Малотонажный тягач

Факультет ____”ДИЗАЙН”____

Кафедра _”Промисловий дизайн”

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до дипломної  роботи

на здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня “Бакалавр”

За темою «Малотонажный тягач»

ВВЕДЕНИЕ

Принятая  недавно концепция развития автомобильной  промышленности Украины на ближайшие  восемь лет — всего лишь концепция, которая пока не подтверждена программой конкретных действий. Поэтому, несмотря на благоприятные в целом перспективы  развития автомобильного рынка страны, украинские автозаводы по-прежнему находятся  на распутье. Объемы производства растут не у всех, требуются большие инвестиции в разработку новых моделей и  покупку современных технологий. А то, что в прошлом году нашим автозаводам удалось сделать чуть больше 200 тысяч машин, являются слабым утешением: около 65% всех автомобилей собрано простейшим методом крупноузловой сборки, а сами машины — в большинстве своем, недорогие корейские и российские модели.

Что касается отрасли спецтранспорта, тут ситуация еще хуже, потребителю проще и  выгодней купить европейскую технику, которая будет соответствовать его требованиям и капиталовложению. Украинская промышленность специализированного транспорта ориентирована в основном на сельхоз деятельность, а такое специальное оборудование как тягачи для авиапортов (которые производились в СССР) не актуально для экономического роста частных владельцев заводов [19].

Отсюда  вытекает проблематика предпроектной  ситуации. Отечественных аналогов нет, а зарубежные - это чаще всего  представители восточного (Япония, Китай) и западноевропейского (Германия, Австрия, Чехия) автопрома [18].

Данный  проект разрабатывался на основе преодических изданий, технических справочников, специализированной литературы, Интернета.

Данный  проект является актуальным, потому как  в процессе исследования аналогов было выявлено, что существующие на рынке  электрические тягачи не отвечают требованиям  потребителя т. к. не выполняют поставленных задач и не соответствуют тем характеристикам, которые были поставлены в проектном задании. Существующие на рынке тягачи очень дороги как сами по себе, так и в эксплуатации, а для современных Украинских аэропортов это важный критерий выбора.

Исходя  из этого целью проекта  является разработка трех опорного электрического тягача с платформой, обладающей хорошими эргономическими качествами, легкостью в эксплуатации, высоким уровнем информативности и последующим внедрением её в производство.

Задачей является разработка высококачественного  объекта с высокими эксплуатационными, эстетическими, техническими и эргономическими  характеристиками.

Метод решения  поставленных задач – дизайн.

1 ПРЕДПРОЕКТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Обзор информации по теме «Малотоннажный тягач»

Украинское  автомобилестроение в течение 40 лет  существовало в тени проблем российской автомобильной промышленности, затем  прошло вместе с экономикой страны через все этапы кризиса, через  все проводившиеся над промышленностью  рыночные эксперименты, но все-таки сумело, в основном, сохранить свой потенциал.

Автомобильная промышленность Украины  может производить все типы транспортных средств: легковые автомобили ("АвтоЗАЗ"), грузовики, спецавтомобили, военную  автомобильную технику ("АвтоКрАЗ"), городские и магистральные автобусы ("Лаз"), автомобили повышенной проходимости ("Луаз"), мотоциклы («КМЗ»).

Украинские  предприятия производили почти  полную номенклатуру материалов и комплектующих  для автомобилей: Белоцерковский и  Днепропетровский шинные заводы, днепропетровский завод "Иста" по производству аккумуляторов, Каменец-Подольский завод по производству жгутов проводов и коммутационного  оборудования, Херсонский электромашиностроительный  завод, выпускающий стартеры и генераторы, Кременчугский колесный завод и  многие другие [17].

Уже после развала СССР освоено  производство радиаторов и систем охлаждения для автомобилей в Луганске, электрооборудования  в Херсоне и Киеве, датчиков и  реле в Ильичевске и Симферополе  и других автомобильных компонентов, ранее не выпускавшихся в Украине.

Что касается отечественного авторынка, то он потенциально весьма велик: в  Украине низкий уровень обеспеченности населения автомобилями, а существующий объем продаж не обеспечивает даже простое воспроизведение парка. По уровню обеспеченности населения  автомобилями (120 автомобилей на 1000 чел.) Украина стоит ниже многих восточноевропейских стран и значительно отстает от стран Запада, где этот показатель составляет 400 – 500 автомобилей на 1000 чел.

Имея огромную базу автомобильной  и смежных с ней отраслей промышленности, необходимо было по-государственному распорядиться собственным достоянием. Однако утвержденная еще в 1993 году Государственная  программа развития автомобилестроения в Украине по многим причинам не получила динамичного развития.

В 1996 году была принята Концепция промышленной политики Украины, согласно которой  автомобилестроение Украины реформировалось  как составная часть промышленности. Реализация этой концепции позволила  приостановить падение объемов  промышленного производства, стабилизировать  работу предприятий и в 2000 г. достичь  возрастания объемов производства на 12,9% по сравнению с предыдущим годом [16].

В 2001 году утверждена новая Концепция промышленной политики, в которую заложены механизмы, стимулирующие привлечение инвестиций в промышленное производство и, как  следствие, позволяющие развить  его на качественно более высоком  уровне.

На основе этой Концепции Кабинет  Министров Украины в июне 2001 года одобрил Концепцию регулирования  рынка автомобилей и развития автомобилестроительной промышленности на период до 2005 года. Ее разработчики ставили перед собой цель объединить работу отечественных проектных  и научно-исследовательских институтов с деятельностью промышленных предприятий  Украины, и при этом стимулировать  в автомобилестроительной отрасли  действие современных рыночных механизмов, а также изменить ситуацию на нашем  автомобильном рынке.

Украинский  авторынок развивается весьма динамично. Ежегодный его прирост составляет в среднем 40%. Так, если в 2002 г. в стране было реализовано 107 тыс. новых легковушек, а в 2003-м — 154 тыс., то по итогам 2004 г. — на уровне 212 тыс. Характеризуя национальный авторынок, следует сказать, что находится он еще в стадии своего становления. Речь идет о формировании сервисной и информационной инфраструктуры, недостаточно зрелой правовой базе и степени насыщения.

1. 2 Сбор и анализ аналогов  малотоннажных тягачей

В первую очередь, перед тем, как  приступить к непосредственной работе над дизай-предложением, был проведен ряд маркетинговых исследований, а именно сбор аналогов, технический  анализ проектируемого объекта с  целью определения параметров, которые  являются желаемыми для потенциальных  потребителей, выделение важных и  несущественных аспектов для данного  объекта, сбор маркетинговой информации во вторичных изданиях.

Для наиболее эффективного отбора аналогов необходимо определить ряд критериев, по которым их структурировать и впоследствии исследовать.

Критерии  отбора аналогов:

• По типам конструкций
• По использованным материалам
• По принципу питания
• По принципу трансформации
• По принципу формообразования
• По уровню функциональной насыщенности
• По соответствию поставленным задачам и назначениям

По этим критериям, в процессе предпректного  исследования, были отобраны аналоги, которые впоследствии организовались в такие группы как: электромобили с четырьмя опорами; электромобили с тремя опорами; дизельные тягачи; многофункциональные тягачи; павильонные тягачи. Но при анализе аналогов также было выявлено, что по принципам формообразования все они очень похожи между собой, поэтому было принято решение поиска образа из другой отрасли промышленности, для создания абсолютно нового образа тягача. Таким образом, стал мопед Vespa.

Тягач —  самоходная безрельсовая наземная транспортная машина, предназначенная для буксировки прицепов и полуприцепов, несамоходных машин (строительных, сельскохозяйственных), грузов на санях и волокушах, а  также для буксировки неисправных  самоходных машин (автомобилей, танков и проч.) и самолетов в аэропортах [18].

