Проект тормозного стенда для автомобилей с колесной формулой 4×4

Состав чертежей

 

1. Кинематическая схема тормозного стенда А1
2. Чертеж вида общего стенда тормозного 3хА0
3. Сборочный чертеж редуктора червячного А1
4. Привод корпуса заднего в сборе А1
5. Корпуса передний в сборе А0
6. Набор эскизов операционных А1
7. Плакат экономической эффективности проекта А1
8. Обзор конструкций А1

Описание

В дипломе была разработана конструкция стенда тормозного для автомобилей с колесной формулой 4×4. Дана оценка конструкций существующих, а именно: стенды тормозные силовые СТС-СП и стенды тормозные малогабаритные СТМ. Обоснован выбор проектируемой конструкции.

Выполнен расчет конструктивный. Подобран электродвигатель. Определено передаточное отношение привода, частота вращения валов, мощность на валах и крутящие моменты, передаваемые валам. Рассчитана передача червячная. Подобран материал и определены напряжения, допускаемые контактные и изгиба. Приведен расчет проектный передачи. Представлен расчет проверочный передачи: определена передача на прочность контактную, КПД передачи, силы в зацеплении, проведена проверка зубьев колеса по напряжениям изгиб. Рассчитаны валы и подобраны подшипники. Произведен расчет проектный и проверочный вала. Выполнена компоновка эскизная. Определены шпонки и подшипники. Рассчитана передача цепная и ее основные параметры. Проведен расчет вала привода корпуса заднего.

Спроектированный стенд позволяет производить диагностику рабочей и стояночной тормозных систем автомобилей с постоянным полным приводом, управляемым электроникой. Конструктивное исполнение стенда таково, что позволяет произвести проверку состояния тормозной системы автомобилей с колесной базой от 2400 мм до 3600 мм, независимо от их марки и модели.
В технологической части проанализированы исходные данные. Подобрана заготовка и метод ее получения. Составлен эскиз детали. Разработан план операций, то есть маршрут обработки. Рассчитаны припуски на обработку. Рассмотрено оборудование для обработки детали.
В разделе безопасность и экологичность проекта рассмотрены такие вопросы как: охрана труда при проектировании машин и механизмов; электробезопасность; механические опасности и защита от них; шум, вибрация и защита от них; вентиляция и защита от пыли; освещенность и пожарная безопасность. Сделаны соответствующие выводы.

В экономическом обосновании проекта приведен расчет себестоимости изготовления проектируемой конструкции и составлена таблица “Сравнительная калькуляция”. Данная конструкция оказывается выгодной как производителю из-за более высокой цены стенда, так и потребителю вследствие универсальности и больших возможностей не только для автопредприятия, но и для станций технического обслуживания и государственного технического осмотра автотранспорта.
В графической части представлены чертежи: схемы кинематической стенда тормозного, общего вида стенда тормозного, стенда тормозного, редуктора червячного, привода корпуса заднего в сборе, корпуса переднего в сборе, эскизов операционных, эффективности экономической.

Обзор дипломной работы: 

         Введение

         Минуло уже более века со дня изобретения автомобиля. Первый автомобиль весьма отдаленно напоминал то, что в настоящее время мы привыкли видеть вокруг себя на улицах городов. Скорее он был похож на некое подобие паровоза, но с одной особенностью: ему уже не нужны были рельсы для задания курса движения. С годами автомобили совершенствовались, повышался ресурс  и износостойкость деталей узлов и агрегатов, улучшались скоростные и динамические показатели, эргономика и, конечно же, дизайн. Росли темпы и объемы производства. За вторую половину двадцатого века человечеством было произведено более 50 млрд автомобилей. Автомобиль давно перестал быть роскошью, превратившись в просто средство передвижения.

         С ростом количества автомобилей на дорогах планеты человечество столкнулось с проблемой безопасности дорожного движения, серьезно задумавшись о методах диагностики технического состояния автотранспортных средств. Современные автомобили очень далеко ушли от своих прототипов, в частности по скоростным характеристикам. Возникла необходимость не только в разработке более эффективной тормозной системы, но и в изобретении новых методов и технологий контроля ее состояния.

         Уже с конца прошлого столетия происходит интенсивное внедрение полноприводных автомобилей с электронными системами распределения крутящих моментов и тормозных усилий на колесах. В связи с этим фактом и возникла необходимость разработки и внедрения в производство тормозных стендов для транспортных средств с постоянным полным приводом, управляющимся электроникой.

         Таким образом, с дальнейшим ростом “умных” автомобилей будет актуален и рост более совершенных методов их диагностики.

         В рамках данного проекта предлагаю разработать тормозной стенд для автомобилей с колесной формулой 4х4. В ходе работы будет разработана компоновочная схема стенда и произведен конструкторский расчет элементов. Также будет разработан технологический процесс изготовления детали и произведено экономическое обоснование проекта.

 Стенды тормозные силовые СТС-СП 

СТС-3-СП-12П 

         Стенд тормозной силовой модели СТС-3-СП-12П производится в России на совместном российско-германском предприятии по технологии фирмы «CARTEC GmbH», Германия. Силовой роликовый стенд для контроля тормозных систем легковых автомобилей микроавтобусов и мини-грузовиков при проведении ремонтных, регулировочных работ и технического обслуживания (ТО 1, ТО 2) а также для проведения ГТО. Обработка результатов на ПК и выдачей их для формирования общего протокола на экран монитора. Результаты контроля выводятся также на принтер в виде диагностической карты и протокола, обнаруженных дефектов утвержденного образца.

         Стенд производит измерение нагрузки на ось, тормозной силы на каждом колесе, усилия на органах управления. Определение расчётных параметров: удельных тормозных сил, относительной разности тормозных сил колёс оси и автомобиля в целом производится по ГОСТ Р 51709-2001, а также возможен расчёт времени срабатывания тормозной системы, общей удельной тормозной силы, коэффициента неравномерности тормозных сил колёс одной оси, коэффициента совместимости звеньев автопоезда, асинхронность времени срабатывания тормозного привода звеньев автопоезда по ГОСТ 25478-91.

         Программа управления стендом – русифицированный продукт немецкой компании «CARTEC GmbH». Стенд оснащён персональным компьютером (Celeron 2000 МГц и выше, цветной монитор 17”), лазерным принтером, пультом дистанционного управления. 

         Установка блока роликов тормозного стенда вровень с полом. Развёртывается в отапливаемом ангаре. Занимаемая площадь в развёрнутом состоянии 4920 × 6970 мм.

         Ролики тормозного стенда изготовлены со стальной наваркой, обеспечивающей постоянный коэффициент сцепления по мере износа роликов. Стенд оборудован динамической взвешивающей системой. Конструкция стенда обеспечивает возможность повторения измерения по каждому параметру бесконечное множество раз. Измеритель усилия на органе управления рабочей тормозной системой связан с процессором тормозного стенда, и результаты измерений отображаются на экране дисплея.

         Нагрузка на ось до 3 т, диаметр колес автомобилей 520-790 мм, ширина колеи по роликам 800-2200 мм, производительность 60 автомобилей в смену, электропитание 380 В, мощность электродвигателей 2 × 3,7 кВт. Начальные скорости торможения автомобилей – 4,4 км/час.

         В стенд встроены два дополнительных модуля производства немецкой фирмы «CARTEC GmbH»: тестер бокового увода (экспресс-диагностика) колёс автомобиля модели SSP 2000 и тестер для проверки амортизаторов / подвески модели FWT 2010 E, которые управляются единой компьютерной программой тормозного стенда. Управление с одновременной автоматической передачей данных с тестеров на центральный компьютер, который обрабатывает и сохраняет результаты диагностирования в своей памяти.

         Стенд может быть дооснащен до комплекта линии технического контроля. 

         Стенд рекомендован к применению ГУ ГИБДД МВД РФ для проведения ГТО с использованием средств технического диагностирования. Стенд имеет сертификат соответствия требованиям безопасности и сертификат об утверждении типа средств измерений. 

         Стенд внесён в государственный реестр типа измерений РФ и соответствует требованиям к средствам технического диагностирования для проверки технического состояния транспортных средств при государственном техническом осмотре, а также требованиям государственных стандартов, в том числе:

         ГОСТ Р51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки» 

Стойка управления

Устройство опорное

Рамы фундаментные

 Рис. 1.1. Основные части стенда СТС-3-СП-12 

СТС-3-СП-11 

         Установка блока роликов тормозного стенда производится вровень с полом. Развертывается в отапливаемом ангаре. Занимаемая площадь в развернутом состоянии 4750×11700 мм.

