Характеристика эксцентрика

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К практическим работам

по дисциплине «Механизация технологических процессов автотранспортных и авторемонтных предприятий» направления 23.03.03 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и

комплексов»

очной и заочной форм обучения

Электронные методические указания

Рекомендовано в качестве электронных методических указаний

учебно-методической комиссией направления 23.03.03 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

Кемерово 2014

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Стенин Д. В. – к. т. н., доцент кафедры эксплуатация автомобилей.

Подгорный А. И. – председатель УМК направления 23.03.03 -

«Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

Андреева Надежда Александровна. Механизация технологических процессов автотранспортных и авторемонтных предприятий: метод. указания к практическим занятиям [Электронный ресурс]: для студентов направления 23.03.03 - «Эксплуатация транспортно-техноло-гических машин и комплексов» очной и заочной форм обучения / сост.: Н. А. Андреева. – Кемерово: ГУ КузГТУ, 2014.

В методических указаниях приведены все сведения, необходимые для выполнения практических работ студентов очной и заочной форм обучения при освоении материала дисциплины «Механизация технологических процессов автотранспортных и авторемонтных предприятий». Приведены методики расчетов моечной струйной установки, винтового и реечного домкратов, задачи по расчету конструкций и усилий зажима приспособлений для обработки и ремонту деталей. Наличие методических указаний позволяет студентам получить необходимый объем знаний по дисциплине.

Ó ГУ КузГТУ

Ó Андреева Н. А.

Содержание

Цель освоения дисциплины................................. 4

План практических занятий................................ 4

Практическое занятие № 1. Расчет струйных моечных

установок ................................................ 5

Практическая работа № 2. Расчет винтового домкрата........

Практическая работа № 3.Расчет реечного домкрата.........

Практическая работа № 4. Расчет механизированного

привода .................................................

Практическая работа № 5. Расчет винтовых зажимов,

резьбовых прихватов ......................................

Практическая работа № 6.Расчет эксцентриковых зажимов.....

Практическая работа № 7. Решение задач по методике расчета

сил зажима ...............................................

Список использованной литературы........................

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины является изучение бакалаврами современных принципов, концепций и направлений в области механизации технологических процессов автотранспортных и авторемонтных предприятий, приобретения знаний и навыков для применения по специальности на практике.

План практических занятий

Неделя семестра	№ Раздела	Наименование работы, тема занятия	Объем в часах
очн.	заоч.
1.3	3.5	1. Расчет струйных моечных установок
	2.5	2. Расчет винтового домкрата
	2.5	3. Расчет реечного домкрата
	3.12	4. Расчет механизированного привода		0,5
	3.8	5. Расчет винтовых зажимов, резьбовых прихватов		1,0
	3.8	6. Расчет эксцентриковых зажимов		1,0
15, 17	3.10 -3.11	7. Решение задач по методике расчета сил зажима		1,5
		Итого

Оформление отчета по практическим работам в соответствии с ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

Контроль – проверка расчетов и оформления расчетно-пояснительной записки.

Практическое занятие № 1 (4 часа)

Цель работы: изучение конструкций моечных установок, принципов их работы, методики расчета и закреплеиие знаний по расчетам потерь в гидравлической сети.

1 Основные положения

В процессе эксплуатации автомобили подвергаются значительным загрязнениям, т. е. наружные и внутренние поверхности покрываются нежелательными веществами, которые затрудняют или делают невозможным дальнейшую правильную эксплуатацию техники, снижают ее надежность, эффективность использования, ухудшают эстетические показатели, санитарно-гигиенические условия труда, мешают проведению технического обслуживания и ремонта, вызывают ускоренный износ сопряженных пар, коррозию, старение материалов деталей и агрегатов, приводит к порче перевозимых грузов. Поэтому возникает необходимость в периодической очистке автомобилей от загрязнений.

Очистка автомобилей и их составных частей при обслуживании и ремонте представляет сложную, до конца нерешенную проблему. Решение проблемы очистки заключается в совершенствовании технологии и оборудования для моечно-очистных работ.

Сокращению трудоемкости моечных работ в нашей стране и за рубежом уделяется большое внимание. В настоящее время используется большое число моечных установок, отличающихся по принципу действия и конструкции.

