Диагностика подвески грузового автомобиля с разработкой стенда для проверки стоек и амортизаторов

Состав чертежей

 

1. Технико-экономические показатели А1
2. Производственная планировка пункта технического обслуживания и диагностирования А1
3. Схема технологического процесса ремонта подвески А1
4. Общий вид стенда для проверки стоек и амортизаторов грузовых автомобилей А1
5. Сборочный чертеж траверсы качения А1
6. Рабочие чертежи деталей А1
7. Технологическая карта на проведение диагностики амортизаторов А1
8. Графики оценки работоспособности элементов подвески А1
9. Показатели экономической эффективности А1

Описание

В дипломной работе выполнено технико-экономическое обоснование. Приведены основные показатели деятельности учебно-опытного хозяйства «Уралец» Белоярского района. В выпускной квалификационной работе проведен анализ производственной деятельности учебно-опытного хозяйства «Уралец». Представлена краткая характеристика предприятия и рассмотрены основные экономические показатели за последние три года.

Выполнена расчет годового объема работ по техническому обслуживанию и ремонта машинно-тракторного парка хозяйства. Рассмотрены классификация, назначение и работоспособность подвесок автомобилей. В ВКР выполнен расчет и выбор средств для проведения ТО и диагностирования. Разработан план участка ТО и диагностики.
Рассмотрены классификация, назначение и работоспособность подвесок автомобилей. Составлена схема ремонта.
Одним из важнейших составляющих в ТО и ремонте элементов подвесок является предварительное диагностирование. В связи с этим выполнен анализ существующих конструкций стендов для испытания амортизаторов, и предложена разработка стенда диагностирования стоек и амортизаторов грузовых автомобилей при помощи безразборных методов, которые позволяют выявить брак или дефекты автомобиля.

В качестве прототипа для разработки выбран способ получения резонансных параметров амортизаторов. Предлагается использовать специальную конструкцию траверс качения и специальные датчики, что повысит точность снимаемых параметров до 82 %.
В рамках ВКР разработаны мероприятия по вопросам обеспечения эксплуатационной безопасности диагностического стенда.
Выполнен анализ природоохранной деятельности учебно-опытного хозяйства и произведена экологическая экспертиза. Определена технико-экономическая эффективность. Затраты на изготовление в размере 104552,6 руб., годовой экономический эффект от внедрения мероприятий разработанных в ВКР составит – 121670 руб., а срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 0,7 года.

Обор дипломной работы:

В выпускной квалификационной работе выполнено технико-экономическое обоснование. Приведены основные показатели деятельности учебно-опытного хозяйства «Уралец» Белоярского района. Выполнен расчет годового объема работ по техническому обслуживанию и ремонта  машинно-тракторного парка хозяйства. Рассмотрены классификация, назначение и работоспособность подвесок автомобилей.

Предложена разработка  стенда диагностирования стоек и амортизаторов грузовых автомобилей при помощи безразборных методов, которые позволяют выявить брак или дефекты автомобиля. В качестве прототипа для разработки выбран способ получения резонансных параметров амортизаторов. Предлагается использовать специальную конструкцию траверс качения и специальные датчики, что повысит точность снимаемых параметров до 82 %.

Определены показатели экономической эффективности. Затраты на изготовление составят 60712,3 рублей. Годовой экономический эффект – 111300 рублей. Срок окупаемости – полгода или 6 месяцев.

 Машинно-тракторный парк и ремонтно-обслуживающая база

В рыночных отношениях особое значение приобретает эффективность технологий возделывания и уборки сельскохозяйственных культур. Для этого необходима высокопроизводительная и эффективная в эксплуатации техника.

Таблица 1.8 – Машинно-тракторный парк учебно-опытного хозяйства

Трактор, марка	Количество, ед.	Автомобиль, марка	Количество, ед.
1	2	3	4
МТЗ-80/82	8	КамАЗ	2

Продолжение таблицы 1.8

1	2	3	4
ВТ-100	1	ЗИЛ	2
Lamborghini	1	ГАЗ-САЗ и ГАЗ	10
ДТ-75	1	КРАЗ	1
Т-150К	2	Легковые	7
Т-150	1	Тракторные прицепы	8
ХТЗ-17221	1	Зерноуборочные комбайны	4
К-700	1	Кормо- и картофеле-уборочные комбайны	4
Плуги	10	Сеялки зерновые	3
Бороны	5	Картофелекопалки	1
Культиваторы	10	Жатки	4

В хозяйстве имеется автомобильный парк. Состав его отражен в таблице 1.8. Обеспеченность производства грузовым автопарком соответствует его потребностям.

Для сохранения машинно-тракторного парка в работоспособном состоянии в учебно-опытном хозяйстве «Уралец» имеется мастерская для ремонта техники, машинный двор для хранения сложной сельскохозяйственной техники и площадки для хранения машин по отделениям. Состав МТП полностью соответствует направлению развития производства и форме собственности хозяйства. За последние три года в составе произошли незначительные изменения.

По данным таблицы 1.9 можно сделать вывод, что состав парка за последние три года практически не изменился. Техника старая и некоторая уже давно выработала свой ресурс. Сократилось число комбайнов СК-5 на две штуки, комбайнов Е-302 на одну единицу. Запчасти к ним очень дорогие, а финансовых средств на замену не хватает. Уменьшилось число культиваторов.

Основными показателями технического состояния МТП являются годовая и сменная выработка на эталонный и физический трактор. Данные по выработке тракторов приведены в таблице 1.9.

Таблица 1.9 -  Отчет об эксплуатации машинно-тракторного парка

Показатели	Ед.изм.	2013 г.	2014 г.	2015 г.
Наличие тракторов	ед.	17	17	16
Выработка на один эталонный трактор за год	эт.га	1026	1009	761
За смену	эт.га	8	8,3	8,3
Себестоимость эталонного гектара	руб.	114	129	135
Наличие зерноуборочных комбайнов на конец года	ед.	5	4	4
Выработка на один комбайн за год	га	173	233	233
Наличие автомобилей, всего	ед.	23	22	22
В т.ч. грузовых	ед.	16	15	15
Общий пробег	тыс.км	599,8	433,8	433,8
Перевезено груза	тыс.т	52,2	44,5	44,5
Сделано всего	тыс.т-км	849,3	510,7	338,4
Выработка на одну автомашину	тыс.т-км	32,7	20,4	20,4

Из таблицы 1.9 видно, что годовая и сменная выработка тракторов за последние три года снизилась. Это говорит о том, что техника старая и поэтому очень много времени затрачивается на ремонты.

В связи с частыми ремонтами растет и себестоимость 1 условного эталонного гектара, так как много средств затрачивается на поддержание работоспособности.

На увеличение себестоимости оказывает большое влияние и постоянный рост цен на запчасти и на топливо-смазочные материалы.

Степень механизации работ по производству основных с/х культур составляет:

1. по зерновым 97% (3%- складские ручные работы),
2. картофель 70% (30%- ручная уборка, переборка),
3. зеленая масса однолетних трав-100%
4. зеленая масса кукурузы-100%.

За последние годы в учебно-опытном хозяйстве «Уралец» средняя выработка в расчете на трактор снизилась. Значительные потери урожая при уборке и снижение производительности машинно-тракторных агрегатов происходит вследствие неудовлетворительного технического состояния автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин.

Имеется в наличии пункт технического обслуживания. Обслуживается МТП  мастерами – наладчиками. Инженера по эксплуатации машин нет, поэтому мастера подчиняются заведующему ремонтной мастерской. На отделениях работают механики.

В их обязанность входит организация рационального технического обслуживания, ремонт машин и оборудования. Разрабатывают графики обслуживания и ремонтов совместно с заведующим ремонтной мастерской и главным инженером. Диагностическое оборудование в хозяйстве имеется, но находится в плохом состоянии.  Ежегодно составляются планы-графики ремонтов, но довольно часто случаются внеплановые ремонты машин, которые еще не выработали установленный ресурс, а работоспособность уже утратили по какой-либо причине.   Графики проведения ТО составляются механиками отделений совместно с главным инженером, заведующим мастерской. Сроки ТО определяется по расходу топлива определенной маркой машины для тракторов и по пробегу для грузового автопарка.    Система учета ТО заключается в следующем.

Вместе с путевым листом водитель получает талон на горючее. При заправке автомобиля (трактора) талоны остаются у заправщика, затем по мере накопления определенного количества, информация о талонах поступает от заправщика к механику отделения. Механик делает заявку в ремонтную мастерскую о необходимости проведения ТО определенного трактора или автомобиля.

• Общие выводы и обоснование работы

Ознакомившись с положением дел предприятия за последние годы, можно сделать  следующие выводы: специализация предприятия соответствует условиям производства; разномарочность машинно-тракторного парка приводит к дополнительным расходам. Это усложняет вопрос снабжения запчастями; техническое обслуживание машин в хозяйстве находится на среднем уровне. Техническое обслуживание с применением передвижных агрегатов не обеспечивает качественного обслуживания, а стационарный пункт диагностики и ТО практически не работает из-за отсутствия опытного специалиста. Машинно-тракторный парк в целом удовлетворяет комплексу работ в хозяйстве по возделыванию культур и обеспечивает другие хозяйственные нужды.