         Нагрузка на ось до 3 тонн, диаметр колес автомобилей 520 – 790 мм, ширина колеи по роликам 800 – 2200 мм, производительность 60 автомобилей в смену, электропитание 380 В, мощность электродвигателей 2×3,7 кВт. Начальная скорость торможения автомобилей – 4,4 км/ч.  

	1 – устройство опорное
	2 – шкаф силовой
	3 – стойка управления
	4 – розетка для подключения стойки управления

Рис. 1.2. Размещение оборудования стенда СТС-3-СП-11 в рабочем  положении

Стенд имеет сертификат об утверждении типа средств измерений и сертификат соответствия требованиям безопасности. Стенд внесен в государственный реестр типа измерений и соответствует требованиям к средствам технического диагностирования для проверки технического состояния транспортных средств при государственном техническом осмотре, а также требованиям ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки». Стенд рекомендован к применению ГУ ГИБДД МВД РФ для проведения ГТО с использованием средств технического диагностирования. 

СТС-10У-СП-11 

Нагрузка на ось до 10 т, диаметр колес автомобилей 520-1300 мм, ширина колеи по роликам 800-2800 мм, производительность 40 автомобилей в смену, электропитание 380 В, мощность электродвигателей 2 × 7,5 кВт. Начальные скорости торможения для легковых автомобилей – 4,4 км/час, для грузовых – 2,2 км/час. 

Рис. 1.3. Размещение оборудования стенда СТС-10У-СП-11 в рабочем положении: 1-3 – эстакада; 4 – блок опорных устройств; 5 – шкаф силовой; 6 – шкаф приборный; 7 – фотоприёмник; 8 – стойка  управления; 9 – розетка  для  стойки  управления. 

СТС-13У-СП-11 

Совместное российско-германское производство на базе зарубежных технологий. Универсальный силовой роликовый стенд для контроля тормозных систем легковых и грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов при проведения ГТО, ремонтных и регулировочных работ. Обработка результатов на ПК и выдачей их для формирования общего протокола на экран монитора. Результаты контроля выводятся также на принтер в виде диагностической карты и протокола, обнаруженных дефектов утвержденного образца. Отдельные режимы испытаний для легковых и грузовых автомобилей: скорости при испытаниях, диапазоны измерений массы и тормозных сил.

Стенд производит измерение нагрузки на ось, тормозной силы на каждом колесе, усилия на органах управления и давления воздуха в пневматическом или пневмогидравлическом тормозном приводе автотранспорта. Определение расчётных параметров: удельных тормозных сил, относительной разности тормозных сил колёс оси и автомобиля в целом производится по ГОСТ Р 51709-2001, а также возможен расчёт времени срабатывания тормозной системы, общей удельной тормозной силы, коэффициента неравномерности тормозных сил колёс одной оси, коэффициента совместимости звеньев автопоезда, асинхронность времени срабатывания тормозного привода звеньев автопоезда по ГОСТ 25478-91.

Программа управления стендом – русифицированный продукт немецкой компании «CARTEC GmbH». Стенд оснащён персональным компьютером (Celeron 2000 МГц и выше, цветной монитор 17”), лазерным принтером, пультом дистанционного управления.

Установка блока роликов тормозного стенда вровень с полом. Развёртывается в отапливаемом ангаре. Занимаемая площадь в развёрнутом состоянии 4750×18700 мм при длине смотровой канавы 12 м. 

Ролики тормозного стенда изготовлены со стальной наваркой, обеспечивающей постоянный коэффициент сцепления по мере износа роликов. Стенд оборудован динамической взвешивающей системой. Конструкция стенда обеспечивает возможность повторения измерения по каждому параметру бесконечное множество раз. Измеритель усилия на органе управления рабочей тормозной системой связан с процессором тормозного стенда, и результаты измерений отображаются на экране дисплея.

Нагрузка на ось до 13 т, диаметр колес автомобилей 520-1300 мм, ширина колеи по роликам 800-2800 мм, производительность 40 автомобилей в смену, электропитание 380 В, мощность электродвигателей 2 × 9,2 кВт. Начальные скорости торможения для легковых автомобилей – 4,4 км/час, для грузовых – 2,2 км/час. 

Технические преимущества стендов СТС по сравнению с отечественными аналогами:

• два режима начальной скорости торможения: для легковых автомобилей – 4,4 км/час, для грузовых – 2,2 км/час;
• высокая пропускная способность;
• возможность дальнейшего расширения функций, например, включение в состав тормозного стенда дополнительных опций производства фирмы «CARTEC GmbH», Германия;
• возможность поставки двух видов роликов:
• с корундовым покрытием (с повышенным коэффициентом сцепления, для нешипованных шин);
• с повышенной износостойкостью за счёт стальной наварки из калиброванного квадрата (для всех типов шин), обеспечивает постоянный коэффициент сцепления по мере износа роликов;
• с точечной наплавкой, наиболее универсальные ролики, подходят для летней и шипованной резины, обеспечивают оптимальный баланс износостойкости и коэффициента сцепления в различных условиях эксплуатации;
• наличие в СТС-13У-СП-11 датчика для измерения давления воздуха в пневматическом тормозном приводе автомобилей;
• базовый комплект оборудования, поставляемого в составе СТС-13У-СП-11, по принципу модульности, может быть дооснащён до линии технического контроля ЛТК-13УП-СП-11.

Стенды тормозные малогабаритные СТМ

СТМ 3500 М 

Стенды предназначены для контроля эффективности торможения и устойчивости при торможении автотранспортные средств (АТС) с нагрузкой на ось до 3500 кг, шириной колеи 770-2210 мм и диаметром колес  от 500 до 1020 мм.

Стенды могут применяться на станциях технического обслуживания АТС, автопредприятияx, станциях ГТО, контролерами ОТК, работниками ГИБДД и Транспортной инспекции для контроля тормозных систем АТС в эксплуатации, при выпуске на линии, а также при ежегодном техническом осмотре с применением средств диагностирования.

Стенды могут входить в состав автоматизированных линий технического осмотра АТС, объединенные в программно-аппаратный комплекс ЛТК или в состав контейнерных станций диагностики ЛТК-М.

Стенды обеспечивают определение следующих параметров:

• - масса оси;
• - усилие на органе управления;
• - удельная тормозная сила;
• - относительная разность тормозные сил одной оси;
• - время срабатывания тормозной системы;
• - овальность колес диагностируемой оси.

Для контроля автомобилей, не имеющих дифференциала между ведущими осями, стенды обеспечивают вращение левого и правого колеса в разные стороны.

Стенды предназначены для эксплуатации на выделенных территориях автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания, электрические сети которых  не связаны с сетями жилых  домов. 

Таблица. 1.1 Технические характеристики

Наименование	СТМ 3500 М
Начальная скорость торможения, имитируемая на стенде, км/ч, не менее	2
Диапазон измерения тормозной силы на каждом колесе, проверяемой оси, кН Предел допускаемой приведенной погрешности, %, не более	0÷10   0±3
Диапазон измерения усилия на органе управления, Н Предел допускаемой приведенной погрешности, %, не более	0÷10   0±5
Диапазон измерения массы (веса) оси, кг Предел допускаемой приведенной погрешности, %, не более	0÷3500                       0±3
Мощность, потребляемая стендом, кВт, не более	7
Время непрерывной работы стенда, ч, не менее	8
Габаритные размеры, мм, не       более - роликовая установка	2340×680×290
- стойка управления	590×380×1400
- светофор	70×200×200

 Основные технические характеристики

Управление работой стенда осуществляется с клавиатуры персонального компьютера.

Команды оператору транспортного средства отображаются на экране монитора и дублируются на светофоре или удаленном дисплее, поставляемого по дополнительному заказу.

Отключение привода роликов происходит при достижении установленного значения коэффициента проскальзывания между колесами проверяемого автомобиля и приводными роликами.

Стенд обеспечивает вывод результатов измерений и служебной информации на печатающее устройство.

Стенд обеспечивает возможность самостоятельного выезда автомобиля после проверки.

Стенды могут эксплуатироваться в условиях по ГОСТ 15150-69, группа У2 со следующими ограничениями:

- температура окружающей среды от минус 30 °С до 50°С;
- атмосферное давление от 75,6 до 106,7 к Па;

- относительная влажность до 100% при t = 25°С;

По устойчивости к механическим воздействиям - исполнение стендов - обыкновенное по ГОСТ 12997-84.

Стенды соответствуют всем требованиям, обеспечивающим безопасность потребителя согласно ГОСТ 26104, ГОСТ 12.2.007.0. 

Принцип действия и устройство стенда

Стенд относится к роликовым стендам силового типа, в основе работы которых лежит принцип измерения тормозной силы, передающейся от колес автомобиля через опорные ролики балансирному электродвигателю и воспринимаемой тензометрическим датчиком, с последующей обработкой результатов на персональном компьютере и выдачей их на экран монитора и печатающее устройство.