Моечные установки бывают: струйные, щеточные и высокого давления.

Струйные моечные установки применяют для мойки автомобилей со сложной конфигурацией (грузовых, самосвалов, седельных тягачей, специализированных).

Они отличаются универсальностью, простотой конструкции, малой металлоемкостью, компактностью. К их преимуществам следует отнести отсутствие механического контакта с очищаемыми поверхностями автомобиля, что исключает возможность повреждения наружных зеркал заднего вида, антенн, стеклоочистителей, лакокрасочного покрытия и т. д.

Недостатками этих установок являются: большой расход воды на мойку одного автомобиля (1200…1300 л), низкая надежность из-за быстрого засорения насадков малого диаметра.

Щеточные установки применяют для мойки легковых автомобилей, автобусов, автофургонов, а также грузовых автомобилей, имеющих обтекаемые формы.

Преимуществами щеточных установок являются: улучшение качества мойки за счет механического воздействия вращающихся ротационных щеток на загрязненные поверхности, сокращение времени мойки в 2…3 раза по сравнению со струйными, уменьшение расхода воды и моющих средств.

Недостатками – сложность конструкции, возможность повреждения наружных зеркал заднего вида, антенн, стеклоочистителей, лакокрасочного покрытия и т. д., менее универсальны.

Моечные установки высокого давления могут применяться не только для мойки автомобилей и автобусов, но и для расконсервации, мойки помещений, снятых с автомобиля агрегатов и деталей.

Эффективность моечных установок зависит от давления, температуры и состава моющего раствора, а также продолжительности операции.

2 Расчет струйной моечной установки

2.1 Расчет числа сопел моечной установки

2.1.1 Напор моечной установки

Напор моечной установки определяют по формуле:

(1.1)

где – давление моечной установки, МПа;

ρ – плотность воды, кг/ ();

– ускорение свободного падения, м/ ( = 9,8 м/ ).

2.1.2 Скорость истечения жидкости

(1.2)

где – коэффициент скорости истечения жидкости:

· для коноидального насадка ;

· для цилиндрического насадка

· для конического сходящегося насадка

· для конического расходящегося насадка .

2.1.3 Определение числа Рейнольдса для насоса

(1.3)

где – диаметр насадка, м;

– кинематическая вязкость воды, /с

().

2.1.4 Определение числа Фруда

(1.4)

где h – глубина потока в зоне растекания, м (h = 2…5 мм).

2.1.5 Определение расстояния от края насадка до автомобиля

(1.5)

2.1.6 Определение радиуса зоны касательных напряжений

(1.6)

2.1.7 Определение количества насадков

Определение количества насадков производится графическим способом в соответствии с рис. 1, принимая величину перекрытия зон очистки равной 0,25

Количество насадков, определенное графическим способом, уточняют по формулам

(1.7)

где В – габаритная высота автомобиля, м.

(1.8)

где Ш – габаритная ширина автомобиля, м.

Рис. 1. Графическое определение количества насадков.

Общее количествонасадков определяют по формуле:

(1.9)

где К – количество рамок (по заданию).

2.2 Расход моющей жидкости

(1.10)

где – коэффициент запаса ( = 1,1…1,3);

– коэффициент расхода жидкости;

· для коноидального насадка = 0,980;

· для цилиндрического насадка = 0,820;

· для конического насадка = 0,940;

· для конического расходящегося насадка = 0,450.

2.3 Потери напора в гидравлической сети

2.3.1 Потери напора по длине трубопровода

(1.11)

где – коэффициент Дарси;

l – длина трубопровода, м;

– средняя скорость потока, м/с;

d – диаметр трубопровода, м.

Коэффициент Дарси определяют по формуле

(1.12)

где – эквивалент шероховатости труб ( =0,01…0,02));

– число Рейнольдса для труб круглого сечения.

Среднюю скорость потока определяют по формуле

(1.13)

где d – диаметр трубопровода, м.

Для потоков в трубах круглого сечения число Рейнольдса определяют по формуле:

(1.14)

2.3.2 Потери в трубопроводе с путевым расходом

Эквивалентный расход моющей жидкости

(1.15)

где – путевой расход, .

