Улучшение показателей тяговой динамичности автомобиля КАМАЗ-4310 в составе автопоезда

Значит, высота обтекателя будет равна:

НОБ=0,68НПК,(2.33)



где НПК -превышение высоты тента над кабиной автопоезда (НПК=1,303 м),

НОБ=0,681,303=0,866 м.

Техническая характеристика грузового автомобиля повышенной проходимости КАМАЗ-4310 приведена в таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Техническая характеристика грузового автомобиля повышенной проходимости КАМАЗ-4310

Показатели
Колесная формула	6Ч6
Грузоподъемность, кг	6000
Снаряженная масса, кг, в том числе: на переднюю ось на заднюю ось (тележку)	8745
	4315
	4430
Полная масса, кг ,в том числе: на переднюю ось на заднюю ось (тележку)	15205
	5020
	10185
Допустимая масса прицепа, кг	7000
База, м	-
Расстояние, м: от передней до средней оси от средней до задней оси
	3,340
	1,320
Колея колес, м
передних	2,010
задних	2,010
Дорожный просвет, мм: до передней оси до задней оси (оси тележки)
	365
	365
Углы проходимости, град: передний задний
	32
	35
Радиус поворота, м наружный габаритный по оси внешнего переднего колеса
	11,3
	10,5
Максимальная скорость, км/ч	85
Время разгона до скорости км/ч, с	60
	35
Выбег со скорости км/ч, с	50
	600
Тормозной путь от скорости км/ч, м	40
	17,2
Контрольный расход л/100 км топлива При скорости км/ч:	60
	30,0
Марка двигателя	КамАЗ-740.10-20
Тип двигателя	Д
Число цилиндров	8
Расположение цилиндров	V
Степень сжатия	17,0
Максимальная мощность двигателя, кВт	164,0
Частота вращения коленчатого вала, об/мин (при максимальной мощности)	2600
Максимальный крутящий момент, Н·м	667,0
Частота вращения коленчатого вала, об/мин (при максимальном крутящем моменте)	1600 1800
Минимальный удельный расход топлива, г/кВт·ч	217,6
Передаточное число КПП на передачах: 1 2 3 4 5 з.х.
	7,82
	4,03
	2,50
	1,53
	1,00
	7,38
Передаточное число дополнительной коробки Высшая Низшая
	0,917
	1,692
Передаточное число главной передачи	7,22
Маркировка шин	1220Ч400-583
Давление воздуха в шинах, МПа: Передних колес Задних колес
	0,32
	0,32

Найдем высоту рабочей поверхности листа обтекателя из соотношения в прямоугольном треугольнике.



,(2.34)

где - угол наклона рабочей поверхности обтекателя относительно его основания (=50)

НРП=0,866/0,766=1,157 м

Вычислим силу, действующую на обтекатель, для чего представим рабочую поверхность обтекателя вертикальной.

Общая высота кабины и рабочей поверхности обтекателя будет равна

НОБЩ=НД.К+НРП, м(2.35)

где НД.К.- действительная высота кабины.

НД.К.=НК-RК(2.36)

где НК - высота кабины от земли (НК=2,63 м);

RК - радиус колеса (RК=0,51 м).

НД.К.=2,63-0,51=2,12 м

Тогда:

НОБЩ=2,12+1,157=3,277 м

Суммарная площадь кабины и рабочей поверхности обтекателя

FК=НОБЩВ, м2(2.37)

где В - ширина автопоезда (В=2,5 м);

- коэффициент неравномерности распределения площади (=0,75).

FК=3,2772,50,75=6,144 м2

Сила сопротивления воздуха действующая на эту площадь

РW=kxFKV2, Н(2.38)

где kх - коэффициент сопротивления воздуха, Нс2м-4 (kх=0,55);

V-скорость движения автопоезда, м/с (V=22,22 м/с).

РW=0,556,14422,222=1668,4 Н

Так как на обтекатель приходится 35,3 % общей высоты ([НРП/НОБЩ]·100 %), то и сила сопротивления воздуха приходящаяся на рабочую площадь обтекателя будет составлять 35,3 % от РW

РW0=0,353 Н(2.39)

PW=588,95 H(2.40)

Но так как рабочая поверхность находится под углом 50 к основанию обтекателя или под углом 40 к лобовой поверхности кабины, то сила, действующая на обтекатель, будет равна:

РW0'=РW0cos 40=588,950,766=451,136 Н(2.41)



2.7 Расчет массы обтекателя и стоимости материала необходимого для его изготовления

Для того, чтобы посчитать массу листа обтекателя необходимо найти его общую площадь:

Fоб. общ=FЛ.ОБ+2FБ.ОБТ, м2 (2.42)

где FЛ.ОБ - площадь лобовой поверхности обтекателя;

FБ.ОБТ - площадь боковой поверхности обтекателя.

FЛ.ОБ=НРПВОБ(2.43)

где ВОБ - ширина обтекателя (равна ширине крыши кабины, ВОБ=2,1 м)

FЛ.ОБ=1,1572,1=2,43 м2

Так как FБ.ОБТ представляет собой прямоугольный треугольник, то

FБ.ОБТ=0,5lОБТНОБТ, м2(2.44)

где lОБТ - длина обтекателя, м

lОБТ=НРПcos ,м(2.45)

где - угол между рабочей поверхностью обтекателя и его основанием

lОБТ=1,157·0,64=0,74 м



тогда FБ.ОБТ=0,5·0,74·0,866=0,328 м2

так как у обтекателя две боковые поверхности, то при нахождении общей площади поверхности обтекателя необходимо FБ.ОБТ умножить на два.

FОБТ.ОБЩ=2,43+2·0,328=3,08 м2

Масса листа обтекателя найдется из равенства

m=·V, кг (2.46)

где - плотность стального листа (=7,8 т/м3);

V - объем листа обтекателя.