Стенд состоит из роликовой установки, стойки управления с персонального компьютера, силовой панели, располагающейся на средней полке стойки управления, светофора или информационного табло и датчика усилия.

Роликовая установка измеряет массу диагностируемой оси и приводит в движение колеса этой оси для измерения тормозной силы. В состав роликовой установки (Рис. 1.2.1)входят:

• два мотор - редуктора (левый и правый);
• четыре опорных ролика;
• два следящих ролика;
• четыре датчика веса;
• два датчика (левый и правый) тормозной силы;
• два датчика (левый и правый) наличия автомобиля;
• два датчика (левый и правый) проскальзывания;
• контроллер датчиков.

Все узлы роликовой установки смонтированы на сварной прямоугольной раме. По  углам  этой  рамы  размещены  четыре датчика  веса,   предназначенные для преобразования массы диагностируемой оси в электрический сигнал. Мотор-редукторы с помощью цепной передачи приводят в движение опорные ролики, на которые въезжает автомобиль.   При торможении  реактивные  моменты  от мотор-редукторов  передаются датчикам тормозных сил, вырабатывающих электрические сигналы, пропорциональные тормозным силам правого и левого колес.

Рис. 1.4. Роликовая установка: 1-Основание; 2-Ролик опорный;  3-Привод; 4-Датчик тормозной силы; 5-Ролик следящий; 6-Датчик проскальзывания; 7-Датчик наезда; 8-Датчик веса.

Проверка состояния тормозной системы автомобиля проводится двумя операторами. Оператор-водитель располагается на месте водителя проверяемого автомобиля. Оператор ПЭВМ руководит действиями оператора-водителя. Команды оператору-водителю отображаются на экране монитора, а также дублируются на светофоре или информационном табло.

Стенд позволяет производить измерение полного комплекса параметров тормозной системы автомобиля путем последовательной установки всех осей автомобиля на тормозной стенд и измерения всех параметров каждой диагностируемой оси в соответствии с инструкциями рабочей программы и указаниями оператора ПЭВМ. Измерение тормозных сил осуществляется на поверхности колес и отсчитывается в килоньютонах (кН).

Принцип работы стенда заключается в принудительном вращении колес диагностируемой оси автомобиля от опорных роликов и измерении сил, возникающих на поверхности опорных роликов при торможении. После въезда диагностируемой оси на роликовую установку и при срабатывании левого и правого датчиков наличия автомобиля производится взвешивание оси с помощью датчиков веса. Затем приводятся во вращение опорные ролики роликовой установки. Вращение происходит с заданной скоростью от мотор-редукторов. Возникающие при торможении реактивные моменты передаются на датчики, которые вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные тормозным силам на каждой паре роликов. Скорость вращения колес автомобиля контролируется следящими роликами, которые прижаты к колесам диагностируемой оси. Скорость вращения следящих роликов контролируется датчиками проскальзывания. Момент начала воздействия на педаль тормоза фиксируется кнопкой, расположенной на датчике усилия, который предназначен также для определения усилия на педаль тормоза. Сигналы всех датчиков поступают в контроллер датчиков, расположенный на роликовой установке, усиливаются до необходимой величины усилителями и поступают в аналого-цифровой преобразователь микропроцессора, который производит обработку поступающей информации.

СТМ - 15000У – Стенд тормозной модульный универсальный.

 Стенд предназначен для контроля эффективности торможения и устойчивости автотранспортных средств (АТС) при торможении, в том числе легковых, грузовых автомобилей, автобусов, а также многоосных и полноприводных автомобилей с осевой нагрузкой до 15000 кг.

Стенды могут применяться на станциях ГТО АТС, станциях технического обслуживания, предприятиях автомобильной промышленности для контроля эффективности тормозных систем АТС в эксплуатации, при выпуске на линии, а также при ежегодном техническом осмотре.

Стенд обеспечивает определение следующих параметров эффективности торможения:

• масса диагностируемой оси;
• усилие на органе управления;
• удельная тормозная сила;
• относительная разность тормозных сил одной оси;
• время срабатывания тормозной системы;
• овальность колес диагностируемой оси.

Для контроля автомобилей, не имеющих дифференциала между ведущими осями, стенд обеспечивает вращение левого и правого колеса в разные стороны.

Стенд предназначен для эксплуатации на выделенных территориях автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания, электрические сети которых не связаны с сетями жилых домов.

Вид климатического исполнения - У2 по ГОСТ 15150-69.

По устойчивости к механическим воздействиям - исполнение стенда обыкновенное по ГОСТ 12997-84.

Стенд соответствует всем требованиям, обеспечивающим безопасность потребителя согласно ГОСТ 26104, ГОСТ 12.2.007.0.

Основные технические данные:

Начальная скорость торможения, имитируемая на стенде, км/ч 2±0,1 

Диапазон измерения тормозной силы на каждом колесе проверяемой оси, кН

• СТМ-15000У 0-40
• СТМ-15000У.01 0 - 30

Предел допускаемой приведенной погрешности, %                         ± 3
Диапазон измерения силы, создаваемой на органе

управления тормозной системой, Н                                              0-1000

Предел допускаемой приведенной погрешности, %                         ± 5 

Диапазон измерения массы оси, кг                                             0-15000

Предел допускаемой приведенной погрешности, %                         ± 3 

Диапазон измерения времени срабатывания

тормозной системы, сек                                                                      0-1,5

Потребляемая мощность, не более, кВт                                            16,0

Габаритные размеры, не более, мм

• модуль роликовой установки 2010×810×415
• стойка управления 650×1200×680
• светофор 70×200×200

Масса, не более, кг

• модуль роликовой установки 650
• стойка управления 50
• светофор 5

Ширина колеи автотранспортного средства, мм          от 900 до 3100

Время непрерывной работы стенда, ч, не менее                                   8

Средний срок службы стенда, не менее, лет                                          8

Основные технические характеристики

Управление работой стенда осуществляется с клавиатуры персонального компьютера.

Команды оператору отображаются на экране монитора и дублируются на светофоре или удаленном дисплее, поставляемом по дополнительному заказу.

Отключение привода роликов происходит при достижении установленного значения коэффициента проскальзывания между колесами проверяемого автомобиля и приводными роликами.

Стенд обеспечивает вывод результатов измерений и служебной информации на печатающее устройство.

Стенд обеспечивает возможность самостоятельного выезда автомобиля после проверки. 

         Рис. 1.5. Роликовая установка: 1 – Основание; 2 – Ролик тормозной; 3 – Привод; 4 – Преобразователь силы; 5 – Ролик следящий;   6 – Датчик проскальзывания; 7 – Датчик наезда; 8 – Датчик веса.

Все узлы роликовых установок могут быть смонтированы на сварной прямоугольной раме с аппарелями для самостоятельного въезда и съезда автомобиля на роликовую установку или на раме - каркасе фундамента, смонтированного на базе смотровой ямы. Роликовые установки как для правого, так и для левого колеса устанавливаются в раму на опоры - датчики веса и удерживаются от смещения двумя фиксаторами.

Датчики веса предназначены для преобразования массы диагностируемой оси в электрический сигнал. Мотор-редукторы приводят в движение опорные ролики, на которые въезжает автомобиль. При торможении реактивные моменты от мотор-редукторов передаются датчикам тормозных сил, вырабатывающих электрические сигналы, пропорциональные тормозным силам правого и левого колес.

Между каждой парой опорных роликов расположены следящие ролики, с которыми связаны датчики наличия автомобиля и датчики проскальзывания, предназначенные для контроля скорости вращения колес и определения момента начала проскальзывания колес диагностируемой оси относительно опорных роликов, а также для определения наличия автомобиля на опорных роликах роликовой установки.

Контроллер датчиков предназначен для преобразования и усиления сигналов датчиков, преобразования аналоговых сигналов датчиков в цифровой код и передачи их значений в персональный компьютер по его запросу.

Принцип работы стенда заключается в принудительном вращении колес диагностируемой оси автомобиля от опорных роликов и измерении сил, возникающих на поверхности опорных роликов при торможении. После въезда диагностируемой оси на роликовые установки и при срабатывании левого и правого датчиков наличия автомобиля производится взвешивание оси с помощью датчиков веса. 

Затем приводятся во вращение опорные ролики роликовых установок. Вращение происходит с заданной скоростью от мотор-редукторов. Возникающие при торможении реактивные моменты передаются на датчики, которые вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные тормозным силам на каждой паре роликов. Вращение колес автомобиля передается следящим роликам, которые прижаты к колесам диагностируемой оси. Скорость вращения следящих роликов контролируется датчиками проскальзывания. Момент начала воздействия на педаль тормоза фиксируется кнопкой, расположенной на датчике усилия, который предназначен также для определения усилия на педаль тормоза.

