Совершенствование технического обслуживания автомобилей на ОАО Балезиноагропромхимия (стр. 5 из 10)
3.1 Обоснование выбора конструкции
При эксплуатации автомобилей нередко выходят из строя трубопроводы гидросистемы рулевого управления и механизма подъема платформы.
На предприятиях их запаивают или заваривают, после чего необходимо проверить на герметичность. Для проверки герметичности существует много различных стендов, приспособлений. Предлагаемое приспособление имеет ряд преимуществ: относительная дешевизна, надежность, небольшие масса и габариты.
Недостатком является ручной привод. Учитывая то, что приспособление позволяет создать давление до 30 МПа и работает без шума, колебаний и вибраций. Можно также использовать при герметичности и работоспособности клапанов, гидроприводов, гидрораспределителей, манометров.
3.2 Описание работы приспособления
Приспособление состоит из рамы 1, домкрата гидравлического 2 грузоподъемностью 10 тонн с ручкой 3 для создания давления в гидросистеме и винтом 4 для сброса давления; емкости для масла 5, соединенной через переходник с кожухом домкрата; распределителя 6 с ручкой переключения; штуцера 7, для присоединения проверяемых трубок; манометра 8 и поддона 9. Максимальное давление создаваемое домкратом 30 МПа. Габаритные размеры приспособления 0,250×0,680×0,410 м. Масса 17,5 кг.
Приспособление работает следующим образом, к штуцеру 7 присоединяют проверяемую трубку, с другой стороны в трубку вворачивают заглушку. Рукоятку переключателя распределителя 3 устанавливают в положение «открыто» (параллельно раме 1). При этом масло будет проходить в проверяемую трубку и к манометру 8. Заворачивают винт 4. Рукояткой 10 совершают несколько возвратно-поступательных движений и создают давление
8–9 МПа (рабочее давление в гидросистеме рулевого управления автомобиля КАМАЗ-5511 равно 7,0–7,5 МПа), контролируя его по показаниям манометра 8.
Для того чтобы снять проверяемую трубку, отворачивают винт 4 и сбрасывают давление в гидросистеме. Рукоятку распределителя поворачивают в положение «закрыто» (перпендикулярно раме 1). Открывают крышку емкости для масла 5 и ослабляют гайку крепления проверяемой трубки. Масло самотеком через емкость для масла поступает в кожух домкрата. После этого проверяемую трубку снимают с приспособления.
3.3 Расчет элементов конструкции
3.3.1 Расчет резьбы на смятие
Расчет резьбы болта на смятие сводится к проверке ее работы без повреждений при максимальном давлении 30 МПа.
Расчет резьбы на сжатие проведем при наихудших условиях, то есть отверстие в болте будем считать закрытым по формуле [7]
σсм =
≤ [σсм], (3.1)где Рmax – сила, действующая на болт, Н;
Fсм – площадь рабочей части резьбы, равная 176 мм2;
[σсм] – допустимое напряжение при сжатии, [σсм] = 160 МПа.
Силу, действующую на болт, определим по формуле
Рmax = G ∙ Sвн, (3.2)
где G – давление, создаваемое домкратом, Н/м2;
Sвн – внутренняя площадь болта, м2.
Рmax = 300 ∙ 105 ∙ 0,00053 = 15900 Н
σсм =
= 90,3 Н/мм2Условие выполняется 90,3 ≤ 160 МПа.
3.3.2 Расчет переходника на срез
Расчет переходника на срез будем проводить по формуле [7]
τср =
≤ [τср], (3.3)где F – сила, действующая поперек переходника, Н;
dн – наружный диаметр переходника, мм;
dвн – внутренний диаметр переходника, мм;
[τср] – допускаемое напряжение на срез, Н/мм2.
Расчетная схема приведена на рисунке 3.3.
Силу, действующую поперек переходника, определим по формуле
F = mg, (3.4)
где m – масса емкости с маслом, кг;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
F = 0,629 ∙ 9,8 = 6,12 Н
τср =
= 0,3 МПа ≤ 140 МПаУсловие выполняется.
3.3.3 Расчет диаметра хвостовика золотника
При расчете оси наиболее важное внимание уделяется расчету диаметра.
Диаметр определим по третьей теории прочности [7]
σIII =
≤ [σ], (3.5)где σ – напряжение изгиба, МПа;
τ – касательные напряжения, МПа;
[σ] – допускаемое напряжение, МПа.
Расчетная схема приведена на рисунке 3.4.
Для расчета необходимы следующие данные: сила, действующая на ось Р = 200 Н; крутящий момент Мкр = 11600 Н∙мм; длина оси l = 14 мм.
Σх =0 НА = 0
Σу = 0 RА – Р = 0; RА = Р = 200 Н
Определим изгибающий момент по формуле
Мизг = Р ∙ l, (3.6)
где Р – сила, действующая на ось, Н;
l – длина оси, мм.