Ручные гидравлические тележки (hand pallet trucks)

Являются  классическим и наиболее распространенным видом, как этого типа оборудования, так и всей погрузочной складской техники в целом. Их используют как основное средство при работах с небольшой интенсивностью или на коротких расстояниях транспортировки. При высоте подъема груза 190...205 мм длина вил на разных моделях варьируется от 600 до 1800 мм, но стандартным размером считается 1150 мм. Существуют модели тележек с высоким подъемом - до 900 мм (ножничного типа), они предназначены в большей степени для вспомогательных работ, чем для обычной транспортировки (Дополнение1). Тележки разных моделей имеют свои особенности исполнения - по комплектации (колеса, гидравлические узлы), материалу (стальные с покраской, оцинкованные, из нержавеющей стали). Кроме того, встречаются специальные конструкции - например, устройство, облегчающее усилие при начале движения тележки (такие модели выпускает фирма ВТ), или варианты со встроенными весами [18].

Электрические самоходные транспортировщики  паллет с платформой для оператора 

Отличаются  от рассмотренных выше моделей усиленной  конструкцией и, как правило, более  мощной АКБ (24 В, 200...600 Ач). Оператор управляет  машиной, стоя на платформе; при необходимости  платформа убирается, и оператор идет  за машиной. Такие модели обычно используются, когда нужно выполнить маневры в стесненных условиях. Грузоподъемность устройств 2,0...3,0 т, высота подъема вил 200 мм, скорость передвижения 8... 12 км/ч. Производительность их на 20...30% больше за счет увеличенной по сравнению с машиной без платформы скорости. Как правило, транспортировщик оборудован защитными боковыми поручнями для безопасности оператора и используется при очень высокой интенсивности работы или при увеличенных дистанциях транспортировки - свыше 30 м (Дополнение1).

Транспортировщики паллет с кабиной для стоящего/сидящего оператора -наиболее производительные машины с увеличенной скоростью  подъема и передвижения и мощной АКБ (24 В, 250...750 А-ч). Обычно они оснащены электросервоприводом руля и возможностью настройки рабочего места оператора. Грузоподъемность устройств 2,0...3,0 т, высота подъема вил 200 мм, скорость передвижения 8... 12 км/ч. Транспортировщики отличаются улучшенной эргономикой рабочего места  и обеспечивают эффективную работу в многосменном режиме; используются при расстояниях транспортировки  свыше 50 м и часто оснащены длинными вилами для одновременной перевозки  двух паллет. Встречаются машины, специально адаптированные для конкретных производственных процессов [18].

Электрические погрузчики

Излишне говорить о важном значении автопогрузчиков в современной  транспортировке грузов. По мере развития промышленности их диапазон применения расширяется, например, в областях изготовления, транспорта, складов, а также пищевых  продуктов, замораживания, холодильных  складов, электроснабжения, атомной  энергии и в других областях.

По мере расширения рабочего диапазона, постепенно усиливаются требования к улучшению рабочих условий, например по отношению, к шумам, вибрациям, выхлопным газам, запаху, взрывчатым газовым парам, применению сверхнизкой температуры и другим, не только с точки зрения безопасности и гигиены труда, но и с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. Однако все больше и больше увеличиваются требования к экономии энергии и природных ресурсов. В связи с этим важной задачей стало решение проблемы "Как сократить расходы и издержки транспортировки".

В ответ на это, в последнее время  увеличивается интерес к автопогрузчикам  аккумуляторного типа (далее их называют аккумуляторными автопогрузчиками), а количество их применения имеет  тенденцию к увеличению по сравнению  с бензиновыми и дизельными автопогрузчиками. Аккумуляторные автопогрузчики особенно обладают преимуществами с точки  зрения экономичности, рабочих условий, безопасности и гигиены труда, а  также и с других точек зрения.

Объекты данной группы отвечают всем поставленным задачам и целям проекта, но при анализе формообразования была выявлена проблема, заключающаяся в однообразности формы. Это говорит о том, что при проектировании данного рода техники автопризводители делают упор не на эстетические качества объекта, а на его эксплуатационные характеристики. Отсюда следует вывод, что при проектировании необходимо ставить этот фактор на первое место. Но так как данный объект разрабатывается в целях поддержки отечественного производителя, необходимо наделить его отличительной чертой посредством оригинального формообразования (Дополнение1).