Сигналы всех датчиков поступают в контроллер датчиков, расположенный на левой роликовой установке. Сигналы датчиков усиливаются до необходимой величины прецизионными усилителями, преобразуются в цифровой код аналого-цифровым преобразователем и поступают в микропроцессор, который производит предварительную обработку поступающей информации. По запросу от персонального компьютера микропроцессор передает полную информацию о состоянии датчиков тормозного стенда.

 При проверках на стендах допускается относительная разность тормозных сил колес оси (в процентах от наибольшего значения) для осей АТС с дисковыми колесными тормозными механизмами не более 20% и для осей с барабанными колесными тормозными механизмами не более 25%. Для АТС категории М до окончания периода приработки допускается применение нормативов, установленных изготовителем в эксплуатационной документации.

Стояночная тормозная система считается работоспособной в том случае, если при приведении ее в действие достигается:

для АТС с технически допустимой максимальной массой:

- или значение удельной тормозной силы не менее 0,16;

- или неподвижное состояние АТС на опорной поверхности с уклоном (16 ± 1)%;

для АТС в снаряженном состоянии:

- или расчетная удельная тормозная сила, равная меньшему из двух значений: 0,15 отношения технически допустимой максимальной массы к массе АТС при проверке или 0,6 отношения снаряженной массы, приходящейся на ось (оси), на которые воздействует стояночная тормозная система, к снаряженной массе;

- или неподвижное состояние АТС на поверхности с уклоном (23 ± 1)% для АТС категорий М_1 - М_3 и (31 ± 1)% для категорий N_1 - N_3.

Усилие, прикладываемое к органу управления стояночной тормозной системы для приведения ее в действие, не должно превышать:

- в случае ручного органа управления:

392 Н - для АТС категории М_1;

589 Н - для АТС остальных категорий.

- в случае ножного органа управления:

490 Н - для АТС категории М_1;

688 Н - для АТС остальных категорий.

Не допускаются:

• - подтекания тормозной жидкости, нарушения герметичности трубопроводов или соединений в гидравлическом тормозном приводе;
• - перегибы, видимые места перетирания;
• - коррозия, грозящая потерей герметичности или разрушением;
• - механические повреждения тормозных трубопроводов;
• - наличие деталей с трещинами или остаточной деформацией в тормозном приводе.

Действие рабочей и запасной тормозных систем должно обеспечивать плавное, адекватное уменьшение или увеличение тормозных сил (замедление АТС) при уменьшении или увеличении, соответственно, усилия воздействия на орган управления тормозной системы.

Установочные параметры регулятора тормозных сил (давление на контрольном выводе, усилие натяжения или удлинение пружины при приложении усилия, зазор и т. п.) для АТС с технически допустимой максимальной массой и массой в снаряженном состоянии должны соответствовать значениям, указанным в установленной на АТС табличке изготовителя, или в эксплуатационной документации, или в руководстве по ремонту АТС.

АТС, оборудованные антиблокировочными тормозными системами (АБС), при торможениях в снаряженном состоянии с начальной скоростью не менее 40 км/ч должны двигаться в пределах коридора движения прямолинейно без заноса, а их колеса не должны оставлять следов юза на дорожном покрытии до момента отключения АБС при достижении скорости движения, соответствующей порогу отключения АБС (не более 15 км/ч). Функционирование сигнализаторов АБС должно соответствовать ее исправному состоянию.

Тормозные стенды – это решение в диагностике тормозных систем автомобиля. Прецизионные тензометрические датчики обеспечивают высокую точность измерений веса и тормозных сил при тестировании легковых и грузовых автомобилей. Технология обеспечивает десятилетнюю эксплуатацию тормозных стендов без потери необходимого сцепления. Дистанционное управление тормозными стендами при помощи радио пульта не требует прицеливания, как пульты на инфракрасных лучах, и повышает удобство и безопасность при управлении стендом из кабины проверяемого автомобиля. Широкий диапазон рабочих температур стендов от -30°C до +50°С позволяет использовать стенды в неотапливаемых помещениях или в составе контернейных мобильных станций диагностики.

Функциональные возможности разрабатываемого тормозного стенда:

• - измерение  и  расчет  параметров тормозных  систем  по ГОСТ Р 51709 – 2001: тормозные силы колес, удельная тормозная сила и осевая нагрузка колес в процессе торможения, неравномерность тормозных сил, время срабатывания тормозной системы, усилие на педали тормоза и рычаге стояночной системы;
• - вывод на экран монитора и информационное табло результатов измерений и графической интерпретации, указаний оператору и водителю на светофоре;
• - распечатка протокола измерений и графиков изменения тормозных сил в реальном масштабе времени.

 Возможна также работа в составе линий технического контроля с автоматической передачей данных в диагностическую карту автомобиля.

Кроме того, предложенная мною компоновка тормозного стенда позволяет производить диагностику тормозной системы автомобиля гораздо быстрее за счет того, что обе оси проверяются одновременно. На проектируемом стенде стало возможным диагностировать тормозные системы автомобилей с постоянным полным приводом, управляемым электроникой без вмешательства в систему распределения крутящих моментов по осям и колесам.

Система может фиксировать разность тормозных усилий не только между колесами одной оси, но и между передней и задней осью одновременно. Что касается возможности смещения заднего корпуса относительно переднего, то становится возможным диагностировать транспортные средства с различной колесной базой, а диапазон межосевого расстояния 2400 ÷ 3600 позволяет производить проверку тормозных систем практически любого существующего на сегодняшний день автомобиля.

3.1. Подбор электродвигателя; расчет параметров основных привода

3.1.1. Подбор электродвигателя 

Мощность, потребляемая исполнительным механизмом:

Требуемая мощность привода: 

Общий  КПД привода:

где:    – КПД червячной передачи:                              

 – КПД одной пары подшипников качения:          

Потерями мощности в муфте пренебрегаем.

По требуемой мощности выбираем по ГОСТ 19523–81 асинхронный электродвигатель 4А160S8, мощностью , с синхронной частотой вращения вала , коэффициентом скольжения    и значением отношения величин пускового и номинального вращающих моментов . 

3.1.2. Передаточное отношение привода 

Общее передаточное отношение:

3.1.3. Частота вращения валов

3.1.4. Мощности на валах

3.1.5. Крутящие моменты, передаваемые валами

3.2. Расчет передачи червячной 

3.2.1. Подбор материала и расчет напряжений допускаемых 

         Для червяка: Сталь 45 с объемной закалкой;

         Материал для зубчатого венца червячного колеса выбирается исходя из скорости скольжения:

Учитывая, что прочность зуба червячного колеса существенно ниже прочности витка червяка, расчет допускаемых напряжений ведется для материала венца червячного колеса.

3.2.2. Допускаемые напряжения контактные

где:    – коэффициент, учитывающий твердость поверхности витка червяка, ;

          – коэффициент, учитывающий интенсивность износа материала;

          – коэффициент долговечности;

          – предел прочности;

         Коэффициент, учитывающий интенсивность износа материала:

         Коэффициент долговечности:

где:    – эквивалентное число циклов контактных напряжений для зуба колеса.

где:    – коэффициент эквивалентности, определяемый в зависимости от типового режима нагружения;                                             [13]

          – суммарное число циклов нагружения за весь срок службы передачи.

где:    – частота вращения колеса мин^-1;

          – суммарное время работы передачи в часах;

Здесь:          – коэффициент использования передачи в течение года;

                    – коэффициент использования передачи в течение суток;

                    – срок службы передачи в годах;

                    – относительная продолжительность включения;

         Итак, допускаемые контактные напряжения:

         3.2.3. Допускаемые напряжения изгиба 

         Допускаемые напряжения изгиба определяются в зависимости от механических характеристик материала венца червячного колеса и характера нагрузки.

         Для нереверсивных передач:

где:    и  – механические характеристики материала зуба червячного колеса;

          – коэффициент долговечности при изгибе.

