№

Дефекты состояния дорог

ДТП, %

1

№

Дефекты состояния дорог

ДТП, %

1

Скользкая дорога

48,3

2

Покрытие с неровностями

18,0

3

Отсутствие обозначений и ограждений

11,1

4

Недостаточная ширина проезжей части

6,4

5

Недостаточное освещение и плохая видимость

2,9

№

Модель, тип шипа

Масса, г

Размер, диаметр/длина, мм

Внешний вид

"UGIGRIP" Франция

1

8-10-1

1,71

8/10

2

8-11-1

1,8

8/11

3

8-12-1

1,93

8/12

4

8-13-1

Шипы противоскольжения устанавливаются в специальные отверстия в протекторе, которые либо формируют в процессе изготовления шины, либо высверливают.

Долго определялись и с необходимым и достаточным количеством этого приспособления в покрышке, искали оптимальный режим их работы. Так, например, в скандинавских странах «сила прокола», та с которой шип опирается на дорогу, не должна превышать 120 Н. В первую очередь это вызвано заботой о сохранности дорожного полотна, но также нельзя забывать и о повышенных местных нагрузках на шину.

1.4 Российский рынок сегодня

Российский рынок ненасытен, на него свозят буквально все. Здесь можно увидеть и оригинальные шины, произведенные непосредственно на фирменных заводах, и "перепечатки" с дочерних заводов той же фирмы в других странах (обычно они дешевле).

Однако цена не всегда соотносится с качеством изделия. Скажем, шина, прекрасно зарекомендовавшая себя на дорогах Европы, у нас может "кончиться" на первых тысячах пробега. Вообще испытание российскими дорогами, как показывают испытания и опыт их эксплуатации, выдерживают далеко не все "иностранцы"; примеров тому много. Оказалось, что шведские шины "Гиславед Норд Фрост II" (Gislaved NordFrost II), снабженные сверхлегкими шипами фирмы "Ситек" (Sitek) в пластмассовом корпусе, совершенно не выносят наездов на края выбоин или рельсовых путей, тем более при торможении. Один такой наезд - и шипы из плечевых дорожек просто высыпаются. При аккуратной езде такого, возможно, просто никогда не случится, но кто сегодня ездит неторопливо и предусмотрительно?

Из чисто практических соображений российскому автомобилисту лучше ориентироваться на продукцию отечественных заводов. Цены на них самые низкие (надо рынок завоевывать), а качество, скажем так, неплохое. Чаще эти шины ошиповываются прямо на заводах-изготовителях. Но могут поступать в продажу и в неошипованном варианте. В таблице 1.4 представлен анализ отечественных шин предлагаемых сетью магазинов "ШИНА плюс".

Таблица 1.4 - Анализ рынка шин

Следует иметь в виду и то, что некоторые наши умельцы ухитряются ошиповывать шины, вовсе для этого не предназначенные, к примеру, дорожные МИ-16. Преждевременный конец их предсказать нетрудно, как и то, что без шипов они останутся очень скоро.

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТОА-1

2.1 Исходные данные

Исходные данные для технологического расчета СТОА устанавливаем на основании реальных показателей станции, а также по нормативно-техническим документам [9].

Для технологического расчета станции необходимы следующие исходные данные:

• количество легковых автомобилей, обслуживаемых станцией в год – А = 3770 авт.;

• средний годовой пробег автомобиля каждой марки – Lг = 13000 км [9] (таблица 3.7);

• количество заездов на ТО и ТР в год на комплексно обслуживаемый автомобиль - d = 2, заездов в год [9] (таблица 3.9);

• режим работы СТОА: число дней работы в году - Дрг = 253 дн. [9];

- число смен работы - С =2;

• продолжительность смены - Тсм = 8 час.;

• удельная трудоемкость ТО и ремонта на СТОА – t = 2,7 чел.ч./1000км [9] (таблица 3.8);

• количество автомобилей, продаваемых через магазин станции, - Ап = 500 авт.

