Описание
Как показывает опыт эксплуатация автопоездов с высокой удельной мощностью на отечественных дорогах высших технических категорий, их средняя скорость при отсутствии помех со стороны другого транспорта может превышать 70км ч без отрицательных последствий для безопасности движения. Аналогичное явление (превышение регламентированной скорости) имеет место и в других странах, что отмечено в частности, в работе.
Единственно возможным путем уменьшения сопротивления воздуха является уменьшение коэффициента сопротивления воздуха, величина которого зависит от внешних форм автомобиля, улучшению которых и посвящена данная дипломная работа.
В проекте проведен патентный поиск и обзор обтекателей отечественного и зарубежного исполнения. В дипломном проанализированы конструкции обтекателей для грузовых автомобилей. Исходя из проведенного анализа наиболее выгодным будет обтекатель типа Airshield в связи с относительной простотой конструкции и технологии изготовления, сравнительно небольшой ценой материала изготовления и довольно высоким экономическим эффектом от экономии топлива. Приведены результаты аэродинамических исследований. Таким образом был выбран прототип, на базе которого спроектирован обтекатель, который представляет собой стальной лист, подогнутый с боков таким образом, что закрывает пространство за лобовой поверхностью обтекателя от бокового ветра.
Выполнен тяговый расчет автомобиля КАМАЗ-5320 с построением по результатам графиков. Проведен выбор прототипа конструкции.
Усовершенствована кабина грузового автомобиля, путем установки на нее аэродинамического обтекателя, что вызвало повышение обтекаемости данного автомобиля. За счет этого должен сократиться эксплуатационный расход топлива.
Выполнены расчеты на прочность, на эксплуатационную эффективность, а также конструктивных элементов проекта.
Благодаря предложенной конструкторской разработке расход топлива на 100км снизится минимум на 1,7% , что позволит (при установке обтекателя) экономить средства на приобретение топлива в среднем 15 тыс. руб. в год на один автомобиль.
В разделах безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды производится описание мероприятий, способствующих улучшению условий труда механизаторов, пожарной безопасности и инструктажей по технике безопасности, проведена экологическая экспертиза проекта. Дана технико-экономическая оценка проекта.
Выполнен технико-экономический расчет, который подтвердил целесообразность конструкции.
защитное слово дипломной работы:
Применяемые в настоящее время виды аэродинамических обтекателей разделяются на две группы: обтекатели, устанавливаемые на крыше кабины тягача, и обтекатели, устанавливаемые на полуприцепе. (плакат №1).
В свою очередь, обтекатели, устанавливаемые на кабине тягача можно условно разделить на обтекатели с плоскими отражающими плоскостями (условно называемые обтекатели типа Airshield-«воздушный щит»), объемные обтекатели (условно - типа Dragfoiler) и устройства, служащие для создания устойчивых вихревых зон потоков воздуха, выполняющих роль объемных обтекателей (условно – типа «вихреобразователь»).
Обтекатели, устанавливаемые на полуприцепе условно делим на обтекатели, изменяющие конфигурацию лобовой поверхности полуприцепа (условно - типа Nose Cones- «носовой конус»); обтекатели организующие поток воздуха в зазоре между кабиной и полуприцепом при боковом ветре (условно - типа Vortex Stabilizer-«стабилизатор») и обтекатели, выполняющие функцию организатора воздушных потоков на ребрах полуприцепа (условно – типа «аэродинамический экран»).
С увеличением удельной мощности и скорости автомобилей (автопоездов), увеличивается и расход топлива, что обуславливается главным образом резким возрастанием сопротивления воздуха, так как расход мощности на преодоление этого сопротивления увеличивается пропорционально скорости (плакат №2).
Единственно возможным путем уменьшения сопротивления воздуха является уменьшение коэффициента сопротивления воздуха, величина которого зависит от внешних форм автомобиля, улучшению которых и посвящен данный дипломный проект.
На основании обзора обтекателей, а также данных зарубежных испытаний и результатов отечественных исследований аэродинамических обтекателей к грузовым автомобилям был выбран прототип обтекателя, для автомобиля КамАЗ – 5320.
Проектируемая конструкция обтекателя (плакат №3) представляет собой стальной лист, подогнутый с боков таким образом, что закрывает пространство за лобовой поверхностью обтекателя от бокового ветра. Стальной лист крепится к каркасу болтами М8. Каркас изготовлен из восьми уголков разной длины с помощью сварки. Для уменьшения жесткости крепления между стальным каркасом и крышей кабины прокладываем резиновые подушки, это также требуется для выравнивания обтекателя по горизонтали относительно крыши кабины, что необходимо для наибольшей эффективности работы обтекателя.
Опорные уголки-стойки расположены таким образом, что они не испытывают напряжения на изгиб, а основная нагрузка воспринимается торцами, что обеспечивает достаточную прочность конструкции. Большую часть нагрузки воспринимают уголки, являющиеся основанием каркаса, часть нагрузки приходится на сварочные швы.
Обтекатель устанавливается на задней части крыши кабины для уменьшения пространства между обтекателем и передней частью кузова, что улучшает процесс обтекания последнего, а также для того, чтобы не заслонять люки для вентиляции кабины, расположенные в передней ее части. Обтекатель не должен иметь острых кромок и заусенцев.
Для изготовления предложенной конструкции даны сборочные чертежи узлов и рабочие чертежи деталей (плакат №4).
Инженерные узлы обладают высокой технологичностью, при проектировании учитывалась возможность применения современных технологий при изготовлении вышеназванных узлов.
Также в дипломном проекте разработаны разделы безопасности жизнедеятельности на производстве, в чрезвычайных ситуациях, охраны окружающей среды. Разработана инструкция по технике безопасности при эксплуатации проектируемой конструкции (плакат №5) и составлен план мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности.
Исходя из всего вышесказанного в экономическом разделе дипломного проекта определен экономический эффект от проекта (плакат №6 экономическая эффективность проекта). Проведенные расчеты в экономической части проекта показывают экономическую целесообразность проектируемой модели.
Так как экономия топлива в результате установки обтекателя составит 1,7% или 0,71 л на 100 км, а в нашем случае среднесуточный пробег принят 220 км и более, то суточная экономия топлива составит в среднем 1,5 л. Срок окупаемости обтекателя составит 1,5 месяца. Таким образом, применение инженерной конструкции целесообразно и экономически обосновано.