Дизельные тягачи

Выхлопные газы бензинового автопогрузчика включают в себя углекислый газ СО2, угарный газ СО, углеводород НС, оксид азота -NO2, оксид-серы SO4 и другие вредные газы. В особенности вреден угарный газ и может оказать  неблагоприятное влияние на человека, а в зависимости от концентрации он может привести к смерти.

В случае, когда бензиновый автопогрузчик  используется в помещении, например, на складе, выхлопные газы и запах  накапливаются в помещении и  воздух загрязняется. Поэтому в случае, когда автопогрузчик данного  типа используется внутри помещения, по Правилам безопасности и гигиены. Часть 3 Правила гигиены требуют производить  периодическую вентиляцию. Кроме  того, выпуском газа поднимается пыль, что может привести к загрязнению  окружающей среды.

По анализу выхлопных газов  дизельного двигателя, известен тот  факт, что среди 1000 л газа содержится, как правило, 0,2-0,3 л угарного газа (анализ, проведенный в научно-исследовательском  институте по труду). Следовательно, если четырехтактный дизельный двигатель  с рабочим объемом 3000 см³ работает со скоростью 1500 об/мин, объем выхлопных газов, 4500 л, и в нем 0,9-1,35 л угарного газа. В течение одного часа он выпускается в объеме 54 - 81 л, и в течение 8ч, - 430 - 650 л. Если это происходит в помещении, то предполагается, что концентрация достигает довольно высокой степени.

В формообразовании данной группы также как и в  первом случае прослеживается однообразность формы у разных производителей.

Мопед Vespa

Vespa — культовый итальянский мотороллер. Первая Vespa появилась в 1946 году. Была спроектирована авиационным инженером Коррадино Де Асканио по заказу Энрике Пьяджио (Piaggio). Машина была спроектирована с чистого листа без оглядки на традиционные мотоциклы. В основе стояли иные, авиационные, принципы. А именно: совмещение функций и отказ от всего лишнего. Характерная особенность этой модели — безрамная конструкция.

"Веспа" - простое по строению транспортное  средство. Корпус скутера является рамой, изготовленный из спрессованного металла. Скутер включает в себя хорошо сбалансированную конструкцию при определенном весе. В этом заключается одно из отличий от мотоциклов, которые изготовлены из спаянных между собой рам, сваренных из металла в виде труб. Двигатель по стандарту устанавливается в задней части скутера (за исключением некоторых новых моделей, где двигатель находится спереди) под или за водительским сидением. Он скрыт в внутри корпуса скутера. У большинства скутеров двигатели сосредоточены в задней части для более простой связи с задней осью, т.к. на большинстве скутерах задний привод. Это освобождает от лишних ремней, цепей т.д., что делает скутер в целом намного проще. На первых "Веспах" использовались двухтактные двигатели, но на сегодняшний день почти все скутеры оснащены четырехтактными двигателями, что делает их менее требовательными к топливу.

В отличии  от других двухколесных транспортных средств, водитель скутера сидит  как бы на уютной табуретке, ноги которого непосредственно перед водителем, защищенные передней панелью от дорожной грязи. Это дает возможность управлению скутером женщинам, носящих платья или юбки (на момент проектирования "Веспы" - это был одним из важных моментов). Свободное место  спереди также используется для  перевозки грузов (Дополнение 3).

Частью  дизайна оригинальной "Веспы" была цель создать скутер удобный  в использовании - сзади крепилось  запасное колесо. Но на большинстве  современных скутерах нет запасного  колеса. Большинство из них проектируются  таким образом, что колесо крепится к раме только с одной стороны  как у автомобиля, в отличии  от мотоциклов, где колесо находится между двумя держателями вилки, что усложняет замену колеса. По стандарту на скутерах установлены 8-12 дюймовые колеса (Дополнение 3).