2.2 Расчет производственной программы СТОА

Производственная программа СТОА определяется годовой трудоемкостью уборочно-моечных работ (УМР), предпродажной подготовки и работ по ТО и ремонту автомобилей, обслуживаемых станцией. Годовая трудоемкость УМР в чел.-ч.:

Т_УМР = А×d_УМР×t_УМР , (2.1)

где dумр - число заездов на станцию одного автомобиля в год для выполнения УМР [9] (таблица 3.9), dумр = 5;

tумр - средняя трудоемкость одного заезда на УМР [9] (таблица 3.8), t_УМР = 0,25 чел-ч.

Т_УМР = 3770×5×0,25 = 4712,50 чел-ч.

Годовая трудоемкость работ в чел.-ч. по предпродажной подготовке равна:

Т_ппп = А_п×t_ппп , (2.2)

где t_ппп - трудоемкость предпродажной подготовки одного

автомобиля [9] (таблица 3.8), t_ППП = 3,5 чел-ч.

Т_ППП = 500×3,5 = 1750,00 чел-ч.

Годовой объем работ по ТО и текущему ремонту (ТР) в чел.-ч. рассчитываем по формуле:

А×L_Г× t_Н×k_ЧП×k₃

Т =____________________ (2.3)

1000

где Аi -количество автомобилей обслуживаемых в год СТОА;

k - количество классов автомобилей, обслуживаемых станций.

где t_пi - нормативная удельная трудоемкость ТО и ТР автомобиля, чел.-ч. /1000 км; [9] (таблица 3.8);

kчп,k₃ - соответственно, коэффициенты корректировки трудоемкости ТО и ТР в зависимости от числа постов на СТОА [9] (таблица 3.8) и природно-климатических условий (там же, таблица3.5).

Т = 3770×13000×2,7×1,1×1/1000 = 115328,07 чел-ч.

Для определения производственной программы каждого участка СТОА общий годовой объем работ по ТО и ТР (Т) распределяем по видам работ и месту их выполнения (посты, производственные цехи) в таблице 2.1, используя данные примерного распределения в процентах [9] (таблица 4.6).

Общий годовой объем вспомогательных работ в чел.-ч. определяем по соотношению:

Т_ГВС = В_ВС×(Т_УМР + Т_ППП + Т) ,(2.4)

где Ввс- доля вспомогательных работ в % от общей годовой трудоемкости работ по ТО и ремонту автомобилей на СТОА. Ввс - 30% [9](таблица 4.7).

Т_ГВС = 0,3×( 4712,50 + 1750,00 + 115328,07) = 36537,171 чел-ч.

Годовая трудоемкость работ в чел.-ч. по СО СТОА:

Т_ГСО = 0,55×Т_ГВС , (2.5)

Таблица 2.1 - Распределение трудоемкости по ТО, ТР самообслуживания (СО) и подготовки производства (ПП) по видам работ и месту их выполнения

20

922,62

-

-

922,62

7. ТО и ремонт приборов

системы питания

4

4613,12

70

3229,19

30

1383,94

-

-

1383,94

8. Аккумуляторные

2

2306,56

10

230,66

90

2075,91

-

-

2075,91

9. Шиномонтажные и

шиноремонтные

1

1153,28

30

345,98

70

807,30

-

-

807,30

10. ТР узлов и агрегатов

8

9226,25

50

4613,12

50

4613,12

-

-

4613,12

11.Кузовные и арматурные

(жестяницкие, сварочные, медницкие)

28

32291,86

75

24218,89

25

8072,96

11

2305,79

10378,75

12. Окрасочные и противокоррозионные

20

23065,61

100

23065,61

-

-

-

-

-

13. Обойные

3

3459,84

50

1729,92

50

1729,92

-

-

1729,92

14.Слесарно-механические

7

8072,96

-

-

100

8072,96

26

5450,04

13523,01

Итого:

115328,07

87649,33

27678,74

7755,83

35434,56

Работы по СО СТОА

1. Электротехнические

25

5240,42

5240,42

2. Паропроводные

22

4611,57

4611,57

3. Деревообделочные

10

2096,17

2096,17

4. Ремонтно-строительные

6

1257,70

1257,70

Итого:

13205,87

13205,87

Работы по ПП

1. Перегон автомобилей

10

1715,05

1715,05

2. Комплектация и выдача запчастей и материалов

25

4287,62

4287,62

3. Подготовка и выдача нструмента

25

4287,62

4287,62

4. Мойка агрегатов и

деталей

25

4287,62

4287,62

5. Уборка производственных помещений

15

2572,57

2572,57

Итого:

17150,48

17150,48

Наименование участков

На рабочих постах(в зонах)

В производственных цехах

Годовая трудо-емкость, чел. - ч

Расчет

ное число Рт, чел.

