Описание
В представленном дипломном проекте выполнено совершенствование автомобиля КамАЗ 53212 с разработкой коробки отборки мощности.
В первом разделе пояснительной записки приведен расчёт кинематический привода коробки отборки мощности. Разобраны кинематическая схема привода и кинематическая схема коробки отбора мощности. Выполнен расчёт частоты вращения валов и колёс коробки отбора мощности. Рассчитаны мощности на валах коробки отбора мощности. Определены моменты на валах коробки отбора мощности. Представлен расчёт возможности работы коробки отбора мощности. Также осуществлен проверочный расчёт промежуточной оси.
В части экономической приведен функционально-стоимостной анализ (ФСА) модернизации коробки отбора мощности автогудронатора. ФСА проводят как при проектировании новых конструкций, так и при совершенствовании освоенных в производстве изделий. Главная предпосылка ФСА - предположение о том, что в каждой конструкции заложены резервы снижения, себестоимости, выполняемые оптимизацией конструкторско-технологических решений. ФСА включает следующие этапы: информационный этап, аналитический этап, творческий этап, исследовательский этап, рекомендательный этап. Построены структурная модель разрабатываемой системы и функциональная модель. Далее выполнено построение совмещенной функционально-стоимостной модели.
Определена относительная важность функции R и дана оценка качества исполнения функций. Определена абсолютная и относительная стоимость функций. Представлено построение функционально-стоимостных диаграмм (ФСД) и диаграмм качества исполнения функций (КИФ). Сделаны соответствующие выводы.
В разделе экологическом проведен анализ шума и вибрации автогудронатора, пути их снижения. Приведены пути повышения экологических качеств автогудронатора. Описано использование автогудронатора в зонах радиационного и химического заражения.
В части графической данного дипломного проекта представлены следующие чертежи: автогудронатора, графиков, коробки передач, коробки передач в сборе, вала промежуточного в сборе, коробки отборки мощности, деталей: ось, шестерня, вал-шестерня, коробки отборки мощности, анализа функционально-стоимостного, автомобиля КамАЗ с изменениями, центрального редуктора, колесной передачи, детали ведущая шестерня, детали ведомая шестерня колёсной передачи, детали полуось ведущего моста, детали шестерня ведущая редуктора колесного, моста заднего, схемы механизма для вывешивания оси, детали крышка, карты операционной.
Также приведены 3d-модели в программе Компас: оси КАМАЗа, рамы КАМАЗа, автомобиля КАМАЗ, кардана, фильтра, фонаря, бака, баллона, кабины КАМАЗ, кузова КАМАЗ.
В конструкцию и технологию изготовления коробки отбора мощности были внесены изменения, повлиявшие на её качества и процесс изготовления.
В частности, сварной корпус был заменён на литой корпус новой конструкции, что значительно упростило его производство. Также в результате применения литого корпуса (корпус теперь разъёмный, ранее процесс сборки был усложнен небольшим окном в корпусе) упростился процесс сборки.
Были применены бронзовые втулки в местах трения промежуточной оси о корпус, что повысило ремонтопригоность. Изменение конструкции промежуточной оси упростило её изготовление. Изменение конструкции выходного вала позволило снизить расход металла на его изготовление. Применение более прогрессивного техпроцесса повлияло на стоимость его изготовления.
Изменение механизма включения повысило надежность его работы, однако за счет некоторого удорожания его стоимости. Изменение способа крепления подшипников на валу - замена колец (соответственно и исчезают операции по обработке канавок под них) на более надёжное крепление упорами крышки. А также то что большинство стандартных крепёжных деталей стали одного типа (болты М8) позволило снизить время сборки коробки отбора мощности.
Проверочный расчёт промежуточной оси
Проверочный расчёт производится в форме проверки коэффициента запаса прочности. ось рассматривают как тело, имеющее объёмное неоднородное напряжённое состояние при переменных напряжениях.
Силы на валы передаются через насаженные на них детали. При расчётах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины.
При переходе от конструкции к расчётной схеме производят также схематизацию опор и формы вала. Форму вала принимают в виде невесомого бруса постоянного сечения.
F12 = 6320, H
F43 = 8502.6, H
Для нахождения реакций Ra составим уравнение моментов вокруг точки В:
Для нахождения Rb составим уравнение равновесия сил вдоль оси Y
Для установления опасных сечений построим эпюру моментов вокруг оси Х (см. рис. )
Опасным является сечение, вдоль которого действует сила Fr.
Для этого сечения определим запас сопротивления усталости и сравним их с допускаемыми.
где σа – амплитуда напряжений цикла.
Напряжения в опасных сечениях определяют по формуле:
где М – изгибающий момент в рассчитываемом сечении вала;
W – осевой момент сопротивления сечения. который определяется по формуле:
Кσ – эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе, который назначается в зависимости от вида концентратора и его характеристик.
σ-1 – предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба.
Кd – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения.
КF – коэффициент влияния шероховатости.
[Sσ] = 1,5
КV – коэффициент влияния поверхностного упрочнения.
3 Расчёт кинематический привода коробки отборки мощности
Целью кинематического привода является определение мощности и момента на каждом валу привода, и проверка возможности работы при заданных условиях.
Параметры насоса: насос регулируемый 313.3.56
Номинальная частота вращения – 1500 об/мин
Номинальная потребляемая мощность – 29 кВт
Кинематическая схема привода приведена на рисунке 1.
Кинематическая схема коробки отбора мощности приведена на рисунке 2.
Расчёт частоты вращения валов и колёс коробки отбора мощности.
Число оборотов двигателя вычисляем исходя из номинальных оборотов насоса по формуле:
U - передаточное число коробки передач (КП),
Данные по числам зубьев коробки передач возьмём из [6]
- передаточные числа ступеней КОМ
U1 - передаточное число между шестерней 2 и колесом 1 коробки отбора мощности.
U2 - передаточное число между шестерней 4 и колесом 3 коробки отбора мощности.
U3 – передаточное число между коробкой передач и колесом 4 коробки отбора мощности.
Число оборотов шестерни 2 и 3 коробки отбора мощности вычисляется по формуле:
Число оборотов шестерни 4 коробки отбора мощности вычисляется по формуле:
Число оборотов промежуточного вала коробки передач
Расчёт мощностей на валах коробки отбора мощности.
Мощности на валах определяются с учётом потерь в элементах привода.
где NT – мощность на валу КОМ,
Передачи прямозубые, следовательно, η = 0,97,
NТ1 – мощность на ведомом валу КОМ = номинальной мощности насоса.
NТ23 – мощность на передаваемая шестернями 2 и 3
NТ23 – мощность на передаваемая шестернёй 4
NT5 – мощность на промежуточном валу коробки передач
Расчёт моментов на валах коробки отбора мощности.
Для расчёта моментов на валах необходимо учитывать момент, который отбирает коробка отбора мощности.
Моменты на i-ом валу привода определяются по формуле:
где Ni и ni – мощность в кВт и частота вращения в об/мин i-го вала.
Где Т1 –момент на выходном валу КОМ, Т23 – момент передаваемый шестернями 2 и 3, Т4 –момент передаваемый шестернёй 4, Т5 – момент на промежуточном валу КП.
Расчёт возможности работы коробки отбора мощности.
Необходимо найти запас мощности при работе КОМ. Для этого составим уравнение мощностного баланса:
где Ne.тр – требуемая мощность двигателя, NКОМ – мощность необходимая для работы КОМ.
NКОМ = 29 кВт.
Мощность двигателя при 650 об/мин составляет 33.7 кВт (данные берём из тягового расчета с внешней скоростной характеристики двигателя).
Запас мощности составляет:
