Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Автосервис с участком ремонта ходовой части автомобиля. 2

5. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1. Расчет подвески

5.1.1. Назначение, требования к конструкции, классификация.

Подвеска осуществляет упругое соединение рамы или кузова с мостами (колесами) автомобиля, воспринимая вертикальные усилия и обеспечивая необходимую плавность хода. Кроме того, она служит для восприятия продольных и поперечных усилий, а также реактивных моментов и состоит из упругих элементов, направляющих устройств и амортизаторов. Упругие элементы смягчают динамические нагрузки, воспринимают и передают на раму нормальные силы, действующие от дороги, обеспечивают плавность хода автомобиля. Для получения хорошей плавности хода собственная частота колебаний подрессорной массы автомобиля на подвеске во всем диапазоне эксплуатационных нагрузок должна быть малой:

легковые автомобили: 50¸70 кол /мин (0,8¸1,2 Гц);
грузовые автомобили: 70¸100 кол/мин (1,2¸1,9 Гц).

Это соответствует уровню биения человеческого пульса при быстрой ходьбе.

Направляющее устройство воспринимает действующие на колеса продольные и поперечные (боковые) силы и их моменты. Кинематика направляющего устройства определяет характер перемещения колес относительно рамы и оказывает влияние на устойчивость и поворачиваемость автомобиля.

Амортизаторы гасят колебания подрессорных и неподрессорных масс. В некоторых подвесках усиливаются стабилизаторы бокового крена, которые уменьшают поперечные наклоны кузова при повороте автомобиля.

Требования, предъявляемые к подвескам, следующие:

обеспечить оптимальные характеристики упругих элементов, направляющих устройств, амортизаторов и стабилизаторов;
оптимальная собственная частота колебаний кузова, определяемая величиной статического прогиба fст, который, в свою очередь, определяет плавность хода при движении по дорогам с ровной и твердой поверхностью;
достаточный динамический фактор fд, исключающий удары в ограничители прогиба. Этот параметр определяет предельную скорость движения автомобиля по неровным дорогам без ударов в ограничитель;
наиболее рациональные конструктивные формы и размеры всех узлов и деталей подвески, достаточная прочность, надежность и долговечность деталей и других элементов подвески;
обеспечение быстрого затухания колебаний кузова и колес;
противодействие кренам при повороте, “клевкам” при торможении и “приседаниям” при разгоне автомобиля;
постоянство колеи и углов установки шкворней управляемых колес соответствие кинематики перемещения колес кинематике привода рулевого управления, исключающее колебания управляемых колес;
снижение массы неподрессорных частей автомобиля и приспособленности колес к неровностям пути при переезде через препятствия.

Классификация подвесок:

По типу упругого элемента:

металлические (листовые рессоры, спиральные пружины, торсионы);

пневматические (резино-кордные баллоны, диафрагменные, комбинированные);
гидравлические (без противодавления, с противодавлением) ;
резиновые элементы (работающие на сжатие, работающие на кручение).

По схеме управляющего устройства:

зависимые с неразрезным мостом (автономные, балансирные для подрессоривания 2-х близко расположенных мостов);
независимые с разрезанным мостом (с перемещением колеса в продольной плоскости, с перемещением колеса в поперечной плоскости, свечная, с вертикальным перемещением колеса).

По способу гашения колебаний:

гидравлические амортизаторы (рычажные, телескопические);
механическое трение (трение в упругом элементе и направляющем устройстве). Для получения мягкой подвески нужно, чтобы потери на трение не превышали 5%. Повышенная плавность приводит к ухудшению кинематики перемещения колес, ухудшению устойчивости и увеличения бокового крена колес.

По способу передачи сил и моментов колес:

рессорная, штанговая, рычажная.

По наличию шкворня:

шкворневая, бесшкворневая.

5.1.2. Упругая характеристика подвески

5.1.2.1. Основные параметры подвески

Качество подвески определяется с помощью упругой характеристики, представляющей собой зависимость вертикальной нагрузки на колесо (G) от деформации (прогиба f) подвески, измеряемой непосредственно над осью колеса. Параметрами характеризующими упругие свойства подвески, являются:

статический прогиб fст;
динамический ход (прогиб) fД (fд^в и fд^н - до верхнего и нижнего ограничителей хода);
коэффициент динамичности КД;
жесткость подвески Ср;
силы трения 2F.