Приня-тое число

Рт, чел

Приня-тое число

Рш, чел

Годовая трудо-емкость, чел. - ч

Расчет

Ное число Рт, чел.

Приня-

тое число

Рт, чел

Приня-тое число

Рш, чел

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1. Диагностирование

2. ТО в полном объеме

3. Смазочные

4.Регулировочные по установке углов передних колес

5. Ремонт и регулировка тормозов

6. Электротехнические

7. Шиномонтажные и шиноремонтные

8. ТР двигателей

9. Окрасочные и противокоррозионные

10.Кузовные и арматурные (жестяницкие, сварочные, медницкие)

11.УМР

Итого:

По СО СТОА (ОГМ)

1.Электротехнический

2.Ремонтно-строительный

3.Деревообделочный

4.Паропроводный

Итого:

По ППр

2.4 Расчет постов, автомобиле-мест ожидания и хранения

Расчетные посты предназначены для выполнения УМР, предпродажной подготовки, ТО, ТР и Д автомобилей.

Число рабочих постов - Хi данного вида обслуживания или для выполнения i - того вида работ ТР определяем исходя из годовой трудоемкости постовых работ данного вида - Тпi (таблица 2.2), по формуле:

T_Пi×j

Х_i = ¾¾¾¾¾¾¾¾ (2.8)

Д_РГ×С×Т_СМ×Р_Пi×h

где h - коэффициент использования рабочего времени поста [9] (таблица 5.2);

j - коэффициент неравномерности поступления автомобилей на

СТОА [9] (таблица 5.3).

Среднее число рабочих на посту Рп i принимаем по данным [9] (таблица 5.4). При механизации моечных работ количество рабочих постов определяется производительностью моечной установки:

А×d_УМР×j_УМР

Х_УМР = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ , (2.9)

Д_РГ×С ×Т_СМ×А_У×h

где Ау - производтельность моечной установки, (Ау= 30-60 авт./ч.);

jумр - коэффициент неравномерности поступления автомобилей в зону УМР [9] (таблица 5.3).

d_УМР - количество заездов одного автомобиля на УМР в год

К вспомогательным постам относятся посты приемки и выдачи автомобилей, контроля после проведения ТО и ТР, сушки в зоне УМР, сушки автомобилей после покраски.

Количество постов на участке приемки определяется в зависимости от числа заездов автомобилей на станцию и пропускной способности поста приемки:

А×d×t_ПР×j

Х_ПР = ¾¾¾¾¾¾¾¾ ,(2.10)

Д_РГ×С×Т_СМ×Р_ПР×h

где tпр - нормативная трудоемкость приемки автомобиля, чел.ч. на 1 заезд;

Рпр - число приемщиков на посту, чел. (Рпр =1).

Число постов выдачи автомобилей рассчитывается аналогично числу постов приемки при условии, что число выдаваемых автомобилей равно числу заездов автомобилей на станцию.

Число постов контроля после ТО и ТР зависит от мощности станции и определяется исходя их продолжительности контроля.

Число постов сушки после мойки и после окраски определяется пропускной способностью оборудования (моечных установок и окрасочных камер). Укрупнено число постов контроля после ТО и ТР, сушки послу мойки и окраски может быть приняло в пределах 0,25-0,5 от числа соответствующего вида рабочих постов.

Автомобиле-места ожидания предусматриваются на производственных участках СТОА для автомобилей ожидающих постановки на рабочие посты. Количество автомобиле-мест ожидания на i-том участке (Хож i) составляет 0,3-0,5 от числа рабочих постов на этом участке.