Путевой расход жидкости определяют по формуле

(1.16)

Среднюю скорость потока жидкости определяют по формуле

(1.17)

2.3.3 Суммарные потери по длине трубопровода

(1.18)

2.3.4 Потери напора в местных сопротивлениях

(1.19)

где – коэффициент местного сопротивления:

· для сетки

· для колена ;

· для вентиля

· для тройника

2.3.5 Суммарные потери в местных сопротивлениях

(1.20)

2.3.6 Суммарные потери в гидравлической сети

(1.21)

2.4 Выбор насоса

Производительность насоса

(1.22)

Мощность насоса

(1.23)

Насос выбирают по условию:

где – подача выбранного насоса .

2.5 Выбор электродвигателя

Электродвигатель выбирают по условию:

(1.24)

где – мощность выбранного электродвигателя;

– частота вращения вала электродвигателя, мин^-1;

– номинальная частота вращения вала насоса, мин^-1.

Соединение вала электродвигателя с валом насоса осуществляют через муфту (обычно применяют муфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 1412-85).

Расчетный момент для выбора муфты определяют по формуле

(1.25)

где К – коэффициент режима работы муфты (К = 1,15…1,4);

Т _н – вращающий момент на валу насоса, Нм.

При выборе муфты должно выполняться условие

(1.26)

где Т _м – передаваемый муфтой вращающий момент, Нм.

2.6 Скорость конвейера

(1.27)

где – производительность моечной установки, авт/час (принять = 15…20 авт/час);

– габаритная длина автомобиля, м;

– расстояние между автомобилями, м (принять = 1,5…2,0 м).

2.7 Время мойки одного автомобиля

(1.28)

где с – расстояние между рамками, м (при двух и более рамках).

2.8 Расход воды на мойку одного автомобиля

(1.29)

Задание на практическую работу

Таблица 1.1

Исходные данные для расчета моечной установки

В	Марка авт.	Т.у.	Д.	Ф.н.	d	N	d_max	d_min	n
	ГАЗ-53-12	С	0,8	Цилиндр.	7,0				-
	ЗИЛ 431410	С	0,9	Конич.	6,5				-
	ГЭСА 3777	С	1,0	Коноид.	6,0				-
	ЗИЛ ММЗ 4505	С	1,1	Конич.	5,5				-
	Урал-5557	С	1,2	Коноид.	6,0				-
	КамАЗ-53212	С	1,3	цилиндр.	4,0				-
	КамАЗ-5325	С	1,4	Конич.	4,5				-
	Урал 43202-01	С	1,5	Коноид.	3,5				-
	КрАЗ-260	С	1,6	Конич.	3,0				-
	НЗАС 3964	С	1,7	Цилиндр.	3,5				-
	ЗИЛ 431510	С	1,8	Коноид.	3,5				-
	МАЗ-53362	С	1,9	Конич.	4,0				-
	МАЗ-53371	С	2,0	Цилиндр.	3,5				-
	БелАЗ 7548	С	1,9	Конич.	4,0				-
	БелАЗ 75214	С	1,8	Коноид.	4,5				-
	ТАМ 260А 119Т	С-Щ	1,7	Конич.	4,0
	ВАЗ 2105	Щ	0,2	Цилиндр.	3,5
	ГАЗ 3110	Щ	0,25	Конич.	5,0
	ВАЗ 2112	Щ	0,3	Коноид.	6,0
	УАЗ 31512	Щ	0,35	Цилиндр.	7,0