Для улучшения организации работ по техническому обслуживанию и использованию МТП по назначению в хозяйстве следует осуществить следующие мероприятия: организовать проведение ТО на стационарном пункте с применением средств диагностики, укомплектовать штат специалистов для проведения ТО и диагностики, укомплектовать профилакторий современным технологическим оборудованием, материально заинтересовать персонал за качество проведенных технических обслуживаний, за увеличение межремонтных сроков эксплуатации техники [2].

В каждом технологическом процессе обслуживания автомобилей, тракторов и других сельскохозяйственных машин, поддержания их технической готовности в процессе эксплуатации предусматривается комплекс моечных работ, выполняемых в определенной последовательности и на специальном оборудовании. В этот комплекс входят наружная мойка машин, мойка агрегатов и узлов перед их разборкой, мойка разобранных деталей, расконсервация новых деталей. Использование комплекса моечных установок обеспечивает высокое качество ремонта сельскохозяйственных машин. Наружная мойка сельскохозяйственных машин производится как на открытых (оборудованных и необорудованных) площадках, так и специальными моечными машинами в здании мастерской.

2 Организация технического обслуживания машинно-тракторного парка

2.1 Планирование технического обслуживания 

         2.1.1 Общие требования к техническому обслуживанию

Под системой технического обслуживания и ремонта машин пони­мается совокупность взаимосвязанных средств, документации и ис­полнителей, необходимых для поддержания и восстановления каче­ства машин, входящих в эту систему [2].

Эта система предусматривает следующие ремонтно-обслуживающие воздействия, с помощью которых обеспечивается необходи­мое техническое состояние машин и их работоспособность в течение всего периода эксплуатации: техническое обслуживание (ТО);  текущий ремонт (ТР);  капитальный ремонт (КР).

Техническое обслуживание - комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности машин при их использовании, хранении и транспортировании. ТО включает очистку, контрольно-диагностические, регулировочные, смазочные, заправоч­ные, крепежные и обкаточные работы, консервацию, устранение мел­ких неисправностей.

Ремонт - комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности машины и ее ресурса или составных частей.

Хранение - комплекс организационных и технологических мероп­риятий, обеспечивающих защиту от коррозии, старения и разукомп­лектования.

2.1.2 Расчет годовой программы мастерской учхоза

Годовую номенклатуру работ мастерской устанавливают в зависимости от имеющейся ремонтной базы в зоне деятельности хозяйства с учетом кооперации с работой других ремонтных предприятий.

Число ремонтов тракторов одной марки определяется по формулам:

где – среднегодовая плановая наработка для трактора данной марки (согласно заданию) мото-ч, кг израсходованного топлива.

– число тракторов данной марки (таблица 1.7),

 – периодичность ремонтов и обслуживаний в соответствующих единицах (приложение А [2]).

Расчет количества ремонтов и обслуживаний для автомобилей ведем по цикловому методу.

Периодичность капитального ремонта – км пробега, второго технического обслуживания км пробега и первого км пробега, среднесуточный пробег км пробега, простой грузового автомобиля на ТО-2 равен  день,  дня на 1000 км и  дней [2].

Сначала определяют число дней эксплуатации за цикл:

Число капитальных ремонтов в цикле:

где – фактический пробег для планирования

Число ТО-2:

Число ТО-1:

Общее число дней простоя на ремонте и обслуживании за цикл:

Общее число дней в цикле:

Коэффициент перехода от цикла к году:

где   – число рабочих дней в году (обычно принимается 250 дней).

Число капитальных ремонтов на один автомобиль за год:

Число ТО-2 и ТО-1:

Годовой (плановый) пробег автомобиля:

Расчет количества ремонтов и обслуживаний для зерноуборочных комбайнов:

Зерноуборочный

Силосоуборочные

Картофелеуборочные

Число текущих ремонтов для с/х машин определяют:

где– коэффициент охвата текущим ремонтом,

– списочное количество машин данной марки.

 – для специальных комбайнов;

 – для с/х машин.

Плуги

Дисковые лущильники

Бороны

Культиваторы

Сеялки зерновые

Картофелекопалки

Жатки

Тракторные тележки

2.1.3 Расчет годового объема ремонтно-обслуживающих работ

По рассчитанному числу годовых ремонтов и технических обслуживаний МТП учхоза определяем годовую трудоемкость работ.

Общая годовая трудоемкость ремонтно-обслуживающей базы хозяйства с учетом дополнительных видов работ составит [2]:

где – суммарная трудоемкость ремонта и обслуживания машин (тракторов, комбайнов, автомобилей и сельскохозяйственных машин), чел.-ч;

– трудоемкость дополнительных работ ремонтной мастерской (чел.-ч) и принимается в процентном соотношении к основным работам.

Таблица 2.1  – Нормативная трудоемкость ТО и ремонтов тракторов [2]

Марка трактора	Трудоемкость единицы, чел.-ч.
	ТО-1	ТО-2	ТО-3	Текущий ремонт	Капитальный ремонт
К-700	4,6	11,6	28	253	726	25
Т-150	4,6	11,6	28	240	337	7
Т-150К	4,6	11,6	28	240	565	7
ДТ-75М	3,0	10,4	26	180	369	25
МТЗ-80, 82	2,2	8,5	22	120	311	10
ВТ-100	2,2	7,5	20	110	251	20
ХТЗ-17221	2,0	7,0	18	100	251	10
Lamborghini	3,2	15,3	28,8	200	615	13,5

Расчет трудоемкости ремонтно-обслуживающих работ по тракторам:

где  - число ремонтов и технических обслуживании тракторов одной марки (пункт 2.2.2);

 - нормативная трудоемкость технических обслуживаний и ремонтов [2], чел.-ч;

 - трудоемкость по устранению технических неисправностей, чел.-ч.

 - трудоемкость сезонного технического обслуживания, чел.-ч.

где  - нормативная трудоемкость сезонного обслуживания машин, чел.-ч;

 – число машин данной марки.

Расчет трудоемкости ремонтно-обслуживающих работ по автомобилям,

где - число технических обслуживаний автомобилей одной марки;

 - нормативная трудоемкость технических обслуживаний, чел.-ч;

где  - число капитальных ремонтов автомобилей одной марки;

 - нормативная трудоемкость капитального ремонта, чел.-ч;

– поправочный коэффициент, учитывающий категорию дорожных условий (приложение Д [2] 1,00);

– поправочный коэффициент, учитывающий климатические условия эксплуатации (приложение Ж [2] 1,1).

Текущий ремонт автомобилей не регламентируется определенным пробегом и выполняется для обеспечения или восстановления их работоспособности.

Текущий ремонт автомобилей проводят одновременно с очередным ТО-2, поэтому их число не определяют, а суммарную трудоемкость находят по формуле:

где  – количество автомобилей одной марки;

 – планируемая годовая наработка автомобилей (тыс. км пробега);

 – суммарная удельная трудоемкость на текущий ремонт для автомобилей (чел-ч/1000км пробега) (приложение В [2]).

Расчет трудоемкости ремонтно-обслуживающих работ по комбайнам:

Для зерноуборочного комбайна трудоемкость рассчитывается по формуле:

Для силосоуборочного и картофелеуборочного комбайнов трудоемкость рассчитывается по формуле:

Трудоемкость капитальных ремонтов для силосоуборочного и картофелеуборочного комбайнов не рассчитывается.

Годовой объем ремонтно-обслуживающих работ по сельскохозяйственным машинам одной марки можно определить по следующим формулам:

где – годовая трудоемкость текущего ремонта всех сельхозмашин данной марки, (чел.-ч);

 – суммарная годовая трудоемкость текущего ремонта машины данной марки, (чел.-ч.);

 – списочное число машин данной марки, шт.

 – годовая трудоемкость периодического технического обслуживания всех сельхозмашин данной марки, (чел.-ч.);

 – суммарная годовая трудоемкость периодических технических обслуживаний одной машины данной марки, (чел.-ч.);

 – годовая трудоемкость технического обслуживания, связанная с хранением сельхозмашин, (чел.-ч.);

 – суммарная годовая трудоемкость технического обслуживания, связанная с хранением одной машины данной марки при условии постановки машины на длительное хранение один раз в течение года, (чел.-ч.);

 – коэффициент охвата хранением машин данной марки.

2.1.4 Расчет объема дополнительных работ

Кроме основных работ, каждое ремонтное предприятие выполняет дополнительные работы, которые принимают в процентном отношении к основным работам.

Объем дополнительных работ устанавливают на основе данных типовых проектов, анализа производственной деятельности действующих предприятий и рекомендаций по использованию мощностей ремонтных предприятий.