Vespa - это  не просто скутер. Это одна  из величайших икон итальянского  стиля и элегантности. И 17 миллионов  выпущенных скутеров сделали  эту марку всемирно известной.  К тому же, Vespa - не просто феномен  коммерческого успеха, этот скутер  сыграл значительную социальную роль. В годы "Dolce Vita" слово "Vespa" стало синонимом слова "скутер", журналисты иностранных изданий описывали Италию как "страну Vespa", к тому же, значительную роль, которую играла Vespa в итальянском обществе, отражают десятки фильмов, в которых появляется этот знаменитый скутер. Особенно поражает способность Vespa продолжать существовать от поколения к поколению, едва меняя свой внешний облик. Первый скутер Vespa пропагандировал мобильность для каждого. Затем он стал двухколесником периода экономического бума. Во времена 60-х и 70-х годов он стал символом революционных идей того времени. Рекламные кампании, такие, как "He Who Vespas, eats the apple", а также фильмы, например, Quadrophenia, символизируют целые эпохи нашей истории. За более, чем пятьдесят лет Vespa очаровала миллионы людей и дала миру незаменимый символ итальянского стиля и средство личного транспорта, которое стало синонимом свободы [21].

Выводом к данному разделу может служить  решение кардинальной смены образа тягача с использованием формообразования другого вида транспорта. Таким прототипом формы стал мопед ВЕСПА.

1. 3 Питание транспорта

Никель-железные аккумуляторы (ТНЖ) и аккумуляторные батареи выпускются в виде призматической формы. Конструктивно аккумулятор состоит из блока разноименных электродов (оксидно-никелевого и железного), разделенных сепараторами. Одноименные электроды прочно связаны между собой механическим соединением токоведущих ушек срез болтовое соединение или приваркой загнутых ушек электродов к токоведущему мосту. Каждый мост снабжен общим борном, который через крышку аккумулятора выводится наружу и служит для соединения аккумуляторов в последовательную или параллельную цепь при помощи металлических токоведущих планок (перемычке). Блок электродов помещен в бак с крышкой и перед проверкой или эксплуатацией заливается натриевой или калиевой щелочью. В крышке аккумулятора имеется вентиляционная клапанная пробка, которая служит для заливки электролита, доливки воды и выпуска газов, образующихся в процессе электрохимических реакций в аккумуляторе. В связи с тем, что на заряженном железном электроде постоянно идет процесс саморазряда с выделением водорода, а в процессе заряда практически с самого начала выделяется водород, герметизация никель-железного аккумулятора невозможна. Поэтому никель-железный аккумулятор может эксплуатироваться только с клапанной пробкой, особенно в режиме с глубиной разряда 100% при циклировании заряд-разряд [14].

Номинальное напряжение никель-железного  аккумулятора независимо от назначения равно 1.2В. Номинальная емкость в  ампер-часах - это емкость аккумулятора (батареи), полученная при его разряде  током, составлящими 0.2 от номинальной  емкости до напряжения не ниже 1.0В.

Общие технические условия для  никель-железных аккумуляторов отражены в ГОСТ 26500-85 "Аккумуляторы щелочные никель-железные тяговые. Общие технические  условия", который распространяется на аккумуляторы емкостью свыше 150 А*ч, предназначенные для питания электродвигателей рудничных электровозов и машин напольного безрельсового электрифицированного транспорта в условиях эксплуатации групп М26 и М28 по ГОСТ 17516-72 на высоте над уровнем моря до 2000м. Обозначения и габариты даны в ГОСТ 26992-86.

Свинцовые панцирные тяговые аккумуляторные батареи предназначены для комплектации электропогрузчиков и машин напольного транспорта болгарского и отечественного производства.

Свинцовые панцирные тяговые аккумуляторные батареи марки "А" изготовлены по стандарту DIN из комплектующих ведущих европейских производителей и являются аналогом аккумуляторных батарей "ENERGIA", "ISKRA", "ELECTROHIT", "UNION", TAB. Аккумуляторные батареи марки "А" выпускаются с 1996 г (Дополнение 4).

Конструкция: Аккумуляторы соединяются  гибкими медными обрезиненными  перемычками с использованием болтов из нержавеющей стали, вкручивающимися  внутрь борна. Сверху узел закрывается  пластмассовой крышкой. Аккумуляторная батарея поставляется в металлическом  коробе с кислотостойким покрытием [14].

Технические и эксплуатационные характеристики.