Автомобиле-места хранения предусматриваются для готовых к выдаче автомобилей и принятых в ТО и ТР. Общее число автомобиле-мест для хранения (Ххр) принимается из расчета 4-5 на один рабочий пост.

Число автомбиле-мест хранения готовых автомобилей определяется по формуле:

А×d×t_П

Х_ХРГ = ¾¾¾¾¾¾ ,(2.11)

Д_РГ×С×Т_СМ

где t_П - среднее время пребывания автомобиля на СТОА после его обслуживания до выдачи владельцу (tп = 4ч.).

При наличии магазина по продаже автомобилей число мест хранения на открытой стоянке принимается:

A_П×Д_З

Х_ХРМ = ¾¾¾¾ , (2.12)

Д_РГ

где Дз =20 - число дней запаса.

Результаты расчета рабочих и вспомогательных постов, автомобиле-мест ожидания и хранения округляем до ближайших, больших целых чисел и сводим в таблицу 2.3.

2.5 Расчет площадей помещений СТОА

От назначения помещений и отношения к той или иной группе зависит метод расчета их площадей. В общем случае существующие методы расчета площадей помещений можно разделить на приближенные и более точные. Приближенные методы расчета принимаются на ранних этапах проектирования для предварительной, общей оценки принимаемых проектных решений.

Таблица 2.3 - Результаты расчета рабочих и вспомогательных постов, автомобиле-мест ожидания и хранения.

Итого:

Наименование цеха

(участка)

Кол-во

Рабочих

Рт, чел.

Площадь,м²

Удельная на

первого рабочего, f ₁

Удельная на каждого после дующего рабочего, f ₂

Расчетная площадь цеха

Принятая по планировке

1. Электротехнический и топливный

15,00

9,00

2. Шиномонтажный

18,00

15,00

3. Моторный

22,00

14,00

4. Кузовной и обойный

30,00

15,00

Наименование склада

Удельная площадь склада, на 1000 обслуживаемых автомобилей, м²

Расчетная площадь склада, м²

Принятая площадь склада, м²

1.Автопринадлежностей и мелких запасных частей

3,20

2.Запасных частей

32,00

3.Материалов и металлов

6,00

4.Склад утиля (под навесом)

5,00

Итого

Наименование зон,

участков, цехов, складов

Площадь,м2

Место расположения

Расчетная

По планировке

В здании

На открытой

площадке

Под

Навесом

1

2

3

4

5

6

Зоны ТО, Д, ТР

1.УМР

2.ППП

3. Диагностирование

4.ТО в полном объеме

5.Смазочные работы

6.Регулировочные по установке углов передних колес

7.Ремонт и регулировка тормозов

8.Электротехнические

9.ТР двигателей

10.Кузовные и арматурные

11.Окрасочные и противокоррозионные

12. Приемки- выдачи

Итого:

Вспомогательные посты:

13. УМР

14. Кузовные работы

15. Окрасочные работы

Итого:

16. Ожидания

17. Хранения

Итого:

Цехи

18. Электротехнический и топливный

19. Шиномонтажный

20. Моторный

21. Кузовной

Итого:

Склады

22.Автопринадлежностей и запасных частей

23.Агрегатов

24.Материалов и металлов

25.Склад утиля (под навесом)

Итого:

Вспомогательные помещеня

26.Клиентская

27. Трансформаторная

28. Компрессорная

Итого:

ИТОГО:

Страны, по которым проведен поиск

Индекс

МКИ

Наименование источника

Выявленный прототип

Отобранная идея, техническое решение

Япония

B60С25/00

Описание изобретения на ксерокопиях

SU-1576354

Таблица 5.2 - Просмотренная научно-техническая литература и техническая документация.

Поиск проводился по фондам областной библиотеки им.Югова и библиотеки КГУ.

Стенд собственного производства предназначен для ошиповки шин с заранее просверленными отверстиями. Стенд устанавливается на верстаке и приводится в действие усилием руки человека.

Стенд представляет собой сварную конструкцию со стойкой внутри которой установлена передача «Шестерня – рейка». Вращая шестерню, приводи м движение рейку, которая соединена со штоком передающем усилие на шип.