Таблица 2.2 - Объем дополнительных работ, % от

Виды работ	% от основных работ	Всего, чел.-ч.
Ремонт оборудования	8	1491,8
Восстановление деталей	5	932,3
Ремонт инструмента	5	932,3
Прочие работы	10	1864,7
		Итого:  5221,2

Годовая программа ремонтно-обслуживающих воздействий с учетом дополнительных работ:

2.1.5 Расчет потребности в персонале

Определяем среднегодовую численность рабочих по формуле [2]:

где  - общая (суммарная) годовая трудоемкость работ мастерской, чел.-ч;

 - годовой номинальный фонд времени рабочего ( ч).

Целесообразно для удобства определить численность рабочих по каждому виду работ на основании предварительного их распределения по срокам проведения, поквартально:

где  - трудоемкость работ данного вида, выполняемых в данном квартале, чел.-ч;

 – номинальный фонд времени рабочего за квартал ( ч, , ,  ч).

Ремонт тракторов

 чел.-ч.

1 квартал = 1115,7/507 = 2

2 квартал = 1115,7/512 = 2

3 квартал = 1115,7/535 = 2

4 квартал = 1115,7/516 = 2

Ремонт автомобилей  чел.-ч.

1 квартал =2936,2/507 = 6

2 квартал =/512 = 6

3 квартал = /535 = 6

4 квартал =/516 = 6

Число вспомогательных рабочих принимаем до 10% от среднего числа производственных рабочих =1 чел.

Число ИТР, служащих и МОП принимают соответственно до 10%, 2…3% и 2…4% от производственных и вспомогательных рабочих.

Число ИТР = 1 чел.

Число служащих = 1 чел.

Число МОП = 1 чел.

Общая потребность в персонале для выполнения ремонтно-обслуживающих работ составит 14 человек.

2.2 Выбор средств для проведения технических обслуживаний

Установление необходимого количества средств технического обслуживания и диагностики является важным условием правильной организации обслуживания и ремонта автомобилей, обеспечения своевременного удовлетворения заявок на ТО.

Качество проведения ТО обуславливается выбором средств, с помощью которых можно выполнять все операции по обслуживанию машин в соответствии с нормативно-технической документацией и технологией ТО.

Принимаем 1 комплект КСТО-1 и 1 комплект КСТО-2.

В дополнение к стационарным пунктам КСТО принимаем передвижные средства обслуживания: смазочно-заправочные и топливозаправочные механизированные заправочные агрегаты (МЗА) и агрегат технического обслуживания (АТО), применяемые для оперативного обслуживания автомобилей и тракторов, особенно в напряженный период сельскохозяйственных работ [2].

Для диагностирования при проведении ТО МП используем следующие средства диагностики. В соответствии с рекомендациями [2] для автопарка грузовых автомобилей и тракторов до 150 единиц, наименование и количество средств диагностики представим в таблице 2.3.      

  При проведении  контрольно-диагностических работ необходимо следить за достоверностью и точностью определения технического состояния автомобиля без разборки. Каждая  разборка системы или сложенного агрегата автомобиля вызывает не только дополнительные трудовые затраты, но и приводит к снижению их ресурсов.

Наружные неисправности кузова, кабины и других агрегатов автомобиля выявляют визуальным контролем, отмечая деформации, трещины, износ шин.

Таблица 2.3 – Наименование, модель и количество средств диагностики для проведения ТО

Оборудование и тип средств  диагностирования	Модель	Количество
Стенд роликовый для проверки увода передних колес грузового автомобиля Прибор для проверки рулевого управления Стенд проверки тяговых и тормозных свойств грузовых автомобилей Анализатор двигателя Компрессор Прибор для измерения свободного хода педалей сцепления и тормоза Устройство для проверки натяжения ремней. Пневмотестер Прибор для установки фар Комплект переносных линеек для проверки углов установки передних колес грузовых автомобилей	КИ – 4872 К – 402 КИ – 4856 К – 461 КИ – 1121 КИ – 8929 КИ – 8920 К – 272 НИИАТ – 36 КИ – 2182	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Диагностирование при ТО-1 проводят после очистки и мойки автомобиля перед постановкой на ТО. При этом диагностировании выявляют пригодность автомобиля и дальнейшей эксплуатации без регулировочных и ремонтных воздействий в основном по системам  и узлам, обеспечивающим безопасность движения (тормозная система, рулевое управление, подвеска, шины, приборы освещения и сигнализации). Одновременно проводятся контрольно диагностические работы по системам, агрегатом и узлам, требующим частой регулировки.

Диагностирование при ТО-2  проводится перед ним, в соответствии с типовой технологией диагностических работ, и предназначено для выполнения скрытых неисправностей, определения их места, причины и характера. Здесь проводятся значительный объем регулировочных работ требующих использования контрольно диагностического оборудования [2].

Для удобства внедрения диагностическое оборудование объединяют в комплексе, обеспечивающие проведение большого количества операций с использованием одного оборудования. Так, анализатор двигателя К-461, который мы собираемся использовать в хозяйстве, представляет собой  блок приборов, включающий осциллограф, вольтметр, измеритель угла замкнутого состояния контактов прерывателя, измеритель эффективности работы цилиндров, тахометр и омметр. А прибор для установки фар НИИАТ-36 позволяет в результате правильной регулировки фар автомобиля, повысить безопасность движения в ночное время суток.

2.3 Подвеска автомобиля: классификация, назначение, работоспособность 

Подвеска служит для снижения динамических нагрузок на автомобиль при его движении по неровной дороге.

Требования к подвеске [3]

1. Обеспечение собственных частот колебаний автомобиля в зоне комфортабельности при различных весовых состояниях.
2. Минимальное изменение дорожного просвета при различных весовых состояниях.
3. Минимально возможная амплитуда колебаний кузова при движении по неровной поверхности.
4. Быстрое затухание колебаний (80…90% энергии за одно колебание должен рассеивать амортизатор).
5. Сохранение заданных углов установки колес при амплитудах колебаний.
6. Отсутствие жестких пробоев подвески (высокая энергоемкость).
7. Согласованность кинематики рулевого привода и направляющего устройства подвески.
8. Минимально возможный поперечный крен при движении на повороте и косогоре.
9. Обеспечение необходимой управляемости и устойчивости автомобиля.

Всякая подвеска выполняет три функции:

• направляющего устройства – воспринимает все, кроме вертикальных, нагрузки и обеспечивает кинематическую связь колеса с кузовом автомобиля;
• упругого элемента – смягчает динамические вертикальные нагрузки;
• гасителя колебаний – превращает кинетическую энергию колебаний в тепловую и рассеивает в атмосферу.

Классификация подвесок:

1. По характеру связи между колесами одной оси.

   1) Зависимые.

   2) Независимые.

2. По количеству рычагов направляющего устройства.

   1) Одно рычажные.

   2) Двух рычажные на рычагах равной (продольные рычаги) и неравной длины (поперечные рычаги).

   3) С многорычажным направляющим устройством.

3. По типу упругого элемента.

   1) С металлическим упругим элементом.

   2) С неметаллическим упругим элементом.

4. По конструкции металлического упругого элемента.

   1) Рессоры.

   2) Пружины.

   3) Торсионы.

   4) Комбинированные упругие элементы.

5. По конструкции неметаллического упругого элемента.

   1) Резиновые.

   2) Пневматические.

   3) Гидравлические.

6. По типу гасящего устройства.

   1) С фрикционным гасителем.

   2) С гидравлическим амортизатором.

   3) С пневматическим амортизатором.

Зависимая подвеска.

На полуэллиптических рессорах.

Направляющим устройством такой подвески являются рессоры в сочетании с картером моста.

Упругий элемент – полуэллиптическая рессора.

Гаситель колебаний – межлистовое трение или гидравлический амортизатор.

Рисунок 2.1 – Зависимая подвеска [4]

Рессора представляет собой балку равного сопротивления изгибу, разрезанную на продольные полосы (листы рессоры), которые присоединены в середине стремянками к балке моста, а по концам кронштейнами к раме автомобиля.

Листы передней рессоры узкие и тонкие, поэтому межлистового трения недостаточно для гашения колебаний. В помощь межлистовому трению установлен гидравлический амортизатор. Большой ход сжатия ограничивает дополнительный упругий элемент (резиновый), размещенный на балке моста. При большом ходе подвески дополнительный упругий элемент упирается в раму и увеличивает общую вертикальную жесткость подвески.

На задние рессоры приходится больший вес груженого автомобиля и там стоят более "мощные" рессоры со значительным межлистовым трением. Дополнительным упругим элементом в задней подвеске является подрессорник – короткая жесткая рессора, которая вступает в работу при загрузке автомобиля или больших динамических прогибах задней подвески. Крепиться к раме задняя основная рессора может, как передняя или с помощью кронштейнов, показанных на рисунке:

Подрессорник просто упирается по концам в упоры на раме. Когда прогиб основной рессоры небольшой, между подрессорником и упорами на раме имеются зазоры. В этом случае работает только основная рессора.