V=FОБЩ·, м3(2.47)

где - толщина листа (=1,5 мм);

V=3,730,0015=4,610-3 м3

Тогда масса листа обтекателя

m=4,610-37,8=0,03604 т=36,04 кг

Общая масса обтекателя

mОБТ=mЛ+mК, кг(2.48)

где mК - масса каркаса.

Каркас состоит из восьми уголков 2,5 различной длины; общая длина всех уголков lУГ=5,02 м.

Масса одного погонного метра уголка mПОГ=1,46 кг [3].

Масса всех уголков

mУГ=mПОГ·lУГ=1,465,02=7,33 кг

Тогда общая масса обтекателя

mОБТ=36,04+5,6=41,64 кг

Однако, так как лист требует дополнительной обработки: обрезки боковин под углом 50 и подгибки их, а как правило лист проката прямоугольный, то его площадь будет равна;

FЛ=FЛОБ.П+2FБ.П(2.49)

где - FЛОБ.П - площадь боковой поверхности (8.12);

FБ.П. - площадь боковых поверхностей листа до обрезки:

FБ.П.=·Hp.п.,(2.50)

где НР.П.- высота рабочей поверхности, м (8.3);

lОБТ - длина обтекателя, м (8.14).

FБ.П.=(0,74/0,64)1,157=1,337 м2

FЛ=2,43+2·1,337=5,105 м2

Найдем объем листа

VЛ=FЛЛ(2.51)

VЛ=5,1050,0015=7,65810-3 м3

Тогда масса листа обтекателя

mЛ=7,687,8=59,732 кг

Стоимость листа

СЛ=mЛЦЛ(2.52)

где ЦЛ - цена 1 тонны листовой прокатной стали (Ст 3) толщиной 1,5 мм в тенге (ЦЛ=72500 тен.) [22].

С=59,73210-372500 тен=4330 тен./т

Стоимость уголков

СУГ=mУГ·ЦУГ

где ЦУГ - цена 1 тонны угловой прокатной стали (Ст 3) 2,5 в тенге (ЦУГ=26000 тен.) [22].

СУГ=7,4410-326000=194 тен/т

Тогда стоимость материала на изготовление обтекателя

СМАТ.ОБ.=СЛ+СУГ=866,12+38,69=4524 тен.



2.8 Расчеты на прочность

2.8.1 Расчет сварочного узла

Исходя из конструктивных соображений, размеров и материала обтекателя (Ст 3) производим расчет сварочного шва между элементами конструкции обтекателя.

Во время движения автопоезда со скоростью 80 км/ч на обтекатель действует сила сопротивления воздуха РW=372,74 Н. На один сварной узел приходится 1/4 этой силы или 93,19 Н.

Масса (общая) обтекателя 43,44 кг. На один сварной шов, за исключением массы опорных уголков, приходится 6,22 кг.

Общее усилие, действующее на сварной шов будет равным 155,39 Н.

Из условий прочности определяем площадь поперечного сечения стержня (площадь «нетто») по формуле:

FНТ?, см2(2.53)

Так как в нашем случае стержни работают на сжатие, допускаемое напряжение [] снижается, в связи, с чем вводится коэффициент уменьшения основного допустимого напряжения при простом сжатии (коэффициент продольного изгиба) .

Тогда площадь «нетто» находится по формуле:

FНТ?, см2(2.54)

где N -усилие действующее в стержне, кг (в нашем случае N=15,54 кг);

[сж]=1100 кг/см2;

=0,6.

FНТ=0,024 см2

Из условия прочности шва на разрез

N=0,7··l·[](2.55)

Общая длина шва для крепления стержня

l=(2.56)

где - толщина полки уголка (принято, что высота шва равна толщине полки), см. =0,3 см [3];

[э] - допустимое напряжение на срез для материала сварочного шва, кг/см2, [э]=800кг/см2.

l==0,1 см.

Так как усилие в привариваемом уголке действует по его оси, которая удалена от швов воспринимающих это усилие, с одной стороны на расстоянии z0, а с другой на расстоянии b-z0 (b - ширина привариваемой палки; z0 - расстояние от центра тяжести сечения уголка до обушка), длину швов, прикрепляющих уголок, определяем по формулам (правило рычага):

l1=lш·

l2=lш·(2.57)



где lШ - общая длина швов, прикрепляющих уголок (в нашем случае lШ=2l);

b=2,5см;

z0=0,73 см.

l1=0,2·=0,14, см

l2=0,2·=0,06, см

2.8.2 Расчет резьбового соединения

Исходные данные:

р=3,14 - число пи,

D=0,49 - диаметр болта м,

P=0,6 - внутреннее давление МПа,

Z=12 - число болтов,

L=0,5 - коэффициент внешней нагрузки,

K=3 - коэффициент затяжки болта,

Gt=220 - предел текучести МПа,

S=3 - коэффициент запаса прочности,

Kd=0,9 - коэффициент абсолютных размеров,

S=4 - коэффициент концентрации напряжения,

A1=0,000175 - площадь поперечного сечения болта,

Af=0,000134 - приемная нагрузка МПа

Расчет формулы внешней силы

Fb=·Р·106(2.58)

Fb=1131·105



Внешняя сила на один болт

F= F=9,424·105(2.59)

Осевая растягивающая сила болта

Fa=(к(1-д)+i)·F(2.60)

Fa=1,885·104

Внутренний диаметр резьбы болта

d=1,3(2.61)

d=20,841

Предел выносливости при растяжении материала болта, МПа

G1p=0,35Gp

G1p=2,1(2.62)

Расчет болтов на усталость

Ga=

Sa=v·d·G1p·(2.63)

Ga=3,829

Sa=12,341



Определяем запас прочности болта на max допустимое напряжение

Gmax=40 МПа

S=(2.64)

S=5,5 т.е <Sa=12,34

3. ОХРАНА ТРУДА

3.1 Охрана труда на транспортных предприятиях

Создание безопасных и здоровых условий труда на каждом рабочем месте является главной задачей администрации предприятия. Администрация обязана соблюдать требования трудового законодательства, стандартов, норм и правил по охране труда, осуществлять мероприятия по технике безопасности и производственной санитарии, а также инструктировать рабочих и служащих по технике безопасности, производственной санитарии и противопожарной охране.