Продолжение табл. 1.1

В	Марка авт.	Т.у.	Д.	Ф.н.	d	N	d_max	d_min	n
	ВАЗ 1111	Щ	0,4	Конич.	4,5
	УАЗ 2206	Щ	0,35	Коноид.	5,6
	КАВЗ 3976	С-Щ	0,5	Цилиндр.	5,0
	ПАЗ-3205	С-Щ	0,55	Конич.	6,5
	ЛАЗ 42021	С-Щ	0,6	Коноид.	6,0
	ЛАЗ 4207	С-Щ	0,65	Цилиндр.	5,5
	ЛИАЗ 5256	С-Щ	0,7	Конич.	5,0
	ВАЗ 2131	Щ	0,75	Коноид.	5,0
	Икарус 543.26	С-Щ	0,8	Цилиндр.	4,5
	Икарус 263.00	С-Щ	0,85	Конич.	5,5
	Икарус 415.08	С-Щ	0,9	Коноид.	4,0
	Икарус 250.93	С-Щ	1,0	Коноид.	5,0
	САЗ 3508	С	1,1	Цилиндр.	5,8				-
	ЗИЛ 433100	С	1,2	Конич.	3,5				-
	Мерседес-Бенц 1735	С	1,3	Коноид.	4,0				-
	КрАЗ 255 Б1	С	1,4	Цилиндр.	3,5				-
	VOLVO F12	С	1,5	Конич.	5,0				-
	ВАЗ 2104	С-Щ	0,5	Цилиндр.	6,0
	ВАЗ 2109	С-Щ	0,6	Конич.	6,5
	ВАЗ 2121	С-Щ	0,7	Коноид.	7,0
	АЗЛК 2141-01	С-Щ	0,8	Цилиндр.	5,5
	ЗИЛ 41047	С-Щ	1,0	Конич.	5,0
	ЗИЛ 3207	С-Щ	0,9	Коноид.	6,0
	Икарус 256.74	С-Щ	0,8	Конич.	7,0
	Нефаз 4208	С-Щ	0,7	Коноид.	6,5
	КамАЗ 43105	С	0,6	Цилиндр.	6,5				-
	УАЗ- 3303	С	0,8	Конич.	5,0				-
	НЗАС- 4951-01	С	0,9	Коноид.	4,5				-
	ЛИАЗ 677М	С-Щ	0,7	Цилиндр.	4,0				-
	ЗИЛ 133ГЯ	С	0,6	Цилиндр.	5,0				-
	ГАЗ САЗ 3507-01	С	1,1	Конич.	3,5				-
	ГАЗ-3307	С	1,2	Коноид.	3,0				-
	ГАЗ- 3102	Щ	0,4	Цилиндр.	6,0
	УАЗ-2206	Щ	0,5	Конич.	7,0
	УАЗ- 3741	С-Щ	0,6	Коноид.	5,0
	ИЖ 2715-01	Щ	0,3	Цилиндр.	7,0
	ГАЗ 302	С	0,7	Конич.	4,0				-
	Икарус 280.64	Щ	0,6	Коноид.	5,0

Продолжение табл. 1.1

В	Марка авт.	Т.у.	Д.	Ф.н.	d	N	d_max	d_min	n
	Тойота «Королла»	Щ	0,3	Цилиндр.	4,0
	НЗАС 4208	С	0,5	Коноид.	6,0				-

Примечания: 1. В таблице 1 сделаны следующие сокращения: В – вариант задания, Т.у. – тип установки, Д – давление мойки в МПа, Ф.н. – форма насадка, d – диаметр насадка в мм, N – число рамок. d_max – наибольший диаметр трубопровода в мм, d_min - наименьший диаметр трубопровода в мм, n – число щёток, С – струйная моечная установка, С-Щ – струйно-щёточная моечная установка, Щ – щёточная моечная установка.

2. В расчётах диаметры трубопроводов принимать в пределах, установленных заданием.

3. Число сеток принять равным 1, число задвижек – 2, число колен трубопроводов – по усмотрению студента.

Практическая работа № 2 (2 часа)

Цель работы: изучить методику расчета винтовых домкратов по заданным параметрам – грузоподъемности и высоте подъема.

1 Общие сведения

Винтовые домкраты нашли широкое применение на предприятиях автомобильного транспорта благодаря простоте конструкции и как следствие низкой стоимости.

Основой любого винтового домкрата служит передача винт-гайка скольжения, которая позволяет преобразовать вращательное движение в поступательное. При этом в закрепленной от осевых перемещений гайке вращается винт, что и приводит к его поступательному движению. В домкратах, где имеет место большая односторонняя осевая нагрузка, для большего выигрыша в силе применяют упорную резьбу. Основным критерием работоспособности этих резьб является износостойкость. Для уменьшения износа винта и гайки применяют антифрикционные пары материалов (сталь – чугун, сталь – бронза и т.д.)