Недостатком листовой рессоры является межлистовое сухое трение. Недостаток выражается в том, что пока сила трения между листами не преодолена, листы не прогибаются (при прогибе листы меняют свою кривизну, скользя друг по другу). Таким образом, вертикальная нагрузка от неровностей дороги меньшая, чем требуется для преодоления трения проходит через негнущуюся рессору, как через абсолютно жесткую и действует не смягчаясь на раму и кузов автомобиля.

Зависимая пружинная подвеска.

Тормозная и тяговая силы передаются от колес на кузов через продольные штанги (снизу у левого и правого колеса). Реактивные (сверху слева и справа) штанги совместно с продольными создают реакцию крутящему и тормозному моментам. Поперечная штанга (правый рисунок) передает боковые силы. Пять штанг совместно с балкой моста составляют направляющее устройство подвески.

Рисунок 2.2 – Зависимая пружинная подвеска [4]

Упругими элементами являются пружины и дополнительные резиновые ограничители хода, увеличивающие вертикальную жесткость подвески при динамических прогибах (на рисунке не показаны).

Гасят колебания колес и кузова гидравлические телескопические амортизаторы. Они же могут ограничивать ход колеса вниз.

Независимая подвеска на поперечных рычагах и рычажно-телескопическая подвеска.          

В этой подвеске направляющим элементом является рычаг и амортизаторная стойка. Упругим элементом – пружина и резиновые ограничители в конструкции амортизатора. Гасителем – гидравлический телескопический амортизатор.

         Рычажно-телескопическая подвеска установлена на современных легковых

переднеприводных автомобилях.

Упругая характеристика подвески.

Биологические исследования показали, что если собственная частота колебания кузова автомобиля на подвеске составляет 0,8…1,5 Гц (50…90 мин^-1), то она очень хорошо переносится организмом, являясь частотой вертикальных колебаний тела человека при ходьбе, и автомобиль с такой подвеской считается комфортабельным.

Преобразуя зависимости собственных частот колебаний подрессоренных масс (рама автомобиля с закрепленными на ней узлами и агрегатами, груз и т.д.; неподрессоренные массы – колеса, балки мостов, часть от направляющих и упругих элементов и т.д.), можно получить простую зависимость:   или, что почти то же самое: . Здесь Ω – собственная частота колебаний, Гц;  f_сm – статический (при неподвижном автомобиле) прогиб подвески, м.

С позиции сохранности перевозимых грузов (перевозка грузов в незакрепленном виде без отрыва его от опорной поверхности грузовой платформы) верхняя граница может быть поднята до 1,6…1,9 Гц (100…110 мин^-1). Частоты выше указанных приводят к повышенной утомляемости, а ниже 0,8 Гц – может вызвать укачивание.

Если взять самую комфортабельную частоту в 1,0 Гц (60 мин^-1) и определить статический прогиб подвески, выразив его из последней формулы, то получим очень большие значения:  метра.

Но, так как при движении по дорогам даже удовлетворительного качества, коэффициент динамичности вертикальных сил на колесе достигает 2,0…2,5, а на плохих – 3,0…3,5, то легко можно понять – для устранения частых пробоев надо иметь  метра! По компоновочным соображениям такого прогиба обеспечить нельзя. Кроме того, собственный вес автомобиля меняется в зависимости от его загрузки (до 250% у грузовых автомобилей), а значит требуется другая (большая) жесткость упругого элемента подвески, чтобы сохранить те же собственные частоты колебаний кузова.

В связи с отмеченными причинами задачи плавности хода решают компромиссным путем. При амплитудах колебаний, близких к положению статического равновесия стремятся поддержать потребную собственную частоту. При росте динамических и статических нагрузок – увеличивают вертикальную жесткость упругого элемента подвески (плавно или ступенчато). Жесткость подвески можно увеличить, подключая параллельно к основному упругому элементу дополнительный, но тогда в момент подключения возможны неприятные ощущения (резкое изменение ускорений, шум). Упругая характеристика такой подвески представляет собой ломаную линию:

Рисунок 2.3 – Упругая характеристика подвески

При отсутствии дополнительного упругого элемента полный прогиб подвески под действием динамической нагрузки мог бы достигать точки С. Однако, в точке А дополнительный упругий элемент вступил в работу и значительно увеличил общую жесткость подвески (жесткость – тангенс угла наклона характеристики относительно оси абсцисс), уменьшив полный прогиб до точки В.

Рисунок 2.4 – Изменение жесткости подвески  [4]

Если используется прогрессивная характеристика основного упругого элемента (переменный шаг или диаметр витков пружины, переменная рабочая площадь пневматического упругого элемента и т.д.), жесткость меняется плавно (рисунок 2.4). 

Однако, и такая характеристика невыгодна большим статическим прогибом и тогда используется еще один дополнительный упругий элемент, ограничивающий ход подвески вниз (отбой). Получается прогрессивно-регрессивная форма упругой характеристики:

Рисунок 2.5 – Прогрессивно-регрессивная форма упругой характеристики

Так выглядит упругая характеристика подвески современного легкового автомобиля.

Построение упругой характеристики подвески

1. Выбирают и обосновывают собственные частоты колебаний подрессоренных масс (кузова автомобиля):

          Ω = 0,8…1,3 Гц – для легковых автомобилей;

          Ω = 1,0…1,4 Гц – для автобусов;

          Ω = 1,3…1,9 Гц – для грузовых.

2. Подставляя в формулу Ω находят статический прогиб [4]:

3. По известным величинам статической нагрузки и статического прогиба находят положение исходной точки характеристики:

Рисунок 2.6 – Исходная точка статической нагрузки и прогиба

Для упругого элемента с линейной характеристикой эту точку соединяют с началом координат и получают исходную упругую характеристику подвески.

4. Зная условия эксплуатации автомобиля определяют динамические нагрузки на колесо  (К_д – 1,75…2,5 для хороших дорог) и соответственно полный и динамический ход колеса по выше приведенному графику.

 Если найденное значение динамического хода конструктивно выполнить невозможно, его ограничивают, сохраняя ту же динамическую нагрузку G_KД. Это достигается применением дополнительного упругого элемента (подрессорника, резинового буфера и т.д.), который включается в работу на участке характеристики за преобладающим размахом колебаний А_СР.

Кроме того, если в подвеске не применяют амортизаторов (используют внутреннее трение в резине или межлистовое сухое трение), участок отбоя не ограничивается. При использовании амортизаторов, чтобы не повредить его в конце хода отбоя, часто вводят дополнительный упругий элемент, ограничивающий ход отбоя.

В результате проделанных дополнений характеристика принимает прогрессивно-регрессивный вид:

Рисунок 2.7 – Прогрессивно-регрессивный вид

Далее, по упругой характеристике у зависимой подвески производится расчет параметров упругого элемента.

В том случае, если подвеска независимая, ее упругая характеристика пересчитывается для определения характеристики упругого элемента, поскольку он испытывает другие количественно нагрузки соответственно плечам в схеме его нагружения:

Рисунок 2.8 – Схема нагружения упругого элемента

Затем также производится расчет параметров упругого элемента. 

3 Разработка диагностического стенда для проверки стоек и амортизаторов  

3.1 Анализ существующих конструкций  стендов для испытания амортизаторов 

Из большого количества методов диагностирования амортизаторов наибольшее распространение получили два.

Первый из них основан на непосредственном определении затухания колебаний кузова, которые определяются при съезде колеса со ступеньки искусственного препятствия. Регистрирующее устройство, которое обычно крепится к крылу автомобиля, определяет или число свободно затухающих колебаний кузова или записывает его диаграмму. Точность повышается если регистрирующее устройство крепится в двух точках – к крылу и колесу, а сбрасывание осуществляется специальными устройствами без перемещения автомобиля [5].

В некоторых случаях колебания создаются путем подтягивания кузова вниз на определенное расстояние и последующего быстрого освобождения. Работы амортизатора определяют в основном по диаграмме отношений двух первых амплитуд, находящихся в противоположных фазах. Диаграмма также позволяет определить собственную частоту колебания кузова [5].

Более точным технологическим является второй метод диагностирования амортизаторов, не требующий установки датчиков. Этот метод основан на изучении амплитудно-частотных колебаниях подвески. Колеса устанавливаются на динамические площадки, которые приводятся в возвратно-поступательное движение посредством кривошипов через промежуточные упругие элементы. Эксцентрики кривошипа получают от электродвигателя  скорость вращения, превышающую собственную частоту колебания подвески, после чего электродвигатели выключаются. В дальнейшем вращение эксцентриков поддерживается вращением инерционных масс.

Амплитуда вынужденных колебаний подвески при снижении их частоты записывается устройством на ленте, движущиеся с постоянной скоростью. Состояние проверяемого амортизатора в условиях такого испытания оценивается при резонанс по величине минимального значения амплитуды. Частоту резонанса можно определить по периоду колебаний, зная скорость движения ленты. При повышении жесткости рессор или пружин частота увеличивается, при снижении снижается. Допустимое значение амплитуды колебания определяется статическим путем. 