На рис. 5.1. показана примерная характеристика подвески.

Кривые нагрузки и разгрузки не совпадают из-за трения в подвеске. За характеристику подвески условно принимают среднюю линию между кривыми сжатия и растяжения (отбоя).

Статический прогиб – это прогиб под действием статической нагрузки, приходящейся на колесо:

где n– собственная частота колебаний кузова, кол/мин.

Желательно, чтобы эффективный статический прогиб соответствовал следующим данным:

для легковых автомобилей – 150¸300 мм;

для автобусов – 100¸200 мм;

для грузовых автомобилей – 80¸140 мм.

Для обеспечения надлежащей плавности хода желательно также, чтобы отношение статических прогибов задней и передней подвесок fз/fп находилось в следующих пределах:

легковые автомобили – 0,8¸0,9;

грузовые автомобили и автобусы – 1,0¸1,2.

Жесткость подвески равна тангенсу угла наклона касательной к средней линии характеристики подвески:

При статической нагрузке : Cp=Gст/fст, Н/мм

Полные динамические ходы отбоя fд^в и fд^н,а также прогибы f’ox и f”ox, при которых вступают в работу ограничители хода, показаны на рис. 5.1.

Динамический прогиб подвески fд определяет динамическую емкость подвески (заштрихованная площадь на рис. 5.1). Чем выше динамическая емкость подвески, тем меньше вероятность ударов в ограничитель при движении автомобиля по неровной дороге. Динамический прогиб fд (включая прогиб резинового буфера) зависит от упругой характеристики подвески и от статического прогиба fст. Динамические прогибы сжатия fд можно принять в

следующих пределах:

для легковых автомобилей fд^в=fд=(0,5¸0,6) fст;
для грузовых автомобилей fд^в=fд=fст;
для автобусов fд^в=fд=(0,7¸0,8) fст.

Динамические качества подвески оценивает коэффициент динамичности КД по формуле:

Упругая характеристика подвески.

рис. 5.1

При движении по неровным дорогам с увеличением амплитуды колебаний подвески ее жесткость должна увеличиваться. При малых значениях КД наблюдаются частые удары в ограничитель и подвеска «пробивается».

Оптимальное значение КД равно 2,5¸3. Упругую характеристику подвески желательно иметь нелинейную, что достигается применением дополнительных, упругих элементов, резиновых буферов и другими методами.

5.1.2.2.Упругая характеристика с двумя упругими элементами.

Построение упругой характеристики с 2-мя упругими элементами (рессорой и буфером) производим в следующей последовательности (рис. 6.2):

находим точку А по координатам fст и G2а, предварительно определив fст по формуле (2.1), а G2а–найдя полную массу автомобиля, приходящуюся на расчетную рессору автомобиля, и жесткость на этом участке будет равна:

по найденному значению fст в зависимости от типа автомобиля и рекомендаций, приведенных выше, определяем fд=fст fд=81мм;
жесткость подвески сохраняется постоянной и равной Cp1 до нагрузки G”=1,4G2a, т.е. до вступления в работу буфера (ограничителя хода). Тогда прогиб подвески на участке от G2a до G”составит:

а прогиб при работе ограничителя хода:

по координатам G”и fox строим точку В;
задаваясь значением коэффициента динамичности КД=2,5¸3, найдем Gmax=kД*G2a и жесткость подвески с ограничителем хода (буфером) Cp2 по формулам:

наибольшее перемещение колеса из нижнего крайнего положения колеса вверх до упора найдем по формуле:

по координатам Gmax и fmax строим точку С.

Упругая характеристика подвески с двумя упругими элементами.

рис. 5.2 .

5.1.3. Нагрузки на упругий элемент и прогиб.

От кинематической схемы подвески зависит компоновка автомобиля, плавность хода, устойчивость и управляемость, масса автомобиля, его надежность и долговечность.

