После обслуживания автомобиль продолжает двигаться вперед, и катушка вновь начинает вращаться в том же направлении. При этом передние колеса 13 опускаются на землю. Автомобиль продолжает движение, вперед не касаясь задним мостом катушки, так как резиновые ободки расположены ниже, как показано на рис.3.3. При заезде на техобслуживание и ремонт автомобиля другой, марки нужно провернуть катушку на сектор нужного диаметра.
3.2 Расчет оси подъёмника
Ось не передает вращающего момента, а воспринимает только поперечные нагрузки. Оси рассчитываются только на изгиб. Рис. 3.4.
Определим диаметр оси по формуле [23]:
d = 3√ Ми /0,1[σиз], (3.1)
где Ми – изгибающий момент, Н*м;
[ σиз ] – допускаемое напряжение на изгиб, Н/ мм2; [ σиз ] = σт/n, где n = 1,5…3 = [ σиз ] = 360/2,4 = 150 Н*мм2
При расчете подъемника необходимо брать максимальную нагрузку на переднюю ось автомобиля. Так как автомобиль КАМАЗ –5320 имеет самую большую массу, то необходимо учитывать в расчетах нагрузку на переднюю ось именно этого автомобиля. Для автомобиля КАМАЗ – 5320, нагрузка на переднюю, ось приходится примерно 26 кH, при общей массе автомобиля 8000 кг. Тогда максимальный изгибающий момент, действующий на ось будет приходится на её середину и составит:
Ми = Р * l/2, (3.2)
где Р = 26000 Н сумма с которой автомобиль действует на катушку;
l – длина оси, м
Ми = 26000 * (1,10/2) = 14300 Н*м
Для стали 45 допускаемое напряжение на изгиб равно 120…150 Н/мм2 [23].
Подставив значение в формулу (3.1) получим:
d=3√ 14300 / (0,1*150 *106) = 0,0984 м
Принимаем диаметр оси d = 100 мм.
3.3 Расчет подшипников скольжения
Так как скорость вращения катушки небольшая и носит временный характер, то расчет подшипников сводится к расчету по удельному давлению Р в подшипнике.
Удельное давление в подшипнике допускается для открытых тихоходных передач [23]:
[ Р]=(10…40)*105 Н/м2
Удельное давление в подшипнике определяется по формуле [23]:
P = p /d*l ≤[ P], (3.3)
где d,l -диаметр и длина подшипника, м;
Р – сила, действующая на подшипник, Н.
Конструкция имеет два подшипника, поэтому
Р = 13000*2 / 2=13000 Н
Преобразив формулу (3.3), получим:
l ≥ p/d*[P], (3.4)
Подставив значение, получим:
l ≥ 13000 / (0,1 * 40 * 105) = 0,0325 м
Принимаем длину подшипника l = 35мм.
3.4 Расчет храповика
В качестве исходных данных необходимо знать необходимый угол поворота храпового колеса λ и передаваемый крутящий момент на валу храпового колеса. Рис. 3.5.
Примем λ = 200 [23]
Mкр =Fw * d/2, (3.5)
где Fw – окружное усилие, действующее на вал, Н;
d – диаметр вала, м.
Mкр = 26000 * 0,05 = 1300 Н*м
Предварительно число зубьев колеса (храпового) принимаем:
Zпр = 3600/200=18
Модуль храпового колеса для наружного зацепления определяется по формуле [23]:
m =1,75 3√M/Z*ψ [σи], (3.7)
где ψ - коэффициент учитывающий ширину колеса к модулю;ψ = 4 [σи] -допускаемое напряжение на изгиб для серого чугуна С4-15
Рассчитываем допускаемое напряжение на изгиб по формуле [23]
[ σи ] = σВ / [ n ], (3.8)
где σВ – предел выносливости,σВ = 3200 кг./см2; σ =3,2 Н/мм2
[ n ] – коэффициент запаса прочности, [ n ]=5
[ σи ] = 3200/5 = 640 кг./см2 = 0,64 Н/мм2
Подставим численные значения в формулу (3.7) и получим:
M=1,75*3√ 13000 / (18*4*640)= 1,157см=11,57 мм
Принимаем модуль m = 12мм
Проверку линейного удельного давления проводят по формуле [23]
2Мкр / m*z*в ≤ q, (3.9)
где в – ширина зуба, мм;
q – допускаемое удельное давление на единицу длины зуба, кгс/мм;
кгс/см, [q]=190..270 кгс/см
Fw =q*в, (3.10)
где q - удельное давление на единицу длины зуба, кгс./см, [q]=190..270 кгс./см
в – ширина зуба, мм;
в = Fw /q= 1300 / 270 = 4,814 см. = 48 мм
Проверим выполнения условия(3.9):
2*13000 / 1,2*18*4,8 ≤ 270
250,77 ≤ 270
Условия выполняется, расчеты произведены правильно. Рис. 3.6.
3.5 Расчет болтового соединения
Зубчатое колесо храпового механизма крепится жестко к катушке с помощью болтов. Болты поставлены без зазора (плотно с небольшим натягом). Болт работает на срез и на смятие. Рис. 3.7.
На срез болт рассчитывается по формуле [23]:
τср=р/ Fср =4р/Пd2z ≤ [τср], (3.11)
где z – число болтов;
d – внутренний диаметр резьбы, м;
[τср] =[0,2 …0,3] σт - допускаемое напряжения на срез, н/м2
Задаемся числом болтов z=4 и выразим его из формулы 3.11 диаметр болта и вычислим его
d =√4р/П * [τср]* z, (3.12)
где Р – сила действующая попрек болта, Н.
d=√ (4*26000) / (3,14*4*0,2*180) = 15,165 мм
Принимаем диаметр болта М16 для крепления звездочки (зубчатое колесо храпового колеса) к катушке.