3.2 Назначение и устройство разрабатываемого стенда

В качестве прототипа для разработки выбран способ получения резонансных параметров амортизаторов, такой способ имеет не высокую точность в связи с тем, что запись колебательного процесса осуществляется на диск самописца и требует расшифровки с бумажного носителя.

Предлагается использовать специальную конструкцию траверс качения специальные датчики, установленные непосредственно на амортизатор или стойку, а также при использовании компьютерной техники, точность снимаемых параметров возрастает до 82 %, что в настоящее время является наиболее точным.

Стенд имеет шесть площадок, на которые устанавливается автомобиль колесами проверяемых осей, и один общий пульт управления и индикации (компьютер) таим образом, появляется возможность одновременно проверять четыре амортизатора.

Стенд имеет цифровую индикацию, и программное обеспечение дли регистрации результатов испытаний.

Оценка производится по двум первым колебаниям, считается нормой, когда амплитуда второго колебания меньше амплитуды первого на 40%.

Программное обеспеченье необходимое для стенда может быть разработано в среде асемблер и делфи. Асемблер обеспечивает сбор первичных данных со стандартного параллельного или последовательно порта и формирование переменных (массивы данных).

На языке делфи выполняется визуализация результатов. Формируется графическое и цифровое отображения параметров колебательного процесса протекающего в амортизаторе при его диагностики.

График результатов на экране монитора выглядит следующим образом рисунок 3.1.

Рисунок 3.1 - Графики состояний амортизаторов

Привод подвижных траверс осуществляется от четырех асинхронных двигателя, мощностью 1,5 кВт.

Результаты испытаний выдаются в процентах индикатора более 40% проверяемый амортизатор или стойка считается неисправной. Ход кривошипа 20 мм, частота вращения 500 мин^-1.

В стенде применены последние достижения в технике, в нем использованы специальные датчики фирмы SANTECO (Германия), которые устанавливаются непосредственно на стойку амортизатора, регистрируя малейшие колебания, передают их в компьютер. Датчики основаны на кристаллах окиси вольфрама, которые при определенных условиях создают всплески напряжения, регистрируемые компьютером.

Датчик способен выдерживать 2500 колебаний в секунду с неограниченной амплитудой.

Стенд для более удобного заезда автомобиля, утоплен на -128 мм от отметки +0,000. Общий вид датчика показан на рисунке 3.2.

• гибкая подложка, 2- кристалл вольфрама, 3- контакт

Рисунок 3.2 - Общий вид датчика

Регистратор напряжения подключается к контакту 3, внутри кристалла расположена тонкая нить из меди, которая намотана на сердечник

Сердечник расположенный внутри кристалла вольфрама при возникновении вибраций возбуждает электромагнитное поле, которое индуцирует переменное напряжение на концах датчика, напряжение регистрируется компьютером.

Общий вид графиков возникающих на экране монитора показан на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - График при работающем амортизаторе

Как видно из графика при возникновении колебаний амортизатор быстро справляется с ними и переводит колебания в спокойный режим, а в дальнейшем достаточно быстро сводит их к минимуму.

На рисунке 3.4 показан график неработающего амортизатора, который требует замены, то есть брак.

Рисунок 3.4 - График колебаний неработающего амортизатора

При анализе графика видно, что при подачи колебаний к амортизатору они не затухают, либо затухают с недостаточной скоростью – это свидетельствует о некачественном или неработающем (требующем замены) амортизаторе.

После получений результатов диагностики слесарь обязан сверить их с рекомендуемыми параметрами.

3.3 Измерительный комплекс 

В стенде используется компьютер для получения параметров и вывода их на монитор.

На рисунке 3.5 приведен общий вид комплекса измерительного.

• компьютер персональный, 2 - блок считывания параметров, 3 - блок бесперебойного питания

Рисунок 3.5 – Общий вид измерительного комплекса

Измерительный комплекс состоит из компьютера, блока считывания параметров, и блока бесперебойного питания. Сигнал с датчиков поступает в блок считывания параметров который преобразует аналоговый сигнал в цифровой двоичный код. Двоичный код поступает через параллельную шину USB в компьютер для последующей обработки. Последующая обработка заключается в преобразовании центральным процессором двоичного кода в изображение на мониторе в виде графиков.

3.4 Анализ  сопряжений

Помимо оценки работоспособности амортизаторов мы предлагаем  выявлять общие неисправности подвески при помощи дополнительных датчиков. Дополнительные датчики размещаются на проверяемой детали подвески (тяги, шарниры, стабилизаторы). Установка датчиков позволяет проводить проверку деталей подвески, работая как «шок сенсор» то есть, улавливая стуки в деталях и передовая их в компьютер тогда график выглядит следующим образом рисунок 3.6 – уровень шума.

Рисунок 3.6 - Уровень шума

Из графика видно, что данный узел или деталь подвески автомобиля при работе издает повышенный шум нехарактерный для нее, и соответственно может быть неисправным, такой узел подлежит выбраковке.

Таким образом, можно судить о неработоспособности практически любых агрегатов и узлов автомобиля.

3.5 Расчет основных элементов конструкции 

3.5.1 Расчет на прочность 

Расчет на прочность осуществляется для оси траверсы, которая воспринимает наибольшие нагрузки на изгиб, так как на ее девствует вес автомобиля совместно с весом траверсы.

Основные характеристики стали предоставлены в таблице 3.1 - характеристики стали 45. 

Таблица 3.1 - Характеристики стали 45 ГОСТ 1050-2013 [7]

Наименование	Значение	Ед.изм.
1	2	3
Коэффициент KShl	0,9
Коэффициент KVMet	1
Коэффициент ХМ at	0,1
Модуль упругости нормальный	200000	МПа
Модуль упругости нормальный при сдвиге кручением     78000		МПа
Относительное сужение	48	%
Относительное сужение	40	%
Относительное удлинение после разрыва	16	%
Относительное удлинение после разрыва	13	%
Плотность	7810	кг/м3
Предел прочности при растяжении	810	МПа
Предел прочности при растяжении	800	МПа
Предел прочности при срезе	520	МПа
Предел текучести	360	МПа
Предел текучести	560	МПа
Свариваемость	Сваривается плохо
Склонность к отпускной хрупкости	не склонна

  Продолжение таблицы 3.1

1	2	3
Содержание азота	0.. 0,008	%
Содержание кремния	0,17..0,37	%
Содержание марганца	0,5.. 0,8	%
Содержание меди	0.. 0,3	%
Содержание никеля	0.. 0,3	%
Содержание серы	0.. 0,04	%
Содержание углерода	0,42.. 0,5	%
Содержание Фосфора	0.. 0,035	%
Содержание хрома	0.. 0,25	%
Твердость по Бриннелю	229	НВ
Твердость по Бриннелю	220	НВ
Температура ковки	1250.. 780	0 С
Флокеночувствительность	малочувствительна

Расчет на прочность оси, устанавливающую положение траверсы качения, осуществляется по методике, изложенной в книге «Сопротивление материалов».

При анализе характера нагружения, и ее силы, произведем расчет эпюры нагружения и рассчитаем реакции опор.

При прямом чистом изгибе оси в ее поперечных сечениях возникают только нормальные напряжения.

Когда величина нормально изгибающего момента М в сечении стержня меньше некоторого значения, эпюра, характеризующая распределение нормальных напряжений вдоль оси y поперечного сечения, перпендикулярной нейтральной оси.

Наибольшее напряжения при этом равны М/W.

По мере увеличения изгибающего момента М нормальные напряжения возрастают, пока наибольшее их значение становиться равным пределу текучести σ_Т, возникают не только в волокнах, наиболее удаленных от нейтральной оси, но и в некоторой зоне поперечного сечения; в этой зоне материал находится в пластическом состоянии.

В средней части сечения напряжения меньше предела текучести, материал в этой части находится еще в упругом состоянии.

При дальнейшем увеличении изгибающего момента пластическая зона распространяется в сторону нейтральной оси, а размеры упругой зоны уменьшаются.

При некотором предельном значении изгибающего момента Мпр, соответствующему полному исчерпанию несущей способности сечения стержня на изгиб, упругая зона исчезает, а зона пластического состояния занимает всю площадь поперечного сечения.

При этом в сечении образуется так называемый пластический шарнир (или шарнир текучести).

В отличии от идеального шарнира, который не воспринимает момента, в пластическом шарнире действует постоянный момент Мпр.

Найдет Ra [18]:

P*20+Ra*337-P*357

Отсюда найдем Ra:

Ra=-3500*20+3500*357/337=3500 H

Исходя из уравнения видно что Ra=Rb=3500Н

Тогда найдем эпюру поперечных сил.

Q1,Q4=R=-3500Н                                     (3.1)

Q2=Q3=P=+3500Н                                     (3.2)

Исходя из полученных результатов произведем расчет ось на изгиб:

Предел прочность при изгибе 520 МПа/м² 0,52 МПа/см².

Площадь плоскости на срезе 314 мм², 3,14 см².