Конструкция винтового домкрата представлена на рис. 1.

2 Расчет винтового домкрата

2.1 Определение среднего диаметра резьбы винта

Средний диаметр резьбы винта определяется по условию износостойкости по формуле:

(2.1)

где Q – осевая нагрузка, Н;

– коэффициент высоты гайки ( =1,2…2,5);

– коэффициент высоты резьбы (для упорной резьбы =0,75);

– среднее допускаемое давление между рабочими поверхностями витков винта и гайки, МПа (табл. 2.1).

Рис. 2. Конструкция винтового домкрата.

Таблица 2.1

Значение средних допускаемых давлений между рабочими поверхностями витков винта и гайки, а также значения коэффициента трения скольжения

Материал пары «винт-гайка»
Закаленная сталь-бронза	11..13	0,10…0,12
Незакаленная сталь-бронза	8..10
Закаленная сталь-чугун	7..8	0,11…0,13
Незакаленная сталь-чугун	5..7

2.2 Определение внутреннего диаметра резьбы винта

Внутренний расчет диаметр резьбы винта определяют из условия прочности на сжатие с учетом кручения по формуле:

(2.2)

где – коэффициент, учитывающий влияние кручения в сечении винта ( =1,3)

- допускаемое напряжение сжатия, МПа.

(2.3)

где - предел текучести, МПа (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Механические характеристики сталей

Марка стали	Термообработка	Механические характеристики

	Улучшение
	Улучшение
	Закалка
40Х	Улучшение
Улучшение и закалка ТВЧ

2.3 Выбор диаметра винта

Для упорной резьбы диаметр винта d выбирают из условия по табл. 2.3.

Таблица 2.3

Размеры профиля упорной резьбы ГОСТ 10177-82

d = D	p, мм	D₂ = d₂_, мм	D₁_, мм	d₃_, мм
1-ый ряд	2-ой ряд

			8,5		6,53
			10,5		8,53
			9,75	7,5	6,79
			14,5		12,53
					9,06
			18,5		16,53
					13,06
	22,06		21,75	19,5	18,79

Продолжение табл. 2.3


	20,25	16,5	15,32
			10,12
	25,75	23,5	22,79
	24,75	20,5	19,32
			14,12
	29,75	27,5	26,79
	27,5		21,59
	24,5		14,65
	33,75	31,5	30,79
	31,5		25,59
	28,5		18,65
38,42	37,75	35,5	34,79
	34,75	29,5	27,85
	32,5		22,65
	41,75	39,5	38,79
	38,75	33,5	31,85
			23,17
46,5	45,75	43,5	42,79
			34,12
			27,17
	49,75	47,5	46,79
			38,12
			31,17
	57,75	55,5	54,79
	53,25	46,5	44,38
	49,5		35,7
			63,06
	62,5		52,65
			42,23
			73,06
	72,5		62,65
			52,23
			83,06
			69,17

Продолжение табл. 2.3


			76,5		58,76
					55,29
					93,06

Примечание. Основные размеры профиля резьбы представлены для номинального её диаметра по 1-му ряду.

2.4 Проверка резьбы на самоторможение

Условие самоторможения резьбы имеет вид:

(2.4)

где – угол подъема винтовой линии, град;

– угол трения в резьбе, град.

(2.5)

где P – шаг резьбы, мм (табл. 2.3).

(2.6)

где – коэффициент трения скольжения (табл.2.1).

2.5 Момент трения в витках винта для упорной резьбы

(2.7)

2.6 Высота гайки

(2.8)

Полученное значение округляют в большую сторону до стандартного значения ряда нормальных линейных размеров ГОСТ 6636-69.

2.7 Число витков в гайке

(2.9)

где максимальное число витков гайки ().

Невыполнение условия требует уменьшения с переходом к пункту 2.1, либо увеличения Р винта с переходом к пункту 2.3.