Мизг = 200 ∙ 14 = 2800 Н∙мм
Условие прочности на кручение:
τ =
≤ [τ], (3.7)где Мкр – кружащий момент, Н∙мм;
Wр – полярный момент инерции, м3;
[τ] – допускаемое напряжение, [τ] = 120 МПа.
Полярный момент сопротивления:
Wр =
, (3.8)где d – диаметр оси, мм.
d =
, (3.9)d =
= 7,8 ммПроверка прочности на изгиб:
[σ] ≥
, (3.10)где Мизг – изгибающий момент, Н∙м;
Wх – осевой момент сопротивления, м3;
[σ] – допускаемые напряжения, МПа.
Wх =
, (3.11)где d – диаметр оси, мм.
d =
, (3.12)d =
= 5,9 ммТак как из условия прочности на кручение диаметр оси получили больше, принимаем диаметр оси d = 8 мм.
3.4 Технико-экономическая оценка конструкторской разработки
Технико-экономических показателей эффективности конструкции производим по известной методике [22].
3.4.1 Расчет стоимости конструкции
Затраты на изготовление приспособления для проверки трубок высокого давления определяется по формуле:
Сс = Сд + Сп + Ср + Ссб + Сн, (3.13)
где Сд – затраты на изготовление деталей приспособления на металлорежущих станках, руб.;
Сп – затраты на покупные изделия, руб.;
Ср – стоимость материала на изготовление основания, руб.;
Ссб – полная заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке приспособления, руб.;
Сн – накладные расходы на изготовление стенда, руб.
Стоимость металла, необходимого для изготовления рамы приспособления:
Ср = Gм ∙ Ц, (3.14)
где Gм – масса требуемого материала, кг;
Ц – цена 1 кг материала, руб.
Рама приспособления сварена из швеллера №5 длиной 644 мм, и уголка длиной 288 мм.
Ср = 2,9 ∙ 20 + 2,1 ∙ 20 = 100 руб.
Затраты на изготовление деталей на металлорежущих станках [22]
Сд = Спол + ΣСзаг, (3.15)
где Спол – полная заработная плата рабочих на металлорежущих станках, руб.;
ΣСзаг – сумма стоимости всех заготовок, руб.
Основная заработная плата рабочего определяется
Со = Т ∙ Сч, (3.16)
где Т – средняя трудоемкость изготовления деталей на станках, чел.-час.,
Т = 14 чел.-час.;
Сч – часовая тарифная ставка рабочего, руб., Сч = 15,6 руб.
Со = 14 ∙ 15,6 = 218,4 руб.
Дополнительная заработная плата предусмотрена в размере 40% от основной. Общая заработная плата определяется
Собщ = Со + 0,4Со, (3.17)
Собщ = 218,4 + 0,4 ∙ 218,4 = 305,76 руб.
Полная заработная плата рабочих при изготовлении деталей стенда
Спол = Собщ ∙ 1,15, (3.18)
где Собщ – общая заработная плата рабочих с учетом дополнительных надбавок, руб.;
1,15 – районный коэффициент надбавки.
Спол = 305,76 ∙ 1,15 = 351,6 руб.
Стоимость металла для заготовок определена на основе прайс-листов ЗАО «Ижторгметалл»
Сзаг = [Σ(Gi ∙ Цi)] ∙ 1,15, (3.19)
где Gi – масса заготовки данного профиля, кг;
Цi – цена 1 кг данного вида заготовки, руб.
Данные по заготовкам и из цены приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1. Стоимость материала заготовок
| Наименование | Масса, кг | Цена, руб./кг | Сумма, руб. |
| Круг В10 ГОСТ 2590–85 Ст3 | 0,09 | 20 | 1,8 |
| Круг В16 ГОСТ 2590–85 Ст3 | 0,045 | 20 | 0,9 |
| Круг В20 ГОСТ 2590–85 Ст3 | 0,06 | 20 | 1,2 |
| Круг В30 ГОСТ 2590–85 Ст3 | 0,33 | 20 | 6,6 |
| Круг В40 ГОСТ 2590–85 Ст3 | 0,071 | 20 | 1,4 |
| Круг В50 ГОСТ 2590–85 Ст3 | 0,01 | 20 | 0,2 |
| Шестигранник 11 ГОСТ 2879–85 | 0,12 | 20 | 2,4 |
| Шестигранник 17 ГОСТ 2879–85 | 0,02 | 20 | 0,4 |
| Шестигранник 30 ГОСТ 2879–85 | 0,18 | 20 | 3,6 |
| Шестигранник 46 ГОСТ 2879–85 | 0,23 | 20 | 4,6 |
| Лист 1×2000×1000 ГОСТ 1993–85 | 0,30 | 20 | 6,0 |
| Литье АЛ2 ГОСТ 2685–85 | 0,30 | 180 | 5,4 |
| Итого | 89,51 |
Сзаг = 89,51 ∙ 1,15 = 103 руб.