Нагрузка на упругий элемент:

где: Rz-нормальная реакция полнота дороги на колесо, Н;

gk-нагрузка от массы колеса и моста ( неподрессорные массы), Н;

На расчетную рессору ГАЗ-53А приходится неподрессорной массы:1/2 массы переднего моста и масса одного колеса.

gk=1/2*1380+840=1530 Н.

Rz=G2a=9050 Н.

Pp=9050-1530=7520 Н.

Прогиб упругого элемента равен перемещению колес относительно кузова.

fp=fk

Зависимая подвеска.

рис. 5.3.

5.1.4.Упругие элементы подвески и их расчет. Листовые рессоры.

Наибольшее распространение среди упругих элементов имеют листовые рессоры. Их положительными свойствами являются относительно простая технология изготовления, удобство ремонта и возможность выполнять функцию направляющего устройства. Недостаток листовых рессор - высокая металлоемкость и недостаточный срок службы. Величина потенциальной энергии при упругой деформации у рессоры в 2 – 3 раза меньше, чем торсионов и пружин. Однако и пружины, и торсионы требуют рычажного направляющего устройства, что увеличивает вес подвески. Из листовых рессор наиболее распространенными являются:

полуэллиптическая (качающаяся серьга) рис. 5.4.;

рис. 5.4.

кантилеверная (консольная);
четвертная (защемленная).

Наибольшее распространение из них имеет полуэллиптическая рессора, серьга которой имеет наклон около 5°, а при максимальном прогибе до 40°. Листы растягиваются под действием сил S и за счет этого увеличивается жесткость рессоры. В настоящее время применяют рессоры в проушинах которых устанавливают резиновые втулки, что уменьшает скручивающие усилия при перекосе мостов. Отрицательно влияет на работу рессор трение между листами, поэтому их смазывают графитовой смазкой, а для легковых машин применяют неметаллические прокладки. По концам рессорных листов устанавливают вставки из пластмасс или пористой резины (против сухого трения).

Материалом для изготовления рессор служат стали 55ГС, 50С2, 60С2.

Для несимметричной полуэллиптической листовой рессоры прогиб fp под нагрузкой Pp может быть найден по формуле:

где lэ - эффективная длина рессоры, равная lэ= l-lо (l -полная длина, lо -расстояние между стремянками, для ГАЗ-53А lо=100мм);

lэ=1450-100=1350мм

Рр-нагрузка от моста или расчетная нагрузка;

Е=2,15*10⁵Мпа – модуль, продольной упругости;

суммарный момент инерции рессоры в среднем сечении (b и hi -ширина и толщина листов);

δ - коэффициент деформации, учитывает влияние последующих листов на предыдущие, который для рессор равного сопротивления изгибу (идеальная рессора) равен 1,45¸1,50 и для реальных – 1,25¸1,45; δ=1,35

ε - коэффициент асимметрии, равный:

В существующих конструкциях коэффициент асимметрии ε=0,1¸0,3; ε=0,15.

где n–число листов рессоры.

Полученное значение fp должно быть меньше значения fmax (см. упругую характеристику подвески).это условие является обязательным для обеспечения нормальной работы подвески.

Длина рессор принимается в зависимости от базы автомобилей:

l=(0,35¸0,5)Б – для легковых;

l=(0,25¸0,35)Б – для грузовых.

Проверку на прочность проводим по напряжениям изгиба:

где: Pmax=КД*РР;

[σ]=600¸700 ,Мпа

[σи]< [σ]

650Мпа<700Мпа

Жесткость определяем по формуле:

5.1.5. Расчет амортизаторов.

5.1.5.1. Расчет амортизаторов и быстрота затухания колебаний.

Устройство, гасящее колебание в подвеске и называемое амортизатором, совместно с трением в подвеске создаёт силы сопротивления колебаниям автомобиля и переводит механическую энергию колебаний в тепловую. На автомобилях широко применяются гидравлические амортизаторы двухстороннего действия: рычажные и телескопические. Телескопические амортизаторы легче рычажных, имеют более развитую поверхность охлаждения, работают при меньших давлениях (2,5 – 5,0 МПа), технологичнее в производстве. В силу указанных преимуществ они получили широкое распространение на отечественных и зарубежных автомобилях. Основные параметры и размеры телескопических амортизаторов стандартизированы (ГОСТ 11728 – 76).