где:    – эквивалентное число циклов напряжений изгиба для зуба колеса:

где:    – коэффициент эквивалентности                                      [13]

         Таким образом, допускаемые напряжения изгиба:

3.3. Расчет проектный передачи 

         Межосевое расстояние:

где:    – крутящий момент на колесе;

          – коэффициент нагрузки:

Здесь           – коэффициент концентрации нагрузки,

                   – динамический коэффициент,

Принимаем ближайшее стандартное значение

         Число заходов червяка                                                            [13] 

         Число зубьев колеса  

         Предварительно определим модуль 

         Принимаем стандартное значение модуля  

         Коэффициент диаметра червяка  

         Округляем до ближайшего стандартного значения           

         Коэффициент смещения  

         Угол подъема витка червяка 

делительный:  

начальный: 

         Размеры червяка: 

         Делительный диаметр: ;

         Начальный диаметр: ;

         Диаметр вершин витков: ;

         Диаметр впадин витков:

         Длина нарезанной части червяка: 

         Для шлифуемого червяка уточненное значение   :

         Полученное значение округлим до ближайшего из ряда Ra40. Окончательно примем                                                          [8] 

         Размеры червячного колеса: 

         Делительный диаметр:

         Диаметр вершин зубьев: 

         Диаметр впадин:

         Ширина венца колеса:  

         По ГОСТ 6636-69

3.4. Расчет проверочный передачи        

         3.4.1. Определение на прочность контактную 

         Скорость скольжения в зацеплении:  

         Коэффициент нагрузки  

         Коэффициент концентрации нагрузки  

где:    – коэффициент деформации червяка;                               [13]

          – отношение средневзвешенного момента к максимальному моменту;                                                                                           [13]

         Условие контактной прочности имеет вид:

         Контактные напряжения:

         3.4.2. КПД передачи

где:  – приведенный угол трения                                               [13] 

         3.4.3. Силы в зацеплении 

         Окружная сила на колесе равна осевой силе на червяке: 

         Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе: 

         Радиальные силы на червяке и червячном колесе:

где  – угол профиля в осевом сечении червяка.

         3.4.4. Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба 

         Условие прочности при изгибе:

где  – коэффициент формы зуба колеса, определяемый в зависимости от эквивалентного числа зубьев:

         Условие прочности при изгибе:

3.5. Расчет валов и подбор подшипников      

         3.5.1. Расчет валов и подбор подшипников   

Где Т – момент, передаваемый валами.

Полученные значения округленные до стандартных из ряда Ra40 по ГОСТ 6636-69:

         Полученное  значение dв1 совпадает с диаметром вала электродвигателя  d_в.дв.

         3.5.2. Компоновка эскизная

         3.5.3. Определение шпонок 

         Шпонка под червячным колесом.

 (под ступицей червячного колеса)

         Проверка шпонки на смятие:

Проверка пройдена.

         Шпонка левой муфты. 

 (под ступицей червячного колеса)

         Проверка шпонки на смятие:

         Шпонка правой муфты.

Из стандартного ряда                                                                 [15]

Проверка пройдена. 

         3.5.4. Определение подшипников

         Предварительно выбранные подшипники по диаметру вала: 

Вал 1:

Шарикоподшипник радиальный однорядный 

305:  d = 25 мм, С=65,8 кН

         D = 62 мм, С₀ = 22,4 кН

         B = 27 мм, r = 3 мм                                                                             [15] 

Вал 2: 

Шарикоподшипник радиальный однорядный 

312:  d = 60 мм, С=92,3 кН

         D = 130 мм, С₀ = 56 кН

         B = 33 мм, r = 3,5 мм                                                                          [15]

         Осевые силы в подшипниках, возникающие от действия сил радиальных отсутствуют, так как подшипники радиальные шариковые однорядные

         Эквивалентная динамическая нагрузка

где:   F_r и F_a – радиальные и осевые силы, действующие на подшипник;

         x и Y – коэффициенты радиальной и осевой сил;

         V – коэффициент, учитывающий, которое из колец подшипника вращается;

         K_д – динамический коэффициент;

         K_т – температурный коэффициент;

         V = 1, так как вращается внутреннее кольцо; 

         K_т = 1, так как рабочая температура подшипника менее 1000°С; 

         K_д = 1,8                                                                                               [15] 

         x = 1, так как в подшипниках A, B, C, D осевые силы отсутствуют; 

         Y = 0;

         Долговечность выбранных подшипников:

где:   n – частота вращения вала (об/мин);

         C и P – динамическая грузоподъемность и эквивалентная динамическая нагрузка;

         K = 3, так как подшипники шариковые радиальные однорядные; 

         Подшипник 305 (вал 1):

         Все подшипники имеют ресурс, больший, чем ресурс редуктора. 

         3.5.5. Расчет проверочный валов 

         Проверка на усталостную прочность вала 1:

где: S_σ и S_τ – коэффициенты запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям.

где:   σ_-1 и τ_-1 – предел выносливости по нормальным и касательным напряжениям при симметричном цикле перемен напряжений; 

         σ_-1 и τ_-1 – амплитудные значения нормальных и касательных напряжений за цикл; 

         K_σ и K_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений; 

         ε_σ и ε_τ – масштабные коэффициенты; 

         β – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости; 

         Ψ_σ и Ψ_τ – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла;

         σ_в – предел прочности;

Материал – сталь 45Х ГОСТ 1050 – 88.

Вал прошел проверку на усталостную прочность. 

         Так как S > 2,5, проверка вала на жесткость не требуется.

         Проверка на усталостную прочность вала 2: 

где: S_σ и S_τ – коэффициенты запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям.

где:   σ_-1 и τ_-1 – предел выносливости по нормальным и касательным напряжениям при симметричном цикле перемен напряжений; 

         σ_-1 и τ_-1 – амплитудные значения нормальных и касательных напряжений за цикл; 

         K_σ и K_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений; 

         ε_σ и ε_τ – масштабные коэффициенты; 

         β – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости;

         Ψ_σ и Ψ_τ – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла;

         σ_в – предел прочности;

Материал – сталь 40Х ГОСТ 1050 – 88.

Вал прошел проверку на усталостную прочность. 

         Так как S > 2,5, проверка вала на жесткость не требуется.

3.6. Определение передачи цепной 

         Исходные данные:

Цепь нормальной серии (ПР), смазка периодическая.

 (горизонтальная передача)

Режим средний равновероятный 

         3.6.1. Определение параметров основных передачи

         Фактическое передаточное отношение передачи

         Шаг цепи из условия прочности шарнира

где:    – полезное окружное усилие;

          – коэффициент эксплуатации;

          – площадь проекции опорной поверхности шарнира;

Где:    – служебный коэффициент;

          – вращающий момент на ведущей звездочке;

          – коэффициент, учитывающий снижение несущей способности цепи, вследстви действия центробежных сил;

          – коэффициент, учитывающий межосевое расстояние цепи;

          – коэффициент, учитывающий число зубьев ведомой звездочки.

где  – межосевое расстояние, выраженное в шагах цепи.

где:    – эксплуатационный коэффициент;

          и  – коэффициенты типа цепи;

          – коэффициент, учитывающий способ смазки;

          – коэффициент, учитывающий число рядов цепи;

          – число рядов цепи.

где:    – коэффициент, учитывающий распределение ветвей цепи в пространстве;

          – температурный коэффициент;

          – динамический коэффициент.

         Для цепи ПР:

         Принимаем стандартное значение   

         Площадь опорной поверхности

 – масса одного погонного метра цепи                                 [14]

         Скорость цепи

         Определение базового давления в шарнире цепи:

где  – относительное увеличение шага цепи

         Допускаемое давление в шарнире цепи:  

где  – коэффициент, учитывающий способ смазки

         Уточняем значение шага цепи:

         Полученное значение больше предыдущего, поэтому принимаем шаг цепи 15,875 мм. 

         Число звеньев цепи:

         Полученное значение округляем до ближайшего целого четного

         Межосевое расстояние:

         Диаметры делительных окружностей звездочек:

         3.6.2. Расчет проверочный передачи 

Проверка цепи по максимальной частоте вращения ведущей звездочки

где:    – энергия удара шарнира цепи о зуб звездочки;

          – коэффициент скорости удара шарнира цепи о зуб звездочки.

где  для всех типов роликовых цепей, кроме длиннозвенных.

         Проверку по максимальной частоте вращения ведущей звездочки передача прошла.

Проверка цепи на статическую прочность

где:    – разрушающая нагрузка;

          – полезная окружная сила;

          – динамический коэффициент;

          – сила провисания цепи;

          – сила дополнительного натяжения цепи от действия центробежных сил; 

          – допускаемый коэффициент запаса.

где  – коэффициент провисания

Для горизонтальных цепей

         Допускаемый коэффициент запаса:

         Условие  соблюдено.

Проверка цепи на усталостную прочность 

         Коэффициент запаса на усталостную прочность 

где:    – коэффициент режима;

          – коэффициент, учитывающий снижение прочности цепи при циклических напряжениях.

где:    – базовое число циклов нагружения;

          – суммарное число циклов нагружения:

здесь:         L_E – эквивалентный ресурс цепной передачи;

                   V – скорость цепи;

                   L – длина цепи.

         Цепная передача проверку на усталостную прочность прошла.

