, не учитывая поперечного наклона за счет радиальных деформаций шин, то смещение центра масс автомобиля, вызванное креном подрессоренной массы, несколько отличается от смещения центра подрессоренной массы. Согласно нормативным требованиям, шкр max<6є. C учетом крена подрессоренной массы получим:

8.5 Противопожарная безопасность.

Пожары и взрывы причиняют значительный материальный ущерб и в ряде случаев вызывают тяжелые травмы и гибель людей. Поэтому защита зданий, сооружений и других материальных ценностей от пожаров является обязанностью всех граждан и проводится в общегосударственном масштабе. Мероприятия по предупреждению возникновения и ограничению размеров пожаров, называемые пожарной профилактикой, являются составной частью мероприятий по охране труда, так как их главная цель - предупреждение несчастных случаев с людьми.

Пожарная безопасность (согласно ГОСТ 12.1.004-76 «Пожарная безопасность») - это такое состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае возникновения предотвращается его опасное воздействие на людей и обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность обеспечивается системами предотвращения пожара и пожарной защитой. Под системой предотвращения пожара имеется в виду комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на исключение возможности возникновения пожара. Под системой пожарной защиты понимают комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него.

Пожарная защита обеспечивается: ограниченным применением горючих и трудногорючих веществ и материалов; предотвращением распространения пожара с использованием средств его тушения, строительных конструкций с необходимыми пределами огнестойкости и горючести; эвакуацией людей; системой противодымной защиты; средствами пожарной сигнализацией или извещением о пожаре, а также организацией пожарной охраны объекта.

При эксплуатации строительных машин пожары в большинстве случаев возникают по следующим причинам: у строительных машин с электроприводом - из-за перегрузки электродвигателей, электрооборудования, электропроводов и электросетей, в результате чего они нагреваются свыше допустимых норм или искрят; у машин с двигателями внутреннего сгорания - из-за воспламенения оставшейся внутри двигателя горючей смеси; неправильного расположения баков с горюче-смазочными материалами, масло- и топливопроводов по отношению к трубопроводу выхлопных газов и глушителю; применение открытого огня для запуска двигателей при низких температурах; самовоспламенение разлитых масел и горючего под картером двигателя; отсутствие искрогасителей на выпускных трубах; курение при заправке машин топливом.

Для быстрого прекращения горения при пожарах необходимо выполнять два основных условия: прекратить доступ воздуха (кислорода) в зону горения, так как горение возможно при содержании кислорода в воздухе не менее 14% (всего в воздухе содержится до 21% кислорода); охладить зону горения ниже температуры самовоспламенения, тогда процесс горения прекращается даже при наличии достаточного доступа воздуха.

Вещества, введенные в зону горения и нарушающие процесс горения, называют огнетушащими. К ним относятся вода, водяной пар, химические средства тушения, песок. Воздействие этих веществ на процесс горения зависит от физико-химических свойств и способов применения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов./А.И. Колчин, В.П. Демидов - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2003. - 496 с.: ил.

2. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для втузов по специальности "Двигатели внутреннего сгорания"/ Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др.; Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с., ил.

3. Автомобильные двигатели/Под ред. М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. 951 с.

4. Автомобильные и тракторные двигатели. Под ред. И.М. Ленина. Учебник для втузов. Изд. 2-е, доп. и перераб. М., «Высш. школа», 1976.

5. Положение о техническом обслуживании и текущем ремонте подвижного состава автомобильного транспорта /министерство автомобильного транспорта РСФСР/-М.: транспорт 1988.-78 с.

6. Положення про технічне обслуговування і ремонт дорожніх транспортних засобів автомобільного транспорту / Міністерство транспорту України / - К.: Мінтранс України, 1998 - 16 с.

7. Данов Б.А., Титов Е.И. Электронное оборудование иностранных автомобилей. Системы управления трансмиссией, подвеской и тормозной системой. М.: Транспорт, 1998. 78 с.

8. Данов Б.А., Титов Е.И. Электронное оборудование иностранных автомобилей. Системы управления оборудованием салона. М.: Транспорт, 1998. 60 с.

9. Данов Б.А., Титов Е.И. Электронное оборудование иностранных автомобилей. Системы управления двигателем. М.: Транспорт, 1998. 76 с.

10. Канарчук В.Е. та ін. Основи технічного обслуговування і ремонту автомобілів. УЗ км. /Підручник/. - К.: Вища школа, 1994с.

11. Краткий автомобильный справочник. 8-е издание-М.: Транспорт, 1978.

Ланцберг И.Д., Соколин Л.З., Каманин В.Н. Ремонт электрооборудования автомобилей. М.: Транспорт, 1981. 317 с.

12. Соснин Д.А. Автотроника - электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей.-М.: Солон, 2001.-239с.

13. Сергеев А.Г., Ютт В.Е. Диагностирование электрооборудования автомобилей. М.: Транспорт, 1987. 159 с.

14. Технологическое оборудование для технического обслуживания и ремонта легковых автомобилей: /Справочник/ .- М.: Транспорт, 1988.-176с.

15. Тимофеев Ю.Л., Ильин Н.М. Электрооборудование автомобилей: Устранение и предупреждение неисправностей. М.:Транспорт, 1987. 255 с.

16. Харазов А.М. Диагностическое обеспечение технического обслуживания и ремонта автомобилей. М. :Высшая школа. 1990. 213 с.

17. Электрооборудование автомобилей. Под редакцией проф. Чижкова Ю.П. М.: Транспорт, 1993. 224 с.