Быстрота затухания колебаний при работе упругих элементов подвески достигается созданием достаточно большой силы Рс сопротивления колебаниям. Эта сила создается межлистовым трением рессор, трением в шарнирах подвески и в основном сопротивлением амортизаторов. В первом приближении силу Рс можно считать пропорциональной скорости V колебаний кузова относительно колеса:

где: Кэ – эквивалентный коэффициент, оценивающий сопротивление подвески колебаний и в основном зависящий от коэффициента Ка сопротивления амортизатора.

В теории автомобиля оценку затухания колебаний производят по относительному коэффициенту затухания:

где: с=Ро/f - жёсткость подвески, Н/см;

М=Рр/g - подрессорная масса, приходящаяся на колесо (нагрузка на упругий элемент), кг.

У современных автомобилей колебания кузова происходят с затуханием, соответствующим y=0,15¸0,35; y=0,2. Для сохранения заданной степени затухания колебаний в подвеске с уменьшением её жёсткости сопротивление амортизаторов также следует уменьшать.

Преобразуя уравнение (2.16) ,получим формулу для нахождения эквивалентного коэффициента:

где: Рр – вес подрессорной части, приходящейся на колесо в статическом положении, Н;

fст - статический прогиб подвески, см.

При заданном эквивалентном коэффициенте сопротивления колебаниям Кэ коэффициент Ка сопротивления амортизатора зависит от его типа и расположения относительно колеса.

5.1.5.2. Характеристика амортизатора и определение его геометрических параметров.

Характеристика амортизатора называется зависимость его силы сопротивления от скорости движения поршня относительно цилиндра. Она изображается графически в координатах Ра – Vn .Несимметричная характеристика амортизатора с разгрузочными клапанами показана на рис.

Усилия в амортизаторе Ра определяются для телескопического амортизатора, установленного под углом:

Зависимость силы на штоке амортизатора от скорости относительно перемещения штока и цилиндра рассчитывается в общем случае по формулам:

а) На начальном участке:

где: Рн – сила на штоке амортизатора на начальном участке, Н;

Vn – скорость поршня, см/с;

Кан – коэффициент сопротивления амортизатора на начальном участке до открытия клапана, Н с/см;

n – показатель степени, принимаемый при инженерных расчётах n=1.

б) на клапанном участке:

где: Рн – сила сопротивления амортизатора в момент открытия клапана, Н;

Кан – коэффициент сопротивления амортизатора на клапанном участке, Н с/см ;

рис. 5.5.

V¢n – критическая скорость поршня , соответствующая открытию клапана, V¢n=20¸30 см/с; V¢n=30 см/с.

Скорость поршня принимается в расчётах равной 50-60 см/с. При значительной скорости колебаний на ходе сжатия и отбоя открываются разгрузочные клапаны (т. 1 и 2 характеристики амортизатора).

Для двухстороннего амортизатора:

где: d - угол наклона амортизатора, d=40;

Находим силу сопротивления амортизатора в момент открытия клапанов (V¢n=30 м/с и n=1,0):

Принимаем:

Далее найдём Р^сжк и Р^отбк по формулам:

При выборе основных размеров амортизатора пользуются расчётной мощностью Nрасч, соответствующей скорости поршня амортизатора Vn=20¸30 см/с, причём последняя цифра характеризует весьма напряжённый режим. Мощность, поглощаемую амортизатором, можно подсчитать по формуле:

Зная расчётную мощность амортизатора, можно рассчитать работу L, поглощенную амортизатором за время t = 1 час и перешедшую в тепло:

L=Nрасч t , Н м (2.26)

L=81,9*3600=294840 Нм

Из уравнения теплопередачи, ограничивая температуру жидкости внутри амортизатора, можно представить его основные размеры (рис. 5.6.):

где: a – коэффициент теплопередачи, равный 200 кДж/м r кал, (50¸70 ккал/м r с);

F – поверхность наружных стенок амортизатора, м;

tmax – максимальная допустимая температура наружных стенок амортизатора при работе в течение часа, равная 100°С;

tо – температура окружающей среды (берётся обычно to=20°C).