3.7. Определение вала привода корпуса         заднего

Проверка на усталостную прочность вала:

где: S_σ и S_τ – коэффициенты запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям.

где:   σ_-1 и τ_-1 – предел выносливости по нормальным и касательным напряжениям при симметричном цикле перемен напряжений; 

         σ_-1 и τ_-1 – амплитудные значения нормальных и касательных напряжений за цикл; 

         K_σ и K_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений; 

         ε_σ и ε_τ – масштабные коэффициенты; 

         β – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости; 

         Ψ_σ и Ψ_τ – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла;

         σ_в – предел прочности;

Материал – сталь 45Х ГОСТ 1050 – 88.

Вал прошел проверку на усталостную прочность.

Так как S > 2,5, проверка вала на жесткость не требуется. 

4.1 Анализ исходных данных.

Наиболее  ответственные  поверхности  детали . (эскиз см. ниже):

4, 15 – под подшипник; 7, 11 – участки под манжеты; 14 – под ступицу червячного колеса. Данные поверхности изготовлены по 6 квалитету с шероховатостью R_a=0,8 мкм. 6 квалитет достигается окончательным шлифованием с достижением  R_a=3,2-0,2 мкм. Шлифование производится на кругло-шлифовальном станке методом врезания. Остальные поверхности обрабатываются по 10-14 квалитету.

4.2 Выбор заготовки и метода её получения.

Для изготовления вала использовалась Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 с последующей термообработкой  твч  до50…63 HRC. Исходным материалом служит круглый прокат повышенной точности Ø=95 мм, длиной 395 мм.

4.3 Эскиз детали

4.4 Разработка плана операций (маршрута обработки)

Таблица. 4.1

Операции	База	Обрабат. поверхность	Станок
005 Токарная черновая Черновое точение  подрезание торца  сверление центровочного отверстия	1, 13	5, 7, 14, 15, 16 17 17	1К-62
010 Токарная черновая Черновое точение  подрезание торца  сверление центровочного отверстия	14, 17	3, 4, 11, 12, 13 1 1	1К-62
015 Токарная чистовая Чистовое точение Подрезание фаски	1, 17	7, 14, 15, 16 9	1К-62
020 Токарная чистовая Чистовое точение Подрезание фаски	17, 1	3, 4, 11 10	1К-62
025 Фрезерная Фрезеровать шпоночные пазы	1, 3, 16	2, 5, 8	6Н-11
030 Термическая обработка Закалка твч на глубину 0,5 мм		4, 7, 11, 14, 15
035 Шлифовальная Черновое и чистовое шлифование	1, 17	4, 7, 11, 14, 15	3В161

Операционные эскизы и маршрутная карта представлены в приложении.

4.5 Расчёт припусков на обработку

Поверхность 13 вал Æ92h6

Заготовка кв. 17                                                                                      Æ95

Черновое точение кв. 12                                             1,5 мм.                Æ92

Поверхность 14 вал Æ72n6

Заготовка кв. 12                                                                                      Æ92

Черновое точение кв. 12                                             9,5 мм.                Æ73

Чистовое точение кв. 8                                                         0,2 мм.                Æ72,5

Черновое шлифование кв.7                                        0,05 мм.              Æ72,1

Чистовое шлифование кв. 6                                       0,05мм.               Æ72

Поверхность 6, 12 вал Æ64s6

Заготовка кв. 12                                                                                      Æ73

Черновое точение кв. 12                                             4,5 мм.                Æ64

Поверхность 4, 15 вал Æ60n6

Заготовка кв. 12                                                                                      Æ64

Черновое точение кв. 12                                             1,5 мм.                Æ61

Чистовое точение кв. 8                                                         0,2 мм.                Æ60,5

Черновое шлифование кв.7                                        0,05 мм.              Æ60,1

Чистовое шлифование кв. 6                                       0,05мм.               Æ60

Поверхность 7, 11 вал Æ55n6

Заготовка кв. 12                                                                                      Æ61

Черновое точение кв. 12                                             2,5 мм.                Æ56

Чистовое точение кв. 8                                                         0,2 мм.                Æ55,5

Черновое шлифование кв.7                                        0,05 мм.              Æ55,1

Чистовое шлифование кв. 6                                       0,05мм.               Æ55

Поверхность 3, 16 вал Æ40p6

Заготовка кв. 12                                                                                      Æ56

Черновое точение кв. 12                                             7,5 мм.                Æ41

Чистовое точение кв. 8                                                         0,5 мм.                Æ40

4.6. Оборудование для обработки детали

         Обработку детали проводим на следующих станках:

         Станок токарно-винторезный 1К-62: операции 005 – 020;

         Станок горизонтально-фрезерный 6Н-11: операция 025;

Техническая характеристика:

• – рабочая поверхность стола: 400×1600 мм×мм
• – наибольшее перемещение стола:
• - продольное 100 мм
• - поперечное 300 мм
• - вертикальное 420 мм
• – перемещение гильзы со шпинделем: 80 мм
• – число скоростей шпинделя: 18
• – частота вращения шпинделя: 31,5-1600 об/мин
• – число подач стола: 18
• – подача стола:
• - продольная и поперечная: 25-1250 мм/мин
• - вертикальная: 8,3-416,6 мм/мин
• – скорость быстрого перемещения стола:
• - продольного и поперечного: 3000 мм/мин 
• - вертикального: 1000 мм/мин
• – мощность электродвигателя привода: 11 кВт
• – габаритные размеры:
• - длина: 2560 мм
• - ширина: 2260 мм
• - высота: 2120 мм
• – масса (без выносного оборудования) 4200 кг.

         Полуавтомат шлифовальный 3В161: операция 035.

5.1. Охрана труда при проектировании машин и механизмов 

Охрана труда включает правовые, санитарно-гигиенические и технологические мероприятия, направленные на обеспечение трудящимся здоровых и безопасных условий труда. Основной составной частью охраны труда является трудовое законодательство, техника безопасности, противопожарная профилактика, мероприятия, обеспечивающие безопасность здоровья и работоспособность человека, механизация и автоматизация тяжёлых, трудоёмких и вредных производств, разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов, а так же создание новых конструкций машин и механизмов. Всё это немыслимо без знаний техники безопасности, производственной санитарии и противопожарной безопасности. При проектировании и эксплуатации технологического оборудования, необходимо учитывать применение устройств, исключающих возможность контакта человека с опасной зоной (защитные ограждения, кожухи). Органы управления должны быть легкодоступными, надежными и хорошо различимыми.

5.2. Электробезопасность 

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока. Проходя через организм, ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие. Основными мерами при защите от поражения электрическим током является обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, электрическое разделение цепей. Устранение опасности при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования достигается снижением напряжения и применением многослойной изоляции.

5.3. Механические опасности и защита от них 

Одна из важных задач, стоящих перед конструкторами – сделать технику безопасной для человека. При эксплуатации такой техники должны исключаться возможности травмирования или отрицательного влияния на здоровье человека. Создание безопасной техники в России предусматривается государственными законами. Согласно этим законам ни один образец новой машины не может быть передан в производство, если он не отвечает требованиям безопасности.

Общие требования предусматривают следующие положения:

• - движущиеся и вращающиеся части машины (передачи, валы и т.п.) должны быть встроены в конструкцию или закрыты кожухами, обеспечивающими безопасность персонала, но не затрудняющих обслуживания данного оборудования;
• - элементы конструкции не должны иметь острые кромки и углы, что исключает возможность случайного повреждения и травмирования обслуживающего персонала;
• - трубопроводы должны быть расположены так, чтобы исключалась возможность их случайного повреждения, вызывающего опасность для персонала и окружающей среды.

5.4. Шум, вибрация и защита от них 

Шум и вибрация неблагоприятно воздействуют на человека. Количество ошибок, совершаемое утомлённым рабочим из-за сильного шума, увеличивается, что может привести к нежелательным последствиям (выход оборудования из строя или травмирование рабочего). Воздействие вибраций не только ухудшает самочувствие, но и часто приводит к тяжёлым профессиональным заболеваниям –виброболезни.

Уровень шума транспортных средств различных категорий регламентируется государственным стандартом. Согласно ему допустимый уровень шума должен находиться в пределах 78-88 дБ. Дополнительными критериями для нормирования шума транспортных средств служит их максимальная масса и мощность двигателя.

Большое внимание  уделяется шуму, производимому шинами. Поэтому материал покрытия барабанов тормозного стенда выбирается таким образом, чтобы обеспечить не только достаточные характеристики сцепления с колесом, но и низкий уровень шума.