• Ресурс работы аккумуляторов составляет не менее 1500 циклов заряд-разряд.
• Использование гибких обрезиненных перемычек упрощает замену аккумуляторов в случае необходимости и исключает возможность поломки жестких перемычек от вибрации при эксплуатации электропогрузочной техники на неровных покрытиях.
• Конструкция борна аккумулятора и перемычек исключает контакт места соединения "перемычка - борн" с электролитом.
• Покрытие короба обладает высокой стойкостью к воздействию агрессивной окружающей среды.
• Контроль каждого этапа изготовления аккумуляторов сводит процент отказов аккумуляторов к минимуму.

При использовании импульсного регулятора напряжения постоянного тока (ирн) радикально улучшаются условия работы механических узлов ходовой части, поскольку ИРН всегда обеспечивает плавный бесступенчатый набор скорости ходового двигателя, что полностью исключает ударные нагрузки на механические узлы. Кроме того, ИРН обеспечивает возможность реверсирования направления движения «на ходу», то есть когда, например, при движении вперед водитель включает задний ход, предварительно не затормозив электропогрузчик. Необходимо отметить, что такое реверсирование движения на электропогрузчиках со штатным реостатно-контактным оборудованием приводит к аварийному повреждению ходового механизма и поэтому запрещено. На электротранспорте с ИРН при включении реверса он принудительно останавливается и только после остановки начинает движение в противоположном направлении. При переоборудовании погрузчика остается единственный штатный электромеханический контактор - контактор силового двигателя, что необходимо по требованиям безопасной эксплуатации электротранспорта. Но в электротранспорте, оборудованном ИРН, замыкание-размыкание этого контактора происходит при отсутствии тока в цепи. Это увеличивает ресурс работы контактора более чем в 10 раз, так как исключено появление в нем электрической дуги. По этой же причине увеличивается более чем в два раза ресурс коллекторно-щеточного узла ходового двигателя.

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) - тип электрического аккумулятора, широко распространённый в современной бытовой электронной технике. В настоящее время это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты. Более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора называется литий-полимерным аккумулятором. Первый литий-ионный аккумулятор разработала корпорация Sony в 1991 году(Дополнение 4).

Характеристики

• Энергетическая плотность: 110 … 160 Вт*ч/кг
• Внутреннее сопротивление: 150 … 250 мОм (для батареи 7,2 В)
• Число циклов заряд/разряд до потери 20% ёмкости: 500—1000
• Время быстрого заряда: 2-4 часа
• Допустимый перезаряд: очень низкий
• Саморазряд при комнатной температуре: 10% в месяц
• Напряжение в элементе: 4,0 В
• Ток нагрузки относительно ёмкости (С):

— пиковый: больше 2С

— наиболее приемлемый: до 1С

• Диапазон рабочих температур: −20— +60C
• обслуживание: не регламентируется [14]

Устройство

В начале в качестве отрицательных  пластин применялся кокс (продукт  переработки угля), в дальнейшем применяется графит. В качестве положительных  пластин применяют оксиды лития  с кобальтом или марганцем. Литий-кобальтовые  пластины служат дольше, а литий-марганцевые  значительно дешевле.

При заряде литий-ионных аккумуляторов  протекают следующие реакции:

на положительных пластинах: LiCoO₂ → Li_1-xCoO₂ + xLi⁺ + xe^-

на отрицательных пластинах: С + xLi⁺ + xe^- → CLi_x

При разряде протекают обратные реакции.

Преимущество

• Высокая энергетическая плотность.
• Низкий саморазряд.
• Отсутствует эффект памяти.
• Простота обслуживания.

Недостатки

Li-ion аккумуляторы могут быть  опасны при разрушении корпуса  аккумулятора, и при неаккуратном  обращении могут иметь более  короткий жизненный цикл в  сравнении с другими типами  аккумуляторов. Глубокий разряд полностью выводит из строя литий-ионный аккумулятор. Попытки заряда таких аккумуляторов могут повлечь за собой взрыв. Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 40%-ом заряде от ёмкости аккумулятора. Кроме того, Li-ion аккумулятор подвержен старению, даже если он не используется: уже через два года аккумулятор теряет большую часть своей ёмкости (Дополнение 4).