Для телескопического амортизатора площадь наружных стенок амортизатора:

где: Д – наружный диаметр цилиндра;

l – длина резервуара, которая обычно определяется по конструктивным соображениям.

Диаметр рабочего цилиндра амортизатора определяется по формуле:

где: Рам – давление в амортизаторе , равное ( 2,5-5,0 )*10 Па ;

Fвн - площадь по внутреннему диаметру стенки амортизатора , равная:

Fш - площадь в сечении по штоку, равная:

dц и dш -диаметр цилиндра и штока, dш=0,5dц ,м;

В результате преобразований и вычислений найдем:

В результате преобразований получим:

Наружный диаметр амортизаторов:

где: d - толщина стенки, равная 2,55 мм.

Конструктивную длину амортизатора найдем по формуле:

Ход поршня:

Амортизатор и его основные параметры.

рис. 5.6.

6.1.5.3. Расчет амортизатора на прочность.

Запас прочности по напряжениям изгиба: ss=st=1600,0 МПа; smax=700 МПа.

Запас прочности по напряжениям кручения: ts=tt=700 МПа; tmax=50 МПа.

Общий запас прочности:

Полученный общий запас прочности позволяет сделать следующий вывод:

общий запас прочности n>2.0, будет обеспечена прочность амортизатора.

6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Техника безопасности в производственных процессах

В процессе технического обслуживания и ремонта подвижного состава выполняются целый ряд работ, отличающихся сложностью технических операций и многообразием используемого оборудования. Условия безопасности при выполнении всех видов работ обязательно оговорены в описаниях технологического процесса, технологических картах и инструкциях по использованию оборудования. В месте с тем, для всех видов транспорта можно выделить направления работ, близких по содержанию технологических операций и требованиям техники безопасности.

Постановка на техническое обслуживание и ремонт. Техническое обслуживание и ремонт проводится в специально отведенных для этого местах или на специализированных предприятиях (ремонтных заводах). Подвижной состав, направляемый на техническое обслуживание и ремонт, подвергают мойке, очистке от грязи, снега, льда, остатка перевозимых грузов. Автомобили моют и очищают от грязи способом шланговой мойки на открытой территории или механическим способом в помещении, снабженном моечной установкой. Мойка подвижного состава происходит в условиях повышенной влажности, запыленности и загазованности воздуха, присутствия токсичных веществ в стоках. Это требует соблюдения специальных приемов выполнения технологических операций и спецодежды.

Подвижной состав к месту выполнения работ по техническому обслуживанию подается самоходом или посредствам буксировки. Буксировка осуществляется с применением сигналов и команд, указывающих о начале движения, маневрировании и остановки.

Подъем подвижного состава. Для подъема подвижного состава используют подъемники или подъемные сооружения. Работа производится под наблюдением специально уполномоченного лица (инженера, мастера), который следит за соблюдением правил техники безопасности и работой подъемного оборудования. При подъеме транспортного средства нахождении людей в кабине, на крыше, внизу под поднимаемым транспортом не допускаются. Завершение подъема сопровождается фиксированием подъемника в поднятом положении.

Монтаж – демонтаж агрегатов. Наиболее сложной работой является замена силовой установки. Эта работа требует применения грузоподъемных средств. Подъемно – транспортный механизм, оборудованные захватами, должны использоваться во всех случаях для снятия и установки деталей, узлов и агрегатов массой 15 кг и более. Работа проводится обычно бригадой.

В начале подготавливают рабочее место: освобождают его от лишнего оборудования, подводят приспособления под отдельные агрегаты силовой установки и ведут их демонтаж. После частичной разборки и отсоединения всех магистралей готовят корпусные детали к демонтажу с мест их установки. Пользуясь грузоподъемному приспособлению, осуществляют подъем и транспортировку двигателя в ремонт. До начала подъема должна быть осуществлена проверка исправности грузоподъемных средств и приспособлений. В ремонтном цехе работа с двигателем и его узлами ведутся на специальном стенде – кантователе, а детали размещают на стеллажах, верстаках.