5.5. Вентиляция и защита от пыли

Пыль, попадая в организм человека, главным образом через дыхательные пути, кожу, оказывает токсичное воздействие на организм. Кроме того, крупные частицы пыли могут оказывать вредное влияние на отдельные детали и узлы, особенно работающие в смазке. При попадании в смазку частицы пыли задерживаются там, и вызывают повышенный абразивный  износ и, как следствие, выход из строя как отдельных деталей, так и целых узлов. Для устранения вредного воздействия пыли на работу механизмов применяют пыльники, грязеотражатели  и защитные чехлы различного вида. Поэтому существует необходимость периодической проверки деталей, защищающих узлы стенда от воздействия пыли. Они не должны иметь трещин, разрывов или других явных повреждений, а при наличии таковых должны быть своевременно заменены.

Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха. Вентиляция достигается удалением загрязнённого и подачей свежего воздуха. Для эффективной работы системы вентиляции важно, чтобы ещё на стадии проектирования были выполнены следующие технические и санитарно-гигиенические нормы:

• - количество приточного воздуха должно соответствовать количеству удаляемого, разница между ними должна быть минимальной;
• - приточные и вытяжные системы должны быть правильно размещены;
• - система вентиляции не должна создавать шум превышающий предельно допустимый уровень;
• - система вентиляции должна быть электро- и пожаробезопасной, проста обслуживании, эффективна и надёжна в эксплуатации.

5.6. Освещённость

Естественное и искусственное освещение в цехе должно соответствовать требованиям СНиП 23-05-95. Естественное освещение в цехе будет осуществляться через остекление наружных стен, светоаэрационные фонари. Для улучшения условий естественного освещения помещения и техническое оборудование окрашивается в светлые тона, повышающие освещённость рабочих мест за счёт отраженного света. Очистка стенового остекления и фонарей производится не реже четырех раз в год.

Искусственное освещение в любую рабочую смену должно быть таким, чтобы можно было выполнять технологические операции и наладку оборудования без производственных дефектов и травматизма, чтобы исключалось чрезмерное утомление  работающего в результате зрительного напряжения.

Рассматриваемый цех технического обслуживания и ремонта подвижного состава в зависимости от характеристики зрительной работы в соответствии с СНиП 23-05-95 относится к IV разряду работы средней точности. Единица измерения освещённости – люкс (лк) - световой поток. Он показывает мощность оптического излучения. Люкс или лк - освещённость в точке поверхности. 1 люкс - освещённость, создаваемая световым потоком 1 лк, равномерно распределённой по поверхности площадью 1 кв.м. Нормы освещённости рабочей поверхности в цехе составляет 50 лк, на участке технического контроля – 750 лк.

В цехе для искусственного освещения используются лампы накаливания. Нормированная минимальная освещённость согласно СНиП 23-05-95  составляет:

• - в зоне работы оборудования - 50 лк;
• - в бытовых помещениях, раздевалках, туалетах - 20 лк;
• - в конторских кабинетах, рабочих комнатах - 300 лк;
• - в проектируемых и конструкторских бюро - 500 лк.

Фактические показатели, выявленные в ходе проверки санитарного состояния помещений:

• - в зоне работы оборудования – 75 лк;
• - в бытовых помещениях, раздевалках, туалетах – 30 лк;
• - в конторских кабинетах, рабочих комнатах – 320 лк;
• - в проектируемых и конструкторских бюро – 550 лк.

Вывод: по фактическим данным освещённость различных участков цеха находится в пределах санитарных норм.

В цехе предусмотрено дежурное освещение, включающееся автоматически при отключении рабочего освещения. Светильники стационарного местного освещения питаются электрическим током напряжением не более 36 В. Напряжение для светильников переносного освещения не более 12 В

Для безопасного обслуживания светильников применяются приспособления (лестницы, стремянки).

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, дежурное, аварийное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта. Дежурное освещение включается во внерабочее время.

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещённости в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.

Расчёт искусственного освещения ведётся согласно СНиП 23-05-95.

Необходимо определить световой поток лампы, обеспечивающей необходимую освещённость.

Расчёт светового потока одной лампы определяем по формуле:

где  Е_н – нормированная освещённость, выбираем согласно СНиП 23-05-95

Е_н = 75 лк;

S – площадь освещаемого помещения, м²; S₃ = 7290 м²;

Z – коэффициент минимальной освещённости, принимаем 1,2;

k – коэффициент запаса содержании пыли, дыма и копоти,

принимаем 1,5;

N – число светильников, шт;

h – коэффициент использования светового потока, определяемый

по таблицам с учётом индекса помещения i и коэффициента

отражения от потолка и стен.

Определяем индекс помещения по формуле:    

где  А – ширина пролёта, м;

В – длина пролёта, м;

Н – высота пролёта, м;

R_h –  высота рабочей поверхности от пола, м;

Н_с – высота свеса светильников, м.

Определяем индекс помещения для первого пролёта:

С учётом коэффициента отражения света от потолка 0,5, коэффициента отражения от стен 0,3, принимаем коэффициент использования светового потока для первого и третьего пролёта  h = 0,31.

С учётом нормированного расстояния между светильниками в пролёте L = 3 метра.

1. Светильники размещаем в 250/3 = 90 рядов,  по 30/3 = 9 светильников, общее число N_p = 810.

2. Необходимый световой поток лампы определяем по формуле (5.1):

Ф_р = 3919 лм.

Выбираем светильник  типа РСП 05-125-022.

Лампу ДРЛ - 125 со световым потоком 6200 лм.

Вывод: для соблюдения заданной нормативной освещённости необходимо применение 810 ламп ДРЛ-125, расположенных в 90 рядов по 9 штук.

Показатели освещённости соответствуют нормативным значениям. Дополнительные усовершенствования не требуются.

5.7. Пожарная безопасность. 

В местах, предназначенных для стояния, хранения и обслуживания автомобилей запрещается курение, работы с переносными сварочными аппаратами, паяльными лампами, оставлять открытыми горловины топливных баков, хранение горючих жидкостей, загромождать ворота, двери, проезды к противопожарному инвентарю и водоисточникам, устанавливать автомобили в количестве превышающем норму. Использованный обтирочный материал следует собирать в специальные металлические ящики. Запрещается открывать пробки топливных и масленых баков ударами металлических предметов, а также работать в пропитанной топливом одежде.

5.8. Вывод 

В рамках раздела «Безопасность жизнедеятельности» согласно проведённого анализа можно сделать следующие выводы:

1. Рассмотренное рабочее место соответствует правилам охраны труда. Фактические величины показателей микроклимата удовлетворяют санитарным нормам. Освещённость различных участков цеха находится в пределах санитарных норм. Благодаря применению различных защитных мер уровень шума и вибрации, согласно исследованиям, находится в допустимых пределах. Благодаря применению различных защитных мероприятий и соблюдению установленных условий эксплуатации электробезопасность сводит к минимуму возможность поражения электрическим током. Применение специальных средств защиты не требуется.

2.Целью данного дипломного проекта является разработка тормозного стенда для автомобилей с колесной формулой 4Х4 с возможностью изменения колесной базы. По сравнению с имеющимися аналогами разрабатываемая конструкция имеет большую защищенность от вращающихся деталей, а также повышенную электрозащищенность за счет укладки электропроводки по донной части каркаса стенда в изоляционный кабель-канал.

6.1 Расчёт себестоимости изготовления проектируемой конструкции

Себестоимость – это текущие затраты предприятия на производство и реализацию продукции, выраженные в стоимостной форме. В настоящем разделе приведен расчет себестоимости проектируемой конструкции тормозного стенда, а также сравнение полученных данных с имеющимся аналогом. Определение себестоимости проводим по статьям калькуляции:

• Сырьё и материалы;
• Возвратные отходы (вычитаются);
• Комплектующие и полуфабрикаты, приобретенные со стороны;
• Топливо и электроэнергия;
• Основная заработная плата основных производственных рабочих;
• Дополнительная зарплата основных производственных рабочих;
• Отчисления на социальное страхование;
• Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО);

Пункты 1-8 дают технологическую себестоимость;

• Общепроизводственные расходы;

Пункты 1-9 дают цеховую себестоимость;

• Общехозяйственные расходы;

Пункты 1-10 дают производственную себестоимость;

• Внепроизводственные расходы.

Пункты 1-11 дают полную себестоимость.

Расчёт статьи затрат «Сырьё и материалы» производим по формуле:

где  Ц_М – оптовая цена материала, руб.;

Q_M – норма расхода материала (кг, м);

k_ТЗР = 6% – коэффициент транспортно-заготовительных расходов.