К выполнению ремонтных работ допускаются лица не моложе 16 лет, а к выполнению работ, связанных с использованием этилированного бензина и с ремонтом аккумуляторных батарей; лица не моложе 18 лет прошедшие медицинское освидетельствование, получившие соответствующий инструктаж. И обученные безопасным методам и приемам работы непосредственно на рабочем месте.

В соответствии с ГОСТ 12.0.004-90 «ССБТ. Организация обучения безопасности труда. Общие положения».

По характеру и времени проведения инструктажи подразделяют на вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой.

Вводный инструктаж проводит специалист по безопасности и охране труда со всеми вновь принимаемыми на работу рабочими независимо от того, работали они ранее на другом предприятии или нет. При этом даются общие сведения о предприятии, основные положения законодательства о труде, перечисляются опасные и вредные факторы на данном производстве, излагаются методы и средства профилактики травматизма, требования производственной санитарии, оговариваются требования к применению средств индивидуальной защиты, меры пожарной безопасности, дается информация о первой помощи при механическом травмировании, поражении электрическим током, ожогах. В журнале регистрации вводного инструктажа делается соответствующая отметка. Проведение инструктажа фиксируйся подписями лица, его проводящего, и лица, его получившего, вводный инструктаж проводят работники службы охраны труда.

Перед допуском к самостоятельной работе непосредственный руководитель работ (мастер) проводит инструктаж на рабочем месте.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводят со всеми лицами, вновь принятыми на предприятие, переводимыми из одного подразделения в другое, командированными а также учащимися, выполняющими новую для них работу.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводят с целью ознакомления рабочего с технологическим процессом на данном участке, устройством оборудования, оградительных и защитных устройств, использованием предохранительных приспособлений, проверкой исправности оборудования, пусковых и отключающихся приборов, заземляющих устройств, правильной организацией рабочего места, требованиями безопасности при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировании грузов, мерами предупреждения пожаров, обязанностями при возникновении пожара, способами применения имеющихся на участке средств пожаротушения и сигнализации, местами их расположения.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводят с каждым работником индивидуально с практическим показом безопасных приемов и методов труда.

Все рабочие после первичного инструктажа на рабочем месте и проверки, знаний в течение первых 2-14 смен (в зависимости от стажа, опыта и характера работы) выполняют работу под наблюдением мастера или бригадира, после чего оформляется допуск их к самостоятельной работе. Допуск к самостоятельной работе фиксируют датой и подписью инструктирующего в журнале регистрации инструктажа на рабочем месте или в личной карточке инструктажа.

Повторный инструктаж проходят все работающие независимо от квалификации, образования и стажа работы не реже, чем через 6 мес., за исключением лиц, которые не связаны с обслуживанием, испытанием, наладкой и ремонтом оборудования, использованием инструмента, хранением сырья и материалов. Повторный инструктаж проводят с целью проверки и повышения уровня знаний и инструкций по охране труда индивидуально или с группой работников одной профессии, бригады по программе первичного инструктажа на рабочем месте.

Внеплановый инструктаж проводят при изменении правил по охране труда; изменении технологического процесса, замене или модернизации оборудования, приспособлений и инструмента, исходного сырья, материалов и других факторов, влияющих на безопасность труда; нарушении работниками требовании безопасности, которые могут привести или привели к травме, аварии, взрыву или пожару, перерывах в работе - для работы, к которым предъявляются дополнительные (повышенные) требования безопасности труда (в частности, связанные с перемещением грузов подъемно-транспортными машинами), более чем на 30 календарных дней, а для остальных работ включая ремонтные) - 60 дней. Внеплановый инструктаж проводят индивидуально или с группой работников одной профессии в объеме первичного инструктажа на рабочем месте.

Повторный и внеплановый инструктаж проводит мастер.

Целевой инструктаж проводят со слесарями по ремонту автомобилей перед производством работ, на которые оформляются наряд-допуск, разрешение и другие документы, а также при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми обязанностями по специальности. Факт проведения целевого инструктажа фиксируют в наряде-допуске или другой документации разрешающей производство работ. Если при проверке знаний слесаря по ремонту автомобилей после прохождения инструктажа выявляется их недостаточность, то он к работе не допускается. Рабочий обязан вновь пройти инструктаж.

О проведении первичного на рабочем месте, повторного и внепланового инструктажа лицо, проводившее инструктаж, делает запись в журнале регистрации инструктажа на рабочем месте (личной карточке инструктажа) с обязательной подписью инструктируемого и инструктирующего. При регистрации внепланового инструктажа указывают причину, вызвавшую его проведение.

Помимо специальных знаний по безопасному проведению работ на рабочем месте слесарь по ремонту автомобилей должен хорошо знать требования безопасности на территории предприятия и цеха.

В целях правильного применения законодательства по охране труда, правил и норм по технике безопасности и производственной санитарии на предприятии осуществляется трёхступенчатый контроль за состоянием охраны труда.