2.8 Наружный диаметр гайки из расчета на прочность при растяжении с учетом кручения определяют по формуле:

, мм (2.10)

где допускаемое напряжение растяжения для материала гайки (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Некоторые значения напряжений для материалов пары «винт-гайка»

Материал
Сталь			0,6
Бронза	35…45	45…50	30…50
Чугун	20…24	60…80	30…50

Полученное значение округляют в большую сторону до стандартного значения ряда нормальных линейных размеров ГОСТ 6636-69

2.9 Размеры заплечика гайки

а) Наружный диаметр заплечика гайки из условия прочности на удельные давления:

(2.11)

где допускаемое напряжение для материала гайки, МПа (табл. 2.4).

б) Высота заплечика гайки

(2.12)

в) Условие прочности заплечика на срез

а (2.13)

где – допускаемое напряжение на срез, МПа (табл. 2.4).

2.10 Момент трения на опорной поверхности гайки

(2.14)

2.11 Условие непроворачиваемости гайки в корпусе

(2.15)

Невыполнение условия (2.15) требует конструктивных решений для реализации момента:

(2.16)

а) Использование винтов, рассчитываемых на срез:

(2.17)

(2.18)

где диаметр винта, мм;

длина винта, мм.

б) использование шпоночных соединений (рис. 2 в);

в) использование прессовых соединений (рис. 2 г);

г) увеличение диаметров заплечика D₃.

2.12 Проверка устойчивости винта

а) максимальная длина сжимаемого винта

(2.19)

где L высота подъема, мм;

h₂ – расстояние от нижнего края держателя рукоятки до середины опорной чашки, мм (рис. 1).

(2.20)

б) Приведенная длина сжимаемого винта

(2.21)

где – коэффициент приведения длины, учитывающий способ закрепления концов винта (для домкратов зависит от конструкции опорной чашки: = 0,5 – рис. 3 а - г; = 2,0 – рис. 3 д - е).

в) Гибкость винта

(2.22)

где – радиус инерции сечения винта, мм.

(2.23)

где J – приведенный момент инерции сечения, мм⁴;

S – площадь сечения винта диаметров d ₃, мм².

(2.24)

(2.25)

Рис. 3. Некоторые конструктивные решения по реализации

непроворачиваемости гайки.

г) Критическая нагрузка, при которой винт теряет устойчивость

· для (2.26)

где E – модуль упругости (принять ).

· для (2.27)

где и b – поправочные коэффициенты (табл. 2.5).

· для проверка устойчивости не проводится.

Рис 4. Варианты конструкции опорной чашки

Таблица 2.5

Значение коэффициентов и b



b	1,2	1,4	1,6	1,8

Невыполнение условия требует увеличение диаметра винта или выбора материала с более высокими механическими характеристиками.

2.13 Размеры опорной чашечки домкрата

а) Внутренний диаметр опорной чашечки из условия износостойкости

(2.28)

где d ₀– посадочный диаметр, мм.

d ₀= (0,6…0,7) d, мм (2.29)

б) Другие размеры опорной чашки (рис. 3 а).

2.14 Момент трения на опорной поверхности чашки

(2.30)

где d ₀; D ₀– внутренний и внешний диаметры опорной поверхности чашки соответственно, мм:

· для плоских опорных поверхностей (рис. 3 а - г);

· для сферических опорных поверхностей: d ₀= 0.

(2.31)

(2.32)

(2.33)

где R, R₁,R₂ – радиусы кривизны опорной сферических поверхностей, мм.

2.15 Проверка прочности винта

, (2.34)

где – крутящий момент в опасном сечении винта, ;

(для домкратов ).

2.16 Размеры корпуса домкрата

а) Высота корпуса

(2.35)

б) Внутренний диаметр корпуса у основания (при уклоне стенок 1:5)

(2.36)

в) Наружный диаметр корпуса основания из расчета на удельное давления

(2.37)

2.17 Длина рукоятки

(2.38)

где – усилие, развиваемое одним рабочим на рукоятке ().

2.18 Коэффициент полезного действия передачи

(2.39)

Рис. 5. Профиль упорной резьбы

Практическая работа № 3 (2 часа)

Цель работы: изучить методику расчета реечных домкратов по заданным параметрам – грузоподъемности и высоте подъема.

3 Расчет реечного домкрата

Рис. 6. Схема речного домкрата

3.1 Выбор материала шестерни и рейки

Для изготовления колес и шестерен реечного домкрата принять сравнительно недорогую легированную сталь 40 с термообработкой и азоти