Усилие, создаваемое на конце оси 0,350 т. (0,00350 МПа).

Рисунок 3.7 - Эпюра нагрузки на ось

Расчет коэффициента прочности кольца МПа

Вывод: после расчета оси видно, что ось имеет запас прочности:

Из формулы видно, что ось имеет придел прочности позволяющую ее эксплуатацию в течение назначенного времени.

3.5.2 Расчет пружины кривошипа 

Исходными величинами для определения размеров пружин являются силы Р₁ и Р₂, рабочий ход h, наибольшая скорость υ₀ перемещение подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, заданная выносливость N и наружний диаметр пружины D (предварительный).

Произведем расчет пружины сжатия.

Исходные данные:

Р₁=6 кг; (при предварительной деформации)

Р₂=16 кг; (при рабочей деформации)

h = 100 мм; (рабочий ход)

D = 60 мм (диаметр пружины)

υ₀ = 5 м/с; (Наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или разгрузке).

N=1*10⁷; (Выносливость – число циклов до разрушения)

Сила пружины при максимальной деформации [19].

где    δ – относительный инерционный зазор пружины сжатия.

Исходя из заданного диаметра и стремление обеспечить наибольшую критическую скорость останавливаемся на витке со следующими параметрами.

Р₃ = 236 Н; d= 4,5 мм; D = 60 мм; z1 = 240,1 Н/мм; f₃ = 9,823 мм.

 Учитывая что для пружин I классу норма напряжений τ₃ = 0,3*σ_в находим, что для найденного диаметра проволоки расчетное напряжение;

Принадлежность к I классу проверяем путем определения отношения , для чего предварительно находим критическую скорость по формуле при δ=0,25

Полученная величина свидетельствует об отсутствии соударений витков в данной пружине, и, следовательно, требуемая выносливость обеспечена.

Жесткость пружины.

Число витков пружины:

Уточненная жесткость [19]:

При полутора нерабочих витках полное число витков:

Средний диаметр пружины:

Вычисляем деформации, высоты и шаг пружины [17]:

3.6 Монтаж стенда 

Монтаж стенда осуществляется на 128 мм ниже отметки +0,000, это характеризуется тем, что при заезде автомобиля на стенд возникают сильные колебания платформ, которые могут привести к поломке стенда, к тому же на утопленный стенд легче заезжать водителю. При монтаже стенд следует выставить строго горизонтально в двух плоскостях, это повысит точность измерений.

Стенд диагностики амортизаторов к фундаменту крепиться с помощью фундаментных болтов М16 в количестве 12 шт. Подвод электричества осуществляется с согласованием энергетического бюро. При работе со сваркой стенд следует заземлить согласно СН РК 4.04-23-2004 «Электрооборудование жилых и общественных зданий».

3.7 Техническое обслуживание стенда 

Регулярное техническое обслуживание стенда способствует длительной и безотказной его работе.

Не реже одного раза в месяц смазать в кривошипном механизме узлы солидолом синтетическим ГОСТ 4366-76.

Подшипниковую опору смазывать через пресс-масленку солидолом синтетическим ГОСТ 4366-76.

Ежемесячно производить профилактический осмотр стенда и подтяжку крепёжных деталей стенда.

После получения стенда произвести его испытания статической нагрузкой превышающую номинальную на 25%.

Проверку и испытания стенд следует проводить не реже одного раза в год.

4 Безопасность работы диагностического стенда для проверки стоек и амортизаторов

4.1 Функциональность диагностического стенда для проверки стоек и амортизаторов 

В выпускной квалификационной работе представлена разработка диагностического стенда для проверки стоек и амортизаторов грузовых автомобилей. Особенно эффективно применение стенда для грузовых автомобилей импортного производства массой не более 7 тонн.

В качестве прототипа для разработки выбран способ получения резонансных параметров амортизаторов, такой способ имеет не высокую точность в связи с тем, что запись колебательного процесса осуществляется на диск самописца и требует расшифровки с бумажного носителя.

Предлагается использовать специальную конструкцию траверс качения специальные датчики, установленные непосредственно на амортизатор или стойку, а также при использовании компьютерной техники, точность снимаемых параметров возрастает до 82 %, что в настоящее время является наиболее точным. 

4.2 Структурно-конструкторская безопасность

Стенд имеет шесть площадок, на которые устанавливается автомобиль колесами проверяемых осей, и один общий пульт управления и индикации (компьютер) таим образом, появляется возможность одновременно проверять четыре амортизатора. Две площадки передвижные.

Стенд имеет цифровую индикацию, и программное обеспечение дли регистрации результатов испытаний.

Оценка производится по двум первым колебаниям, считается нормой, когда амплитуда второго колебания меньше амплитуды первого на 40%.

Монтаж стенда осуществляется на 128 мм ниже отметки +0,000, это характеризуется тем, что при заезде автомобиля на стенд возникают сильные колебания платформ, которые могут привести к поломке стенда, к тому же на утопленный стенд легче заезжать водителю. При монтаже стенд следует выставить строго горизонтально в двух плоскостях, это повысит точность измерений.

Измерительный комплекс состоит из компьютера, блока считывания параметров, и блока бесперебойного питания. Сигнал с датчиков поступает в блок считывания параметров который преобразует аналоговый сигнал в цифровой двоичный код. Двоичный код поступает через параллельную шину USB в компьютер для последующей обработки. Последующая обработка заключается в преобразовании центральным процессором двоичного кода в изображение на мониторе в виде графиков.

4.3 Технологическая безопасность

Программное обеспеченье необходимое для стенда может быть разработано в среде асемблер и делфи. Асемблер обеспечивает сбор первичных данных со стандартного параллельного или последовательно порта и формирование переменных (массивы данных).

На языке делфи выполняется визуализация результатов. Формируется графическое и цифровое отображения параметров колебательного процесса протекающего в амортизаторе при его диагностики.

Привод подвижных траверс осуществляется от четырех асинхронных двигателя, мощностью 1,5 кВт.

Результаты испытаний выдаются в процентах индикатора более 40% проверяемый амортизатор или стойка считается неисправной. Ход кривошипа 20 мм, частота вращения 500 мин^-1.

В стенде применены последние достижения в технике, в нем использованы специальные датчики фирмы SANTECO (Германия), которые устанавливаются непосредственно на стойку амортизатора, регистрируя малейшие колебания, передают их в компьютер. Датчики основаны на кристаллах окиси вольфрама, которые при определенных условиях создают всплески напряжения, регистрируемые компьютером.

Датчик способен выдерживать 2500 колебаний в секунду с неограниченной амплитудой.

Регистратор напряжения подключается к контакту, внутри кристалла расположена тонкая нить из меди, которая намотана на сердечник.

Сердечник расположенный внутри кристалла вольфрама при возникновении вибраций возбуждает электромагнитное поле, которое индуцирует переменное напряжение на концах датчика, напряжение регистрируется компьютером.

4.4 Размерная функция

Технические характеристики стенда для проверки стоек и амортизаторов представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Технические характеристики диагностического стенда

№	Наименование	Значение
1	Количество диагностируемых параметров	1
2	Напряжение питания	380 В
3	Потребляемая мощность	6 кВт

Регулярное техническое обслуживание стенда способствует длительной и безотказной его работе.

Не реже одного раза в месяц смазать в кривошипном механизме узлы солидолом синтетическим ГОСТ 4366-76.

Подшипниковую опору смазывать через пресс-масленку солидолом синтетическим ГОСТ 4366-76.

Ежемесячно производить профилактический осмотр стенда и подтяжку крепёжных деталей стенда.

После получения стенда произвести его испытания статической нагрузкой превышающую номинальную на 25%.

Проверку и испытания стенд следует проводить не реже одного раза в год.

Электробезопасность.

Стенд диагностики амортизаторов к фундаменту крепиться с помощью фундаментных болтов М16 в количестве 12 шт. Подвод электричества осуществляется с согласованием энергетического бюро. Стенд следует заземлить согласно СН РК 4.04-23-2004 «Электрооборудование зданий».

Пожаробезопасность.

Опасность возникновения очага возгорания в автосервисе связана с наличием на территории легковоспламеняющихся материалов, а также использование энергоемкого электрооборудования.

Соответственно, для того чтобы обезопасить автосервис от возгорания, необходимо установить современный вариант пожарной сигнализации и позаботиться о наличии в автосервисе активных средств тушения, таких как порошковые и углекислотные огнетушители.

Помимо наличия всего необходимого противопожарного оборудования, важно проводить ежемесячный инструктаж работников автосервиса для того, чтобы в случае возникновения пожара они не растерялись и смогли быстро справиться с ситуацией. Особенно актуален инструктаж для новых работников, только что принятых на работу. Они должны знать, где находятся средства пожаротушения и как ими пользоваться.

Помещение по оказанию ремонтно-обслуживающих услуг должно быть обеспечено инструкциями о мерах пожарной безопасности, а также средствами противопожарного оборудования.

Для курения должны быть отведены специальные места.

Следует установить порядок уборки легковоспламеняющихся отходов, пыли, должны быть определены места для хранения промасленной одежды.

По окончании рабочего дня электрооборудование следует обесточить.

Запрещается пользоваться поврежденными электроустановочными розетками, рубильниками и иными неисправными изделиями.

Окрасочные работы должны производиться только при работающих системах вентиляции. Если лакокрасочные материалы пролиты на пол, их необходимо незамедлительной убирать при помощи абсорбентов.

Расчет освещения участка диагностики подвески.

Целью расчета искусственного освещения является определение числа и мощности светильников, обеспечивающих нормативное значение освещенности участка. Расчет искусственного освещения сводится к выбору системы освещения определенного типа и группы светильников. Наиболее распространенным методом расчета является метод коэффициента использования [8]:

Ф_Л=Е*К_З*S_n*Z_H/N_C*n_л*η ,                                       (4.1)

где      Ф_Л – световой поток одной лампы, Лм;

            Е – минимальная нормативная освещенность, Лк;

            К_З – коэффициент запаса для светильников;

            S_n – площадь помещения, м²;

            Z_H – коэффициент неравномерности освещенности;

            N_C – число светильников общего пользования;

            n_л – число ламп в светильнике;

            η – коэффициент использования светового потока.

   Для определения η необходимо вычислить индекс помещения, i:

i=b*L/R*(b+1),                                                    (4.2)

где      b=3,0м – ширина помещения;

           L=4,0м – длина помещения;

           R=2,2м – высота подвеса светильников.

           i=b*L/R*(b+1)=3*4/2,2*(3+1)=1,4

Для определения  количества светильников примем расстояние от стены до первого ряда светильников равным 1 метр. Расстояние между светильниками в ряду 2 метра. Расстояние между рядами 1 метра Количество светильников в ширину участка в одном ряду между двумя крайними:

m_ш=(b-2*L₁)/L₂-1,                                            (4.3)

где     L₁=1м – расстояние от стены до светильника;

          L₂=2м – расстояние между светильниками в рядах.

m_ш=(b-2*L₁)/L₂-1=(3-2*1)/2-1=1

Количество светильников в длину участка в одном ряду между двумя крайними рассчитываем по формуле:

m_дл=(L-2*L₁)/ L₂-1=(4-2*1)/2-1=2шт., принимаем равным 2.

Находим общее количество светильников участка [8]:

N_C= m_ш*m_дл                                               (4.4)

где     m_ш - количество светильников в ширину участка в одном ряду, шт.;

          m_дл - количество светильников в длину участка в одном ряду, шт.

N_C=1*2=2 шт.

Рассчитаем световой поток одной лампы:

Ф_Л= 300*1,8*12*1,1/2*2*0,41=4346 Лм

Тогда фактическое значение освещенности на участке будет равно [8]:

E_факт= Ф_Л*N_C*n_л*η/К_З*S_n*Z_H                                         (4.5)

где    Ф_Л – световой потоп одной лампы, Лм;

           N_C – число светильников общего пользования, шт.;

           n_л – число ламп в светильнике, шт.;

          η – коэффициент использования светового потока;

          К_З – коэффициент запаса для светильников;

          S_n – площадь помещения, м²;

          Z_H – коэффициент неравномерности освещенности;

           E_факт =4550*2*2*0,41/1,8*12*1,1=314Лк

Мощность осветительной установки вычисляем по формуле [8]:

 W_ОД= W_Л*N_C*n_л                                                   (4.6)

где      N_C – число светильников общего пользования, шт.;

           n_л – число ламп в светильнике, шт.;

 W_Л – мощность одной лампы, Вт.

 W_ОД =65*2*2=260 Вт

Таким образом, в соответствии с выполненными расчетами по ГОСТ 6825-74 (СТ СЭВ 3181-81) принимаем лампы ЛБ – 65 в количестве 2 штук со световым потоком Ф_Л=4550 Лм общей мощностью 260 Вт для освещения участка диагностики .

Инструкция по технике безопасности при эксплуатации стенда для диагностирования стоек и амортизаторов

1) Общие требования безопасности:

- к устройству допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе со стендом, а также лица, моложе 18 лет;

- при работе с устройством обязательно наличие спецодежды;

- стенд должен быть заземлен;

- запрещается работа на неисправном стенде;

- не допускаются к работе со стендом лица, не работающие в ремонтной мастерской.

- запрещается нахождение людей в опасной зоне стенда (составляющей 1 м).

- о всяком несчастном случае немедленно поставить в известность заведующего ремонтной мастерской и обратится в пункт оказания медицинской помощи.

2) Требования перед началом работы:

- перед началом работы рабочий обязан осмотреть и проверить техническое состояние узлов и деталей стенда и убедиться в их исправности и работоспособности стенда.

- проверке подлежат: заземление стенда, освещение рабочего места, система управления стендом.

- работник, прежде чем приступать к выполнению работ, должен подготовить рабочее место, выполнять операции в спецодежде.

- присоединить к выхлопной трубе автомобиля системы вытяжки газов.

- при обнаружении неисправности стенда немедленно прекратить его использование и до устранения неисправности к работе с ним не приступать.

3) Требования безопасности во время работы:

- при работе с  конструкцией необходимо использовать спецодежду.

- работать на стенде, имеющем неисправности, запрещается.

4) Требования безопасности в аварийных ситуациях:

- при наличии пострадавших оказать первую медицинскую помощь, вызвать скорую медицинскую помощь, поставить в известность руководство.

- при возгорании или пожаре, использовать средства для пожаротушения, вызвать пожарную бригаду, эвакуировать людей из зоны возгорания, поставить руководство в известность о происшествии.

5) Требования безопасности по окончании работ:

- по окончании работ на стенде рабочее место должно быть приведено в порядок, весь инструмент следует убрать в отведенные для хранения места.

 Анализ природоохранной деятельности учебно-опытного хозяйства «Уралец» и рекомендации по  оздоровлению экологической ситуации

Сеть дорог внутри учебно-опытного хозяйства «Уралец», как по центральной усадьбе, так и на отделениях, - это полностью усовершенствованное покрытие, благодаря чему созданы необходимые условия для транспортировки грузов в любое время года. С г. Екатеринбургом, базами снабжения, пунктами реализации продукции и пунктами ремонта техники, сообщается по дорогам, имеющим асфальтово - бе­тонное покрытие.

Расположено хозяйство в северной лесостепи Зауралья, а по агроклиматическим условиям входит в седьмую сельскохозяйственную зону. Климат зоны континентальный.  Почвенный покров владений хозяйства довольно разнообразен. В основном это выщелоченный подзоленный чернозем. Встречаются темно-серые и серые лесные почвы. По механическому составу почвы преимущественно средние и тяжелые суглинки.

Учебно-опытное хозяйство имеет два отделения: первое объединяет поселки Студенческий и Озерный, второе - находится в поселке Белоярский. Недалеко от п.Студенческий протекает речка Брусянка, около пос. Озерный расположено озеро Чернобровское. Земли хозяйства расположены на водоразделе, так же на территории учхоза есть болота.

Машинно-тракторный парк учебно-опытного хозяйства представлен разнообразными марками автомобилей, тракторов и прочей техники и обеспечивает широкий спектр работ.

В хозяйстве имеется производственно-техническая база, на которой выполняются работы по проведению ежедневного технического обслуживания и, а также проводится текущий ремонт. На территории учебно-опытного хозяйства категорически запрещается слив и сброс отработанных нефтепродуктов на землю. Для них в цехах предприятия имеются специальные маслосборочные емкости для сбора и хранения отработанных масел с последующей сдачей их на нефтебазу.

Рекомендации по  оздоровлению экологической ситуации учебно-опытного хозяйства «Уралец»:

Мероприятия и рекомендации заключаются в совершенствовании организации и повышении качества проведения технического обслуживания автомобилей и тракторов учебно-опытного хозяйства.

К конструктивно-технологическим относятся:

1. применение оборотного водоснабжения;
2. очистка сточных вод в отстойниках;
3. утилизация производственных отходов на территории производственно - промышленных свалок.

Санитарно- технологические мероприятия направлены на нейтрализацию токсичных компонентов, выбрасываемых в воздух и воду. Пылеулавливание, газоочистка воздуха, отсасывание вентиляторами, должны производится с помощью устройств со скрубберами, пылеулавливателями, фильтрами. 

5.3 Экологическая экспертиза внедренной разработки 

Стенд диагностический предназначен для получения резонансных параметров амортизаторов грузовых автомобилей. Конструкция состоит из траверс качения, специальных датчиков, а также использована компьютерная техника.

Стенд имеет шесть площадок, на которые устанавливается автомобиль колесами проверяемых осей, и один общий пульт управления и индикации (компьютер).  Стенд имеет цифровую индикацию, и программное обеспечение дли регистрации результатов испытаний.

Конструкцию предполагается  разместить на специализированном участке диагностики, оборудованном по всем требования стандартов. Отходы участка диагностики складируются в специально отведенном месте и, впоследствии уничтожаются.

При своевременном и качественном уходе за техническим состоянием стенда, он не оказывает вреда окружающей среде и экологически безопасно.

6 Технико-экономические показатели 

В выпускной квалификационной работе разработана конструкция диагностического стенда для проверки подвесок грузовых автомобилей.

Таблица 6.1 - Стоимость покупных изделий [21]

Покупные изделия	Сумма, руб.
Двигатель асинхронный	2191
Винты, болты	528
Гайки	325,2
Шайбы	560
Редуктор планетарный	2112
Щиток	441
Скоба	105
Труба стальная  25х3	282
Итого:	6544,2

Таблица 6.2 - Затраты на материалы [21]

Материал	Сумма, руб.
Цветная эмаль	187,5
Электроды	6300
Швеллер14П/ГОСТ 8240-93	9600
Круг В40, ГОСТ 535-88	10659
Листовой металл	5025
Уголок Б40х40х3 ГОСТ8509-93	6225
Лист резиновой пластины II ПБМ-С-3-9-1000х2000х4.8	2000
Итого:	39996,5

Стоимость материалов взята из прайс-листа [21].

Таблица 6.3 - Калькуляция трудозатрат на изготовление конструкции [21]

Наименование работ	Трудоемкость, чел.-ч.
Изготовление деталей 1.1 Разметка заготовок                                     1.2 Резка заготовок, сверление, механическая обработка  1.3 Прихватка и сварка                                    1.4 Контроль размеров                                    1.5 Токарные работы                              1.6 Фрезерные работы                                      1.7 Сверление                                          1.8 Шлифование                                      1.9 Термические работы	5,5 9,5 10,5 2,5 3,5 50 19 8 11
Сборка, накладка механизмов	65
Окраска	1,5

Таблица 6.3 -  Калькуляция стоимости изготовления [21]

Статья затрат	Сумма, руб.
Покупные изделия	6544,2
Материалы	39996,5
Зарплата	14171,6
Итого:	60712,3

Годовой экономический эффект определяется по формуле [20]:

где ,  - себестоимость диагностики подвесок грузовых автомобилей, соответственно в базовом и предлагаемом вариантах по изменяющимся статьям, руб.;

 - коэффициент, учитываю­щий повышение ресурса.

Срок окупаемости дополнительных затрат, связанных с внедре­нием конструкторских изменений [20]:

где   - капиталовложения на изготовление, руб.;

 - годовой экономический эффект, руб. 

Вывод:

Затраты на изготовление составят 60712,3 рублей.

Годовой экономический эффект – 111300 рублей.

Срок окупаемости – полгода или 6 месяцев.

                 Заключение  

В выпускной квалификационной работе проведен анализ производственной деятельности учебно-опытного хозяйства «Уралец». Представлена краткая характеристика предприятия и рассмотрены основные экономические показатели за последние три года.

В ВКР выполнена разработка стенда для осуществления диагностики элементов подвесок грузовых автомобилей. В результате диагностирования получают информацию о техническом состоянии машины, которая позволяет своевременно обнаружить и предотвратить отказы машин, поддерживать оптимальные регулировки, сократить простои машин из-за технических неисправностей, квалифицированно оценить техническое состояние составных частей машины и разработать рекомендации по выполнению предупредительных операций. Замене отдельных частей машины, ремонту или дальнейшей эксплуатации без технического обслуживания.

В рамках ВКР разработаны мероприятия по вопросам обеспечения эксплуатационной безопасности диагностического стенда.

Выполнен анализ природоохранной деятельности учебно-опытного хозяйства и произведена экологическая экспертиза. Определена технико-экономическая эффективность. Затраты на изготовление в размере 104552,6 руб., годовой экономический эффект от внедрения мероприятий разработанных в ВКР составит – 121670 руб., а срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 0,7 года.

 

Доклад

Уважаемые председатель и члены государственной аттестационной комиссии!

Вашему вниманию предлагается ВКР на тему  Контроль работоспособности подвески грузового автомобиля с конструктивной разработкой диагностического стенда для проверки стоек и амортизаторов в учебно-опытном хозяйстве «Уралец»

В выпускной квалификационной работе выполнен анализ производственной деятельности учебно-опытного хозяйства «Уралец» Белоярского района. Основные показатели по результатам анализа производственной деятельности представлены на листе №1.

В ВКР выполнен расчет и выбор средств для проведения ТО и диагностирования. Разработан план участка ТО и диагностики, представленный на плакате №2.

Рассмотрены классификация, назначение и работоспособность подвесок автомобилей. Составлена схема ремонта (плакат №3).

Одним из важнейших составляющих в ТО и ремонте элементов подвесок является предварительное диагностирование. В связи с этим выполнен анализ существующих конструкций стендов для испытания амортизаторов, и предложена разработка стенда диагностирования стоек и амортизаторов грузовых автомобилей при помощи безразборных методов, которые позволяют выявить брак или дефекты автомобиля (плакат №4 Общий вид стенда).

В качестве прототипа для разработки выбран способ получения резонансных параметров амортизаторов, такой способ имеет не высокую точность в связи с тем, что запись колебательного процесса осуществляется на диск самописца и требует расшифровки с бумажного носителя.

Предлагается использовать специальную конструкцию траверс качения специальные датчики, установленные непосредственно на амортизатор или стойку, а также при использовании компьютерной техники, точность снимаемых параметров возрастает до 82 %, что в настоящее время является наиболее точным.

Стенд имеет шесть площадок, на которые устанавливается автомобиль колесами проверяемых осей, и один общий пульт управления и индикации (компьютер) таим образом, появляется возможность одновременно проверять четыре амортизатора.  Две площадки являются передвижными.

Привод подвижных траверс качения (плакат №5 Сборочный чертеж траверсы качения) осуществляется от четырех асинхронных двигателя, мощностью 1,5 кВт.

Результаты испытаний выдаются в процентах индикатора более 40% проверяемый амортизатор или стойка считается неисправной.

В стенде предлагается применение последний достижений  в технике, в нем использованы специальные датчики фирмы SANTECO (Германия), которые устанавливаются непосредственно на стойку амортизатора, регистрируя малейшие колебания, передают их в компьютер. Датчики основаны на кристаллах окиси вольфрама, которые при определенных условиях создают всплески напряжения, регистрируемые компьютером.

Датчик способен выдерживать 2500 колебаний в секунду с неограниченной амплитудой.

Стенд для более удобного заезда автомобиля, утоплен на -128 мм от отметки +0,000.

Стенд имеет цифровую индикацию – измерительный комплекс, и программное обеспечение дли регистрации результатов испытаний.

Оценка производится по двум первым колебаниям, считается нормой, когда амплитуда второго колебания меньше амплитуды первого на 40%.

Програмное обеспеченье необходимое для стенда может быть разработано в среде асеблер и делфи.

По предлагаемой конструкции, в ВКР произведены инженерные и технологические расчеты, для изготовления даны рабочие чертежи (плакат № 6).

В работе выполнено описание технологии диагностирования амортизаторов.

Разработана технологическая карта на проведение диагностирования амортизаторов автомобиля с использование стенда (плакат №7 Тех.карта).

Измерительный комплекс состоит из компьютера, блока считывания параметров, и блока бесперебойного питания (плакат №8). Сигнал с датчиков поступает в блок считывания параметров который преобразует аналоговый сигнал в цифровой двоичный код. Двоичный код поступает через параллельную шину USB в компьютер для последующей обработки. Последующая обработка заключается в преобразовании центральным процессором двоичного кода в изображение на мониторе в виде графиков.

Сердечник расположенный внутри кристалла вольфрама при возникновении вибраций возбуждает электромагнитное поле, которое индуцирует переменное напряжение на концах датчика, напряжение регистрируется компьютером.

Как видно из графика при возникновении колебаний амортизатор быстро справляется с ними и переводит колебания в спокойный режим, а в дальнейшем достаточно быстро сводит их к минимуму.

На плакате №8 показан график неработающего амортизатора, который требует замены, то есть брак.

Помимо оценки работоспособности амортизаторов мы предлагаем  выявлять общие неисправности подвески при помощи дополнительных датчиков. Дополнительные датчики размещаются на проверяемой детали подвески (тяги, шарниры, стабилизаторы). Установка датчиков позволяет проводить проверку деталей подвески, работая как «шок сенсор» то есть, улавливая стуки в деталях и передовая их в компьютер тогда график выглядит следующим образом плакат №8 – уровень шума.

Из графика видно, что данный узел или деталь подвески автомобиля при работе издает повышенный шум нехарактерный для нее, и соответственно может быть неисправным, такой узел подлежит выбраковке.

Таким образом, можно судить о неработоспособности практически любых агрегатов и узлов автомобиля.

Определены показатели экономической эффективности. Затраты на изготовление составят 60712,3 рублей. Годовой экономический эффект – 111300 рублей. Срок окупаемости – полгода или 6 месяцев (плакат №9)

Уважаемые председатель и члены государственной аттестационной комиссии доклад окончен, благодарю за внимание.