На первой ступени мастер, общественный инспектор по охране труда ежедневно в начале рабочей смены должны обойти все рабочие места и проверить:

-соблюдение рабочими правильности приемов в работе, соблюдение технологической дисциплины и требований безопасности технологических процессов;

-исправность и чистоту оборудования;

-отсутствие утечек газа, сжатого воздуха, воды, масла, пара и др.;

-отсутствие посторонних предметов, загромождающих проходы и проезды, а также подходы к электрооборудованию и узлам управления энергоносителей;

-исправность средств технологического оснащения;

-наличие и исправность ограждений;

-исправность вентиляционных установок;

-полноту оснащенности рабочих мест инструментом и приспособлениями;

-обеспеченность рабочих СИЗ и полноту их использования; обученность рабочих и своевременность проведения инструктажа;

-наличие инструкций и предупредительных плакатов; соблюдение рабочими инструкций по безопасности труда; соблюдение рабочими правил внутреннего трудового распорядка;

-состояние санитарно-бытовых помещений на проверяемом участке.

Результаты проверки мастер должен ежедневно записывать в специальный журнал и немедленно принимать меры к устранению обнаруженных недостатков. При выявлении на рабочих местах опасных зон или опасных приемов работы (наличие не огражденных вращающихся и движущихся частей, повреждения электропроводки или заземления, работа без средств индивидуальной защиты и др.) мастер обязан немедленно приостановить работу до устранения обнаруженных нарушений, вывести рабочих из опасных зон и немедленно сообщить об этом начальнику участка (отделения).

Вторая ступень контроля осуществляется один раз в неделю начальником производства и председателем комиссии охраны труда профкома цеха с привлечением специалистов.

Третья ступень контроля предусматривает проверки состояния охраны труда на предприятии в целом и проводится руководителями предприятия, служб и отделов совместно с председателем комиссии охраны труда профкома предприятия один раз в месяц.

Опасные и вредные производственные факторы

При проведении ремонтных работ в рабочей зоне устанавливается комплекс физических, химических и психофизиологических опасных и вредных производственных факторов. Опасный производственный фактор - фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или к внезапному резкому ухудшению здоровья. Вредный производственный фактор - фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности. Рабочая зона - это пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного пребывания работающих.

Слесарь по ремонту автомобилей в рабочей зоне может подвергаться комбинированному воздействию нескольких опасных и вредных производственных факторов. Он работает либо у верстака при обработке отдельных деталей автомобиля, либо непосредственно около автомобиля на сборке или исправлении агрегатов автомобиля, либо на каком-то гаражном оборудовании (подъемнике, испытательном стенде, у моечной машины и т. п.). В течение рабочего дня слесарь по ремонту автомобилей выполняет разнообразные работы.

Производительность труда и самочувствие слесаря при выполнении ремонтных работ определяются условиями труда, которые характеризуются параметрами микроклимата в рабочем помещении, состоянием производственного освещения, уровнем шума и вибрации на рабочем месте, наличием в воздухе рабочей зоны пыли и токсичных примесей.

Условия труда во многом определяются организацией рабочего места, рабочей позой, физическими и нервно-психическими нагрузками (монотонность труда, умственное и эмоциональное перенапряжение и т. п.), психологическим климатом в коллективе, степенью эстетичности производства.

Все перечисленные факторы влияют на степень утомления работающих. При длительном нарушении условий труда возможны профессиональные заболевания у работающих. Чем хуже условия труда, тем быстрее наступает утомление и выше его степень. Отсюда снижение концентрации внимания, замедленная реакция на внешние раздражители, увеличение числа ошибочных решений и связанный с этим рост потенциальной опасности аварийных ситуаций. Все это приводит к возрастанию травматизма.

Опасные вредные производственные факторы в подсистеме «Человек» по ГОСТ 12.0.003-84.

Функциональное состояние организма человека характеризует его работоспособность или усталость.

В подсистеме «Машина» действуют следующие опасные и вредные производственные факторы: активные; активно-пассивные; пассивные.

Активные факторы могут оказывать на человека непосредственное действие.

Вот основные из них:

механические - вибрация, статическая нагрузка, шум;

термические - температура нагретых и охлажденных поверхностей, химические реакции, выделяющие тепло;

электрические - электрический ток и поле, излучение.

Пассивные факторы проявляются непосредственно за счет разрушения отдельных конструкций оборудования, в результате которого возможны:

-коррозия;

-недостаточная прочность конструкции;

-повышенные перегрузки.

Активно-пассивные факторы активизируются за счет энергий, носителем которых являются машины и оборудование:

-острые подвижные элементы;

-трение между соприкасающимися поверхностями;

-неравномерность поверхности, по которой перемещаются машины [24].

Гигиена труда - медицинская наука, изучающая воздействие окружающей производственной среды, характера трудовой деятельности на организм работающего с целью разработки санитарно-гигиенических нормативов и практических мероприятий организационного, санитарно-технического и лечебно-профилактического характера.

Основным документом, регламентирующим деятельность по обеспечению пожарной безопасности, является Закон Республики Казахстан «О пожарной безопасности» от 22 ноября 1996 года № 48-1. Он определяет правовую основу и принципы организации системы пожарной безопасности и государственного пожарного надзора, действующих в целях защиты от пожаров жизни и здоровья людей, национального достояния, всех видов собственности и экономики Республики Казахстан.

3.2 Требование безопасности при эксплуатации автопоездов

Вождение поездов значительно сложнее вождения одиночного трактора или автомобиля и требует специальной подготовки, и навыков в приемах управления.

Следует помнить, что траектория движения тягача и прицепа не совпадают, вследствие чего увеличивается ширина поворотной полосы.

При движении поезд обладает запасом большой кинетической энергии, поэтому при повороте его скорость не должна превышать 5 км/час.

К транспортным работам допускаются лица, имеющие большой опыт работы.

Основным условием безопасной работы транспортного агрегата является - надежное действие рулевого управления, тормозной системы.

Все транспортные прицепы должны иметь тормоза, управляемые с кабины водителем.

Они должны обеспечивать торможение прицепа не только на ходу, но и при отрыве от транспортного средства, предупреждающее действие при изменении скорости движения.

При комплектовании транспортных поездов в обязательном порядке применяют предохранительный трос или цепь (что описывается и в ПДД), устраняющие отрыв прицепа от тягача.

Особую опасность вызывают автопоезда с большим количеством прицепов, из которых некоторые могут иметь неисправные тормоза, при остановке такого поезда может произойти «складывание», под действием толкающей силы, автопоезда.

При работе автопоездов, составленных из нескольких прицепов, необходимо помнить, что нельзя эксплуатировать такой состав, применяя накат или глушить двигатель на спуске.

Такие транспортные поезда должны отвечать следующим требованиям:

-число прицепов определяют тяговой мощностью транспорта и дорожными условиями;

-сцепка прицепов между собой и транспортом должна быть надежной, с применением страхующих торсов;

-управление тормозами и механизмами подъема кузова должно осуществляться только с места водителя [24].

3.3 Требования пожарной безопасности и электробезопасности при эксплуатации автопоездов

Эти требования предъявляются в основном к транспорту, то есть тягачам, которые осуществляют транспортировку. Но они же распространяются и на прицепы.

Тягач должен быть оборудован средствами огнезащиты, то есть огнетушителями, лопатой и так далее.

Кроме того, при эксплуатации в сложных дорожных условиях необходимо иметь соответствующие средства экстренного реагирования, средства передачи мобильного сигнала.

Транспортные средства при перевозке опасных грузов должны быть оборудованы в соответствии с правилами эксплуатации, то же самое и со средствами, перевозящими крупногабаритные грузы.

Технологические процессы перевозки грузов неразрывно связаны с эксплуатацией транспортных агрегатов, поэтому нарушение правил пожарной безопасности во многих случаях приводит к летальному исходу.

В соответствии с ГОСТ 194330-081 необходимо обозначать опасные грузы определенными знаками опасности [24].

4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В результате бурного развития промышленности и автомобильного транспорта возникла проблема защиты окружающей среды от загрязнения ее токсичными веществами. Особенно опасным источником загрязнения атмосферы является интенсивная автомобилизация, происходящая во многих странах. В значительной степени именно она обусловила загрязнение воздуха отработавшими газами в городах, населенных пунктах и промышленных районах.

Интенсивное потребление природных ресурсов, количественное и качественное, которое ставит перед человечеством уже серьезные проблемы. Интенсивное загрязнение воздушного пространства, морей, пресноводных водоемов и суши. В настоящее время наблюдается тенденция сокращения содержания кислорода в атмосфере.

Наличие токсичных компонентов (окиси углерода, окислов азота, углеводородов и др.) в отработавших газах автомобильных двигателей, выбрасываемых в атмосферу, создает опасность для здоровья людей и, в частности, по исследованиям онкологов, является причиной распространения раковых заболеваний. Токсичность отработавших газов автомобильных двигателей обуславливается их конструктивными и регулировочными факторами, видом используемых топлив и масел, а также протеканием процесса сгорания, условиями работы и технического состояния двигателя. Поэтому решение проблемы защиты окружающей среды от загрязнения токсичными компонентами в значительной мере зависит от совместных усилий заводов автомобильной промышленности и АТП.

В научно-технической сфере борьба с токсичностью реализуется в трех направлениях: совершенствование рабочего процесса двигателей; снижение концентрации вредных компонентов в отработавших газах; разработка новых двигателей, работающих на новых видах топлива (природный газ, автомобильный бензин без свинцовых присадок и в смеси с водородом, синтетические спирты, водород, использовании энергии аккумуляторных батарей и др.).

Экологическая безопасность транспортного средства заключается в снижении степени отрицательного влияния на окружающую среду в процессе срока эксплуатации.

Для транспортных автопоездов основой устранения этой проблемы являются мероприятия по снижению шума при перемещении, применение шумопоглощающих, шумоизолирующих устройств, для герметизации элементов кузова, применение менее шумных подшипников качения [25].

Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду

Под вредностью автомобильного транспорта понимается уровень его отрицательного влияния на население, персонал и окружающую среду. Это влияние проявляется в токсичности отработавших газов (ОГ) и картерных газов, испарений топлив масел и кислот; насыщении продуктами износа шин, асбестовых и металлических материалов окружающей среды; шумах, возникающих при движении автомобилей; загрязнении производственных помещений и их атмосферы при ТО, ремонте, хранении; загрязнении воды и грунта при ТО и ремонте; потребление кислорода воздуха для процессов сгорания и воды при техническом обслуживании автомобилей.

Токсичность отработавших газов определяется наличием в них вредных компонентов, а также тетраэтилсвинца при использовании этилированного бензина. К основным вредным компонентам отработавших газов относятся окись углерода (СО), окислы азота (NO,), углеводороды (СН) сажа и соединения свинца.

При эксплуатации бензиновых двигателей в ОГ содержится до 8 % СО (по объему), 0,8 % NO», 2 % СН, а у дизельных двигателей соответственно до 0,5 % СО, до 0,4 % NO, и до 0,1 % СН. Особенно опасным компонентом является бензопирен (до 0,02 мг/м3) в отработавших газах бензиновых двигателей внутреннего сгорания.

Указанные выше токсичные компоненты, попадая в организм человека, ухудшают его состояние и вызывают отравление и болезнь.

Снижение влияния автомобильного транспорта на окружающую среду

Снижение токсичности ОГ реализуется путем: совершенствования рабочего процесса двигателей; снижения концентрации вредных компонентов в ОГ (использование каталитических нейтрализаторов или дожигателей); разработки новых двигателей, работающих на альтернативных топливах (природный газ, автомобильный бензин в смеси с водородом, синтетические спирты, водород, использование электроэнергии аккумуляторных батарей и др.); поддержания рациональных режимов работы; обеспечения исправного технического состояния.

Общий выброс токсичных веществ существенно зависит от технического состояния автомобилей. Состав смеси при работе автомобиля непрерывно изменяется, а в зависимости от состава смеси изменяется и количество вредных веществ в ОГ. Следовательно, во - первых, необходимо проводить более точные регулировки системы питания, во - вторых, придерживаться среднего скоростного режима работы двигателя при движении автомобиля.

Экологический контроль

На предприятии автомобили с бензиновыми двигателями проверяют на фактическое содержание СО и СН в отработавших газах, которое определяется на холостом ходу при двух частотах вращения коленчатого вала двигателя; минимальной и 60 % номинальной. При этом используют газоанализаторы, принцип действия которых основан на поглощении различными газовыми компонентами инфракрасных лучей с определенной длиной волны: ГАИ-2, Инфралит и др.

Для комплексной оценки количества выбросов (при государственной аттестации новых моделей автомобилей) разработаны так называемые ездовые циклы, имитирующие реальные условия движения автомобиля. Испытания проводятся на стенде с беговыми барабанами и включают: холостой ход, ускорение, постоянную скорость и замедление с включением передач в определенной последовательности.

Для количественной оценки дымности ОГ дизельных двигателей при- меняют два метода: просвечивание ОГ и их фильтрацию.

Санитарными нормами установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, производственных помещений. Так предельно допустимая разовая (за 30 мин) концентрация акролеина, бензина, окиси углерода (СО), окислов азота (NO), углеводородов (СН) соответственно составляет 0,2; 100; 20; 5; 300 мг/м3.

Чтобы обеспечить данные требования, зоны ТО и ремонта обеспечивают, приточено - вытяжной вентиляцией, сокращают работу двигателей автомобилей в помещении, применяют отсосы ОГ, используют конвейеры для перемещения автомобилей на поточных линиях.

При мойке одного автомобиля в сточных водах могут быть 5-10 г масла и топлива, 10-15 кг грязи.

Чтобы не допустить попадание нефтепродуктов со сточными водами в естественные водоёмы, пункты мойки оборудуют грязеотстойниками и маслобензоуловителями.

Кроме того, организуется мойка автомобилей с повторным использованием воды и недопущением попадания загрязнённой воды в поверхностные слои грунтовых вод.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Согласно [1] испытания обычно проводились на ровной горизонтальной дороге со скоростью 80 км/ч, однако в реальных условиях постоянное движение с такой скоростью невозможны, и расчет следует проводить для среднетехнической скорости.

Мощность необходимая для преодоления силы сопротивления воздуха [23]

NW=, кВт (5.1)

где k - коэффициент аэродинамического сопротивления (k=0,75Н с2·м-4);

F - лобовая площадь автомобиля (F=6,42 м2);

V - скорость движения автомобиля (V=40 км/ч).

NW1==6,6 кВт,

Мощность на перекатывание на данной скорости[23].

Nш=, кВт (5.2)

где Gа - вес автомобиля (Gа=311500 Н);

- коэффициент сопротивления перекатыванию (=0,015);

Nш==51,9 кВт



Мощность необходимая для движения на данной скорости

Ne1=; кВт(5.3)

где тр - КПД трансмиссии (тр=0,98ц0,97к0,955т) [23];

ц, к - число цилиндрических и конических передач соответственно;

т - число карданных шарниров.

тр=0,9830,9720,9552=0,876

Nе1=(5109+6,6)/0,876=66,78 кВт

Коэффициент использования мощности двигателя

U=;(5.4)

где Nен - мощность двигателя (Nен=155 кВт);

U1=(51,9+6,6)/0,876155=0,43

Удельный расход топлива [2]

gе1=gенкобки, г/кВтч(5.5)

где gен - удельный расход топлива при максимальной мощности (gен=230 г/кВтч);

коб - коэффициент учитывающий изменение gе в зависимости от частоты вращения двигателя (коб=0,96);

ки - коэффициент учитывающий изменение gе в зависимости от степени загрузки двигателя (ки=0,95) [23].

gе1=2300,960,95=209,76 г/кВтч

Расход топлива на 100 км

Qs=, л/100 км (5.6)

где - плотность топлива (=0,82 кг/дм2);

QS=209,7666,78/100,8240=42,71 л/100 км

Прогнозируемое уменьшение коэффициента сопротивления воздуха после установки обтекателя 20 % [7].

Мощность необходимая для преодоления силы сопротивления воздуха

NW2=,(5.7)

NW2==5,28 кВт.

Мощность необходимая для движения автомобиля с данной скоростью

Ne2=(51,9+5,28)/0,876=65,27 кВт.

Коэффициент использования мощности

U2=(51,9+5,28)/0,876155=0,42

Тогда удельный расход топлива будет равен

gе=2300,960,955=217,74 г/кВтч.

В таком случае расход топлива на 100 км

QS2=217,7465,27/100,8240=42 л.

Таким образом, с уменьшением коэффициента сопротивления воздуха на 20 % за счет установки обтекателя расход топлива сократится на 0,71 л или на 1,7 %.

Полученные результаты подходят для дорог с довольно большим количеством подъемов и не ремонтированных дорог, с большим количеством пересечений и довольно большой интенсивностью движения.

Однако в настоящее время большинство дорог позволяют двигаться с большей среднетехнической скоростью. Эффективность установки обтекателя также возрастает с увеличением скорости, т. к. было указано выше, сила сопротивления воздуха имеет кубическую зависимость от скорости движения автомобиля (так расход топлива сократится на 3,5 % при скорости 50 км/ч, на 7 при скорости 60 км/ч, а при скорости 80 км/ч - на 12,5 %).

5.1 Калькуляция затрат на производство обтекателя

Смета покупных материалов приведена в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Смета покупных материалов

Материалы	Кол-во, кг	Цена	Итого, тен.
1. Лист 1,5 Ст 3 ПС	59	46500 тен./т	2760,0
2. Уголок 25254 Ст 3 ПС	8	34000 тен./т	275,0
3. Электроды ЭА 395 3мм	1	550 тен./кг	550,0
4. Грунтовка ГФ0119(антикор.)	1	190 тен./кг	190,0
5. Растворитель 646	1	90 тен./кг	90,0
6. Эмаль НЦ11	1	250 тен./кг	250,0
7. Метизы	0,5	200 тен./кг	100,0
Всего:	4215,0

Смета затрат на оплату труда приведена в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Смета затрат на оплату труда

Наименование работ	Время операции, ч	Разряд	Тариф. ставка, тенге./ч	Итого, тен.
1. Разметка заготовки	1	5	94,0	94,0
2. Резка заготовки	1	4	83,0	83,0
3. Рихтовка листа	3	5	94,0	282,0
4. Сварочные	1	4	83,0	83,0
5. Зачистка поверхности	2	4	83,0	166,0
6.Грунтование поверхности	1	4	83,0	83,0
7. Подготовка поверхности	3	4	83,0	249,0
8. Покраска	0,5	5	94,0	47,0
9. Сверлильные	1	4	83,0	83,0
10. Монтажные	2	5	94,0	188,0
Всего	1369,0
Начисления на заработную плату, 49,5 %	677,5
Накладные расходы на ЦРМ, 150 %	2053,5

Суммарные затраты на изготовление обтекателя

З=Зм+Зз/п+Зн+Зцрм,(5.8)

где Зм - затраты на материалы;

Зн - начисления на заработную плату;

Зз/п - затраты на оплату труда;

Зцрм - накладные расходы на ЦРМ.



З=4215,0+1369,0+677,5+2053,5=8325,0 тенге

Так как экономия топлива в результате установки обтекателя составит 1,7 % или 0,71 л на 100 км, а в нашем случае среднесуточный пробег 220 км и более, то суточная экономия топлива составит в среднем 1,5 л. При цене топлива 65 тенге/л срок окупаемости обтекателя составит:

Со=;(5.9)

где Эг - годовой эффект разработки.

Эг=ЭдДрг(5.10)

где Эд - стоимость сэкономленного топлива за день, (Эд=97,5 тенге.);

Дрг - количество рабочих дней в году, (Дрг=305)

ЭГ=97,5305=29737,5 тенге

Со=8325,0/29737,5=0,28 года

Основные технико-экономические показатели в таблице 5.3

Таблица 5.3 - Основные технико-экономические показатели

п/п	Показатели	Базовый вариант	Модернизированный вариант
1	Среднесуточный пробег пробег, км	220,0	220,0
2	Капитальные вложения, тенге	---	8325,0
3	Затраты, тенге	2730,0	2632,5
4	Стоимость сэкономленного топлива за день, тенге	---	97,5
5	Экономический эффект, тенге на один автомобиль	---	29737,5
6	Срок окупаемости капитальных вложений, лет для 1 авто	---	0,28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ эксплуатационных качеств автотранспортных средств позволил выявить основные пути улучшения тяговой динамики. Один из них - это установка конструкций обтекателей кабины и платформы автопоезда, которые позволяют создать обводной путь встречному потоку воздуха.

2. Существующие исследования в этой области и различные конструкции обтекателей помогли принять правильное конструкторское решение для автомобиля КАМАЗ-4310 в составе автопоезда.

3. Благодаря, конструкторской разработке расход топлива на 100 км автомобилем КАМАЗ-4310 в составе автопоезда снизится минимум на 1,7 %, что позволит (при установке обтекателя на грузовой автомобиль) предприятию экономить средства на приобретение топлива.

4. При внедрении конструкторской разработки в производство экономия денежных средств окупиться в течении 0,28 года для одного автомобиля.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Возможности улучшения аэродинамических качеств грузовых автомобилей и автопоездов: обзорная информация/С.А. Шуклин - М.: НИИН автопром, 1978.

2. Чудаков Д. А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1972 -384с.

3. Королев П. Г. Сопротивление материалов: справочник по расчетно-проектировачным работам - Киев: Вища школа, 1974 -288с.

4. Краткий автомобильный справочник - М.: АО «Трансколсайтинг», 1994.

5. Стандарт предприятия. Проекты дипломные и курсовые. Общие требования к оформлению - Челябинск: Изд-во Челябинск. гос. агроинж. ун-та, 2000.

6. Кузнецов С.С. Техническая эксплуатация автомобилей - М.: Транспорт1991 -416с.

7. Васильев Ю.А. Нормативно-технические материалы - Челябинск, 1998.

8. Васильев Ю.А. Методические указания к выполнению дипломного и курсового проектов по курсу технологического проектирования автотранспортных предприятий и подразделений. -Челябинск: ЧГАУ РИО,1998.

9. Напольский Г. М. Технологическое проектирование АТП и СТО -М.: Транспорт, 1993.

10. Крамаренко Г. В. Техническая эксплуатация автомобиля - М.: 1983.

11. Высоцкий М. С. Грузовые автомобили - М.: Машиностроение, 1979.

12. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий для автомобильного транспорта. ОНТП-01-91. М.: Росавтотранс,1991.

13. Табель технологического оборудования и специализированного инструмента для АТП, АТО и БЦТО. М.: НИИАТ, 1983.

14. СН и П П-89-90. Генеральные планы промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1980.

15. СН и П. П-93-74. Строительные нормы и правила. Предприятия по обслуживанию автомобилей. М.: Стройиздат, 1975.

16. Московкин В.В., Способ определения аэродинамического сопротивления грузовых автомобилей и автопоездов - «автомобильная промышленность», 1978 №1.

17. Михайловский Е.В., Аэродинамика автомобиля. - М.: «Машиностроение», 1973.

18. Евграфов А. Н., Возможности повышения топливной экономичности грузового автомобиля за счет использования лобового аэродинамического обтекателя. - М.: «Автомобильная промышленность», 1978 №3.

19. Московкин В. В., Определение сопротивления движению автомобиля инерционным методом. - М.: «Автомобильная промышленность», 1976 №10.

20. Гроздиев В. Ю., О влиянии удельной мощности на технические показатели автопоездов. - М.: «Автомобильная промышленность», 1978 № 1.

21. Еженедельник «Прайс»: Информация о ценах на товары и услуги - Челябинск, ООО ИА «Прайс», 2002 г., № 43.

22. Русанов М.А., Тяговый, динамический и топливно-экономический расчет автомобиля. - Челябинск, ЧГАУ РИО, 1998.

23. Кондраков Н.П. Бухгалтерский учет: Учебное пособие -2-е изд., перераб. и доп. - М.:ИНФРАМ, 2000.

24. Когай Э.И., Хамкин В. А. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта./ Под ред. Н.В. Пинчук. - М.:Транспорт, 1984.-253с.

25. Банников А. Г. и другие. Охрана природы. М. Агропромиздат. 1985.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Анализ показателей эксплуатационных свойств автомобилей

Зависимость применения автомобиля от условий:

Дорожные условия характеризуются планом и профилем дороги, рельефом местности, видом и качеством дорожного покрытия, интенсивностью движения, различными помехами, режимами движения.

К транспортным условиям относятся: вид груза, объем перевозок, расстояние перевозок, способ погрузки и выгрузки, организация перевозок, условия хранения, техническое обслуживание и ремонт транспортного средства.

Природно-климатические условия - это особенности климатических зон, в которых эксплуатируется автомобиль (умеренная, холодная, жаркая, высокогорная).

Таблица П1 - Основные требования, предъявляемые к конструкции автомобиля

№	Показатели	Особенности
1	Производственные требования	Соответствие конструкции технологическим возможностям завода и современной технологии, низкие расходы материалов, трудоемкость, себестоимость.
2	Эксплуатационные требования	Топливная экономичность, курсовая устойчивость, управляемость, маневренность, плавность хода, проходимость, надежность, технологичность обслуживания в ремонте, невысокая себестоимость транспортных работ.
3	Потребительские требования	Низкая стоимость самого автомобиля и его эксплуатации, безотказность и ремонтопригодность, безопасность, комфортабельность, легкость управления.
4	Требования безопасности	Включает в себя активную, пассивную, послеаварийную, экологическую безопасности

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

автомобиль двигатель динамичность обтекатель

Влияние конструктивных факторов на тяговую динамичность автомобиля

№	ПОКАЗАТЕЛИ	ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРА	ВЛИЯНИЕ НА ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ
1	Конструктивные параметры автомобиля	Увеличение массы двигателя и автомобиля Изменение формы и размеров	Влияет на площадь лобового сопротивления, обтекаемость, падают тяговые показатели Стремление придать форму «капли» - результат повышение тяги
2	Тип и состояние дороги	Оценивается параметром - коэффициент сопротивления дороги (Ш)	Влияет на тяговые и топливные показатели через зависимость NШ=G·Ш·х/1000 где G - масса автомобиля, х - скорость движения
3	Состояние внешней среды	Изменение атмосферного давления Изменение температуры воздуха	Влияет на тяговые показатели, расход топлива
4	Квалификация водителя	Стаж работы, класс водителя, опыт работы на автопоезде	Возможность обеспечения экономичного режима движения

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Особенности конструкций аэродинамических обтекателей

№	Наименование	Преимущество	Недостатки
1	Обтекатель Airsheld	Простота конструкции, угол наклона 35є, экономия топлива от 4-6 %	Сложность в эксплуатации со сменными прицепами
2	Обтекатели типа Dragfoiler	Угол наклона 24є, позволяет монтаж кондиционера Экономия топлива 4 %	Сложность изготовления
3	Обтекатели типа «вихреобразователь»	Эффективны при боковом ветре. Экономия топлива от 2,6-3,7 %	Малоэффективны по топливным показателям
4	Обтекатели типа Nose Cones	Эффект при работе со сменными полуприцепами Экономия топлива от 7-9%	Сложность изготовления
5	Обтекатели типа Vortex Stabilizer	Эффект - устранение образования вихрей между авто и прицепом	Изготавливается с Airsheld
6	Обтекатели «аэродинамический экран»	Экономия топлива менее 2 %, прост в изготовлении	Малоэффективны по топливным показателям
7	Другие типы
7.1	«Вихреобразователь+стабилизатор-экран»	Совмещение всех качеств 3 и 6	Сложность монтажа, высокая стоимость
7.2	Обтекатель типа «пористый экран»	Ослабляет поток воздуха при проходе через отверстия	Малоэффективны по топливным показателям
7.3	Создание обтекаемого «кожуха»	Обеспечивает плавный переход от кабины к прицепу	Слишком громоздко и мешает маневрам
7.4	Устройство в виде валика или пластины	Улучшаются условия срыва потока воздуха	Малоэффективны по топливным показателям
7.5	Обтекатель в виде клина	Улучшаются условия срыва потока воздуха	Малоэффективны по топливным показателям

Размещено на Allbest.ru