После проведения ремонтных работ силовой установки, перед ее пуском и опробованием, необходимо установить на штатные места все ограждения и защитные приспособления, убрав вначале инструменты, обтирочные материалы. Следует убедиться в отсутствии людей в опасных зонах рядом с силовой установкой. Вначале ведется визуальная или ручная проверка отсутствия препятствий движению механизмов, дается сигнал о пуске и осуществляется пуск.

В пунктах технического обслуживания может проводится осмотр и замена ходовых частей подвижного состава. Для этой цели используют смотровые канавы, ширина которых определяется шириной колеи, а глубина – типом подвижного состава. По правилам техники безопасности канавы оборудуют лестницами и ограждают поручнями. В канаве предусматривают местное освещение напряжением 12 или 36 В.

При выполнении работ на вывешенной части транспортного средства подъемными механизмами – домкратами, талями – необходимо поставить упор (башмаки) под не поднимаемые колеса, а затем под вывешенную часть установить опоры – козелки. Поднимать грузы массой более, чем указанно на табличке используемого подъемного механизма, нельзя. Пускать двигатель или же перемещать транспортное средство в вывешенном состоянии запрещается.

Электросварочные и газосварочные работы. При выполнении этих работ возможно действие опасных и вредных факторов, видимое и инфракрасное излучения, ультрафиолетовое, электрический ток, повышенная температура, расплавленный металл и вредные газовые выделения. Яркость световых лучей электрической дуги более чем в 1000 раз превышает допустимую долю для глаз. При несоблюдении мер предосторожности возможны ожоги расплавленным металлом и отравление вдыхаемыми продуктами горения.

В связи с наличием опасности к работам по электро и газосварке
допускаются лица, имеющие специальное квалификационное удостоверение Госгортехнадзора и прошедшие медицинский осмотр. Рабочие места сварщиков должны удовлетворять специальным требованиям. Сварочные работы, как правило, проводят в стационарных условиях в специально устроенных помещениях, обшивка которых выполнена из светонепроницаемых и негорючих материалов.

Сварочные работы внутри емкостей, колодцев, судовых танков, в цистернах могут осуществляться только после оформления наряда-допуска и с соблюдением мер безопасности. Поблизости от сварщика, работающего в закрытом объеме, необходимо присутствие наблюдателя готового к оказанию первой помощи. Места проведения временных сварочных работ определяются письменным разрешением лица, ответственного за пожарную безопасность объекта (начальника цеха). При производстве сварочных работ на открытом воздухе над сварочными постами сооружают навесы из негорючих металлов и устанавливают ограждения.

При газовой сварке во избежание взрыва и пожара баллоны с ацетиленом, сжиженным газом или кислородом должны помещаться раздельно или в металлическом шкафу с перегородками и потом на удалении не менее 5 м от сварочного поста и сильных источников тепла.

При выполнении газосварочных работ могут использоваться переносные или стационарные ацетиленовые газогенераторные установки. Переносные газогенераторы должны располагаться на расстоянии не менее 10 м от газопламенных работ и иметь загрузку карбида кальция не более 10 кг. Запрещается их применение в котельных, на кузнечно-рессорных участках, вблизи воздухозаборников механической вентиляции, в проходах, на лестничных площадках, в неосвещенных местах. Для размещения стационарных ацетиленовых генераторов выбирают помещение исходя из производительности ацетилена; так, при производительности 10 м³/ч минимальный объем помещения должен составлять 60 м³.

Средствами индивидуальной защиты электро и газосварщиков являются щитки, маски, защитные очки, спецодежда, спецобувь, противогазы, респираторы, диэлектрические коврики и спасательные пояса.

Воздействие шума и вибрации

При производстве один из вредных факторов ухудшающий условия труда, является шум, который производится работающим оборудованием.

Шум – звуковые колебания, различные по амплитуде и частоте. Шум воздействует не только на слуховой аппарат, но и может вызвать расстройства сердечно-сосудистой и нервной системы. Также шум является одной из причин быстрого утомления рабочих. Постоянное воздействие шума может вызвать тугоухость. Звук характеризуется частотой, интенсивностью и звуковым давлением. Ухо человека чувствительно к звуковому давлению. За единицу звукового давления принят Паскаль (Па).

Автосервис с участком ремонта ходовой части автомобиля. 2 📙 Дипломная → 🆔 379