Результаты расчёта приводим в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Расчёт затрат на сырьё и материалы

№	Наименование материала	Единица измере-ния	Норма расхода	Средняя цена за единицу измерения, руб.	Сумма, руб.
1	2	3	4	5	6
1	Лист стальной	М2	20	622	12440
2	Уголок равнополочный 50*3,5	П.м.	13,2	78	1030
3	Уголок равнополочный 100*6,5	П.м.	15,2	232	3525
4	Электроды	кг	15	100	1500
5	Труба Д240	П.м.	6,5	1236	8035
Всего материалов					26530
Транспортно-заготовительные расходы					1590
Итого					28120

Расчёт статьи затрат  «Возвратные отходы» производим по формуле:

где  k_ВО = 3% – коэффициент возвратных отходов.

Расчёт статьи затрат «Комплектующие и полуфабрикаты, приобретённые со стороны» производим по формуле:

где  Ц_i – оптовая цена покупных изделий и полуфабрикатов, руб.;

n_i – количество покупных изделий и полуфабрикатов i-гo вида, шт.

Результаты расчёта по проектируемому стенду приводим в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Расчёт затрат на покупные изделия

№	Наименование покупных изделий	Количество	Цена за 1 шт., руб.	Сумма, руб.
1	2	3	4	5
1	Муфта	7	1800	12600
2	Подшипник	20	340	6800
3	Винтовой вал	1	13200	13200
4	Редуктор червячный	2	6000	12000
5	Редуктор цилиндрический	1	4800	4800
6	электромотор	3	14400	43200
7	датчик	16	200	3200
Всего покупных изделий и полуфабрикатов				95800
Транспортно-заготовительные расходы				5748
Итого				101548

Статью «Топливо и электроэнергия» при расчёте не учитываем.

Расчёт статьи «Основная заработная плата основных производственных рабочих» производим по формуле:

где  З_Т – тарифная заработная плата, руб.;

С_Ч – часовая тарифная ставка, руб.;

Т – трудоёмкость выполнения операции, ч;

k_ПД = 24,1% – коэффициент премиальных доплат.

Результаты расчёта приводим в таблице 6.3.

Таблица 6.3 Расчёт заработной платы основных производственных рабочих

№	Виды работ	Трудо-ёмкость операции, ч.	Средняя часовая заработная плата, руб.	Заработная плата, руб.
1	2	3	4	5
1	Изготовление рамы	16	62	992
2	Изготовление опор	10	56	560
3	Сварочные работы	12	69	828
4	Окраска	2	62	124
5	Сборочно-монтажные работы	10	50	500
Итого		50		3004
Премиальные доплаты				723,96
Основная заработная плата				3727,96

Расчёт статьи «Дополнительная заработная плата основных производственных рабочих» производим по формуле:

где  k_ДЗП  = 12% – коэффициент отчислении на дополнительную зарплату.

Расчёт статьи «Отчисления на социальное страхование» производим по формуле по формуле:

где  k_С = 27,8% – норма отчислений на соцстрахование.

Расчёт статьи «РСЭО» производим по формуле:

где  k_РСЭО = 352,54% – коэффициент расходов на СЭО.

Технологическую себестоимость, определяющую расходы технологического процесса на производство единицы продукции, рассчитываем по формуле:

С_технол = 28120-796+101548+3727,96+447,36+1160,74+

+13142,56 = 147350,62 руб.

Расчёт статьи «Общепроизводственные расходы» производим по формуле:

где  k_ОПР = 255% – коэффициент  общепроизводственных расходов.

Цеховая себестоимость, определяющая затраты цеха на производство единицы продукции, рассчитываем по формуле:

С_цех = 147350,62 + 9506,31 = 156856,93 руб.

Расчёт статьи «Общехозяйственные расходы» производим по формуле:

где  k_ОХР = 30% – коэффициент общехозяйственных расходов.

В том числе, одним из пунктов общехозяйственных расходов являются затраты на проектирование, расчёт которых приводим в таблице 6.4.

Таблица 6.4 Расчёт затрат на проектирование

№	Виды работ	Затраты на проектиро-вание, ч.	Средняя часовая заработная плата, руб.	Заработная плата, руб.
1	2	3	4	5
1	Эскизный проект	80	75	6000
2	Технический проект	150	50	7500
3	Разработка технической документации	200	75	15000
4	Отладка опытного образца	100	75	7500
5	Испытания на надёжность	150	62,5	9375
6	Эксплуатационные испытания	300	62,5	18750
7	Корректировка технической документации	100	72,5	7250
Итого		1480		71375

Затраты на проектирование, отнесённые на себестоимость единицы продукции определяем по формуле:

где  З_ПРсумм – суммарные затраты на проектирование;

В_пр = 200 шт. – проектируемый выпуск стендов.

З_ПР = 71375/100 = 713,75 руб.

Таким образом, в сумму общехозяйственных расходов уже включена величина затрат на проектирование, отнесённых на себестоимость единицы продукции (713,75 рублей).

Производственную себестоимость, определяющую затраты предприятия на производство единицы продукции, рассчитываем по формуле:

С_пр = 156856,93 + 5061,16 = 161918,09 руб.

Расчёт статьи «Внепроизводственные расходы» ведём по формуле:

Р_вн = 161918,09   0,1 = 16191,81 руб.

где  k_внепр = 10% – коэффициент внепроизводственных расходов.

Полную себестоимость рассчитываем по формуле:

С_полн = 161918,09 + 16191,81 = 178109,90 руб.

Сравнительную калькуляцию изготовления базовой и проектируемой продукции на основе исходных данных и выполненного расчёта оформляем в виде таблицы 6.5. Из таблицы видно, что себестоимость проектируемого стенда повышается примерно на 30000 рублей. Планируемое повышение цены стенда 200000 рублей (цена базового варианта – 500000 рублей, цена проектируемого – 700000 рублей).

Так как дополнительные капиталовложения для изготовления стенда не требуются, то при плановом выпуске 100 стендов в первый год прибыль предприятия составит:

П = (200000-30000)*100=17000000 руб.

Сравнительная калькуляция                     Таблица 6.5

№	Статьи затрат	Обозна-чение	Базовый вариант		Проектируемый вариант
			Сумма, руб.	%	Сумма, руб.	%
1	2	3	4	5	6	7
1	Сырьё и материалы	М	28120	15,8	28120	15,8
2	Возвратные отходы	ВО	796	0,45	796	0,45
3	Покупные изделия и полуфабрикаты	ПИ	93280	40,2	101548	57,01
4	Топливо и электроэнергия	ТЭ	не учитывались
5	Зарплата основная	ЗО	3727,96	2,09	3727,96	2,09
6	Зарплата дополнительная	ЗД	447,36	0,25	447,36	0,25
7	Отчисления на соцстрахование	ОС	1160,74	0,65	1160,74	0,65
8	РСЭО	РСЭО	13142,6	7,38	13142,6	7,38
9	Технологическая себестоимость	Стехнол	139083	71,12	147350,6	82,73
10	Общепроизводственные расходы	РОПР	9506,31	5,34	9506,31	5,34
11	Цеховая себестоимость	Сцех	129576	69,78	156856,9	88,07
12	Общехозяйственные расходы	РОХР	5061,16	2,84	5061,16	2,84
13	Производственная себестоимость	Спр	134638	71,19	161918,1	90,91
14	Внепроизводственные расходы	РВН	13463,8	7,12	16191,81	9,09
15	Полная себестоимость	Сполн	148100	83,15	178109,9	100

         Заключение

         В ходе выполнения дипломного проекта была разработана конструкция тормозного стенда для автомобилей с колесной формулой 4×4. Спроектированный стенд позволяет производить диагностику рабочей и стояночной тормозных систем автомобилей с постоянным полным приводом, управляемым электроникой. Конструктивное исполнение стенда таково, что позволяет произвести проверку состояния тормозной системы автомобилей с колесной базой от 2400 мм до 3600 мм, независимо от их марки и модели.

         Разработанная схема позволяет получить  ряд  преимуществ по сравнению с уже имеющимися на сегодняшний день аналогами:

•          - возможность одновременно снимать показания тормозных усилий со всех колес автомобиля;
•          - возможность получить полную картину разности тормозных усилий и времени срабатывания тормозных механизмов по каждому колесу;
•          - возможность производить диагностику тормозных систем практически любого автомобиля, имеющегося на сегодняшний день в мире;
•          - возможность производить диагностику без вмешательства в электронную систему управления тормозными механизмами и систему распределения крутящих моментов по осям и колесам автомобиля.

         Также немаловажным фактом является сравнительно недорогое производство разработанного мною стенда и более высокая прибыль от его продажи относительно иностранных аналогов.

         Таким образом, данная конструкция оказывается выгодной как производителю из-за более высокой цены стенда, так и потребителю вследствие универсальности и больших возможностей не только для автопредприятия, но и для станций технического обслуживания и государственного технического осмотра автотранспорта.