Стенд Ш-816 предназначен для ошиповки шин с помощью сверлильной машины и пистолета Ш-305 с вибропитателем. При этом шины могут быть как размонтированы, так и смонтированы на ободьях. Стенд стационарный, крепится к специальному фундаменту. Питание пистолета и сверлильной машины осуществляется от воздушной магистрали 6 – 8 кгс/см², питание вибропитателя – от электросети 220 В, 50 Гц.

Стенд представляет собой сварную металлическую конструкцию, к основанию которой крепиться стойка, два катка для шины и захваты с винтовыми фиксатором. На стойке установлен кронштейн с фиксатором по высоте и дорном, а также вибропитатель, который соединен гибким шлангом с пневмопистолетом, питание к которому а также к пневматической сверлильной машине подается от воздушной магистрали, трубопроводом проложенным внутри стойки.

Стенд Ш-820 предназначен для ошиповки шин с применением пневмокамер. Стенд стационарный, крепится к специальному фундаменту. Питание пневмокамер осуществляется от воздушной магистрали 6 – 8 кгс/см².

Стенд АМ 004.00.00 для ошиповки шин представляет собой сварную металлическую конструкцию на которой закреплено две пневмокамеры, установленных так, что они действуют навстречу друг другу.

Процесс ошиповки шин на стенде представляет собой внедрение в уже подготовленное отверстие. Конус состоит из трех разжимных элементов, которые затем раздвигаясь разжимают резину, позволяя шипу встать на определенную глубину. Как для внедрения конуса, так и для раздвижения секторов конуса используется пневматический привод, состоящий из двух пневмокамер. Управляющее воздействие механическое.

Анализ технических характеристик существующих конструкций стендов для диагностирования элементов подвески приведены в таблице 5.3.

5.2 Расчет конструкции

5.2.1 Расчет прилагаемых усилий

Рассчитаем усилие на штоке необходимое для внедрения конуса, для этого определим силу с которой резина действует на внедряемый конус. Максимальная сила, действующая на конус, будет при максимальных ее деформациях, т.е. когда конус вошел на всю величину (рисунок 5.1а).

Для расчета принимаем d = 3 мм; B = 20 мм; H = 18 мм; a = 30°.

Так как резина легкодеформируемый материал, то для упрощения расчета принимаем, что усилие ее воздействия распределено по всей поверхности конуса, причем у его вершины резина не деформирована.

Усилие резины будет определятся как:

F = s×S , Н (5.1)

где s - напряжения возникающие в резине при ее деформации;

S – площадь поверхности конуса.

Распределение напряжений по длине образующей конуса будут определяться следующей зависимостью:

s = (s_max /L)×l , МПа (5.2)

где s_max – максимальные напряжения возникающие в резине при ее деформации;

L – длинна образующей конуса.

Максимальных напряжения определим по формуле:

s_max = Е×e_max, МПа (5.3)

где E – модулю Юнга, для резины 20 МПа,

e_max – возникающие максимальные относительные деформации, определяется как отношение DА/A (рисунок 5.1а).

Максимальные деформации будут наблюдаться в самом верхнем слое резины и будут определяться геометрией конуса:

DА = Н×tg(a/2) = 0,018×tg15° – d/2 = 0,0033 м,

А = (B – d)/2 = (0,02 – 0.003)/2 = 0,0085 м,

L = H/cos(a/2) = 0,018/cos15° = 0,0186 м.

e_max = DА/A = 0,0033/0,0085 = 0,3882.

Так как величина деформации изменяется по высоте то и значение силы также будет изменяться. Рассчитаем силу действующую на «элементарное кольцо» поверхности конуса, для этого рассмотрим развертку конуса (рисунок 5.1б). Площадь поверхности «элементарного кольца» будет определяться как:

dS = b×l×dl, (5.4)

где b - угол развертки b = 2×p×sin(a/2).

Сила действующая на «элементарное кольцо» будет равна:

dF = s×b×dl (5.5)

Для определения силы действующей на весь конус проинтегрируем по всей длине образующей:

F = ^Lò 2×p×sin(a/2)×E×e_max×l²×dl/L = (2×p×sin(a/2)×E×e_max/L) ^Lòl²×dl = 2×p×sin(a/2)×E×e_max×L²/3 , H

F = 2×p×sin(a/2)×E×e_max×L²/3 , H (5.6)

F = 2×p×sin 15°×20×10⁶×0.3882×0.0186²/3 = 1455.2782 H.