На смятие болт рассчитывают по формуле:
z d h [σсм ] ≥ р, (3.13)
откуда
h ≥ р / z d [σсм ], (3.14)
где h – высота участка смятия, м;
[σсм] – допускаемое значение на смятие, Н/м2
h ≥ 26000 / 4*16*270*104*10-2 = 0,01504 м
принимаем высоту участка смятия h= 15 мм
3.6 Расчет поворотной катушки подъёмника
Расчет катушки подъёмника сводится к выбору её конструктивных параметров (размеров). Для того чтобы использовать подъёмник для нескольких марок автомобилей, таких как ЗИЛ-130,КАМАЗ-5320,ГАЗ-3307 необходимо разбить поворотную катушку на три сектора по 1200 одна относительно другой. Секторы катушки должны иметь разные диаметры, так как расстояние от плоскости до передней балки автомобиля у каждого разное. Их можно отнести к исходным данным и показать на рисунке (схеме): Рис.3.8.
Так как расстояние от стремянок (крепящих между собой листы рессор) до корпуса редуктора в среднем колеблется от 200мм и более, то ширину поворотной катушки примем равной 50мм. Для смягчения наезда на катушку, на её поверхность необходимо установить резино - волокнистую ленту толщиной 10..15 мм, а ширину 50 мм, для этой операции, то есть установки ленты на катушку применим специальный резиновый клей под маркой 88Н для чего необходимо зачистить и обезжирить склеиваемые поверхности.
Так как катушка имеет сложную форму (три сектора разных диаметров), то её необходимо изготовить из чугуна способом отливки, что позволяет обеспечить плавность перехода между секторами. После отливки деталь обрабатывается на шлифовальном станке (её цилиндрическая часть) по внешней поверхности для того, чтобы расточить внутренней отверстие под подшипник скольжения и трубу, на которую устанавливается катушка (колесо).
Эскиз готовой катушки приведен на Рис.3.9.
3.7 Оценка технико-экономических показателей конструкции
Для технико-экономической оценки конструкции необходимо определить её массу и стоимость.
Масса конструкции определяется по формуле:
G=(GK +GR)*K, (3.15)
где GK – масса сконструированных деталей, узлов, агрегатов, кг.
GR – масса готовых деталей, узлов и агрегатов, кг.
K – коэффициент, учитывающий массу расходуемых на изготовление конструкции монтажных материалов (принимаем К=1,1)
Массу сконструированных деталей, узлов, агрегатов сведем в табл.
| Наименованиедетали, | Объёмдетали, | Удельныйвес, | Массадетали, | Кол-водеталей, | Общаямасса |
| См3. | Кг/см3. | Кг. | шт. | Кг. | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Опора | 8242,5 | 0,0079 | 7,9 | 2 | 15,8 |
| Ось | 1000 | 0,0079 | 65 | 1 | 65 |
| Труба Ø125 | 1881,64 | 0,0079 | 14,86 | 1 | 14,86 |
| Болт спец. | 20,096 | 0,0079 | 0,158 | 1 | 0,158 |
| Втулка расп. | 678,24 | 0,0079 | 5,358 | 1 | 5,358 |
| Втулка | 11,304 | 0,0079 | 0,089 | 1 | 0,089 |
| Швеллер | - | 0,0079 | 56,7 | 2 | 113,4 |
| Рычаг | 787,5 | 0,0079 | 6,22 | 1 | 6,22 |
| Собачка | 107,59 | 0,0079 | 0,850 | 1 | 0,850 |
| Колесо храповое | 1205,76 | 0,0079 | 9,52 | 1 | 9,52 |
| Колесо катушки: | |||||
| левое | 4145,78 | 0,0079 | 32,34 | 1 | 32,34 |
| правое | 4094,91 | 0,0079 | 32,75 | 1 | 32,75 |
| Шайба регулир-я | 123,41 | 0,0079 | 0,975 | 1 | 0,975 |
| Итого | 297,2 |
Рассчитываем массу конструкции по формуле 3.15:
G = (297,2+ 6,03) = 303,23 кг.
Балансовая стоимость определяется по формуле:
Сб =Цуд * G * кнц, (3.16)
где Цуд – удельная оптовая цена одного килограмма массы конструкции, руб.
G – масса конструкции, кг;
кнц – коэффициент учитывающий торговую наценку, налог на добавленную стоимость, принимаем кнц =1,5 [21]
Сб = 25 * 303,24 * 1,5 = 11372руб
Для того чтобы приступить к расчету технико-экономических показателей, необходимо собрать исходные данные, которые сведем в табл.3.2
Таблица 3.2 Исходные данные для расчета технико-экономических показателей
| Наименование | Вариант базовый | Вариант проект |
| Масса конструкции, кг. | 520 | 304 |
| Балансовая стоимость,р. | 19450 | 11372 |
| Потребляемая мощность, кВт | - | - |
| Кол-во обслуживаемогоперсонала, чел. | 2 | 2 |
| Разряд работы | 5 | 5 |
| Тарифная ставка, р./чел. | 8,19 | 8,19 |
| Норма амортизации, % | 5 | 5 |
| Норма затрат на ремонт и ТО,% | 10 | 8 |
| Годовая загрузка конструкции, ч. | 2440 | 2440 |
При расчетах показатели базового варианта обозначают как Х0, а проектируемого, как Х1.