Так как конус состоит из трех секторов то на каждый конус действует третья часть этой силы.

Рассчитаем необходимое усилие на штоке:

Рассмотрим силы действующие на один из секторов конуса:

Спроецируем силы действующие на резину на ось X:

N₂×cos(a/2) – F_тр2×sin(a/2) – F×cos(a/2) = 0;

N₂×cos(a/2) – N₂×f×sin(a/2) – F×cos(a/2) = 0;

N₂ = F×cos(a/2)/(cos(a/2) – f×sin(a/2)) . 5.7)

Спроецируем силы действующие на конус на ось Y:

N₁×sin(a/2) + F_тр1×cos(a/2) – Р = 0;

N₁×sin(a/2) + N₁×f×cos(a/2) – Р = 0;

N₁ = Р/(sin(a/2) + f×cos(a/2)) . (5.8)

Так как N₁ = N₂ , то приравнивая полученные выражения и делая небольшие математические преобразования получим:

Р = F×cos(a/2)×(tg(a/2) + f)/(1 – f×tg(a/2)) (5.9)

где F×sin(a/2) – проекция силы действующей на конус на вертикальную ось.

f – коэффициент трения скольжения резина по стали принимаем равным 0,6.

Полученная сила рассчитана для одного сектора конуса, поэтому для получения усилия на штоке ее необходимо утроить.

P_ш1 = 1455,2782×cos15°×(tg15°+0,6)/(1-0,6×tg15°) = 1453,7940 Н.

Рассчитаем усилие на штоке необходимое для раздвижения секторов конуса, для этого определим силу с которой резина действует на раздвигаемые сектора. Максимальная сила, действующая на сектора, будет при максимальных ее деформациях, т.е. когда сектора максимально раздвинуты, этот размер определяется диаметром шипа (рисунок 5.3а).

Для расчета принимаем D = 8 мм; j = 12°; g = 4°.

Проводим такие же рассуждения и для определения силы воздействия резины определим некоторые геометрические параметры:

DА = Н×tg(j) = 0,018×tg12° +(D-d)/2 = 0,0063 м,

L₂ = (DА +d/2)/sin(j) = (0,085+0,0015)/sin12° = 0,0376 м,

L = H/cosj = 0,018/cos12° = 0,0184 м,

L₁ = L₂ – L = 0,0376 – 0.0184 = 0,0192 м,

e_max = DА/A = 0,0063/0,0085 = 0,7412.

Рассчитаем усилие, оказываемое резиной:

F = ^L2_L1ò 2×p×sin(j)×E×e_max×l²×dl/L = (2×p×sin(j)×E×e_max/L)×^L2_L1òl²×dl = 2×p×sin(j)×E×e_max×(L₂² - L₁²) /(L×3) , H

F = 2×p×sin(j)×E×e_max×(L₂² - L₁²) /(L×3) , H (5.10)

F = 2×p×sin 12°×20×10⁶×0.7412×(0.0376³ – 0.0192³)/(0.0376×3) = 7906,8319 H.

Так как конус состоит из трех секторов то на каждый конус действует третья часть этой силы.

Аналогично рассчитываем усилие на штоке пневмоцилиндра:

P_ш2 = 7906,8319×cos12°×(tg4°+0,18)/(1-0,18×tg4°) = 1957,5859 Н.

5.2.2 Расчет пневмопривода

Величина усилия на штоке пневмоцилиндра рассчитывают по формуле [5]:

P_ш = p×p×D²×h/4 – T , H (5.11)

где p – давление сжатого воздуха, принимаем равное 6,3 кгс/см²;

D – диаметр внутренней полости цилиндра;

h – коэффициент учитывающий утечки в уплотнении поршня и штока;

Т – суммарные потери в уплотнениях.

Т = p×D×l×f×(q + p)^0.6, (5.12)

где f = 0.4 – коэффициент трения;

q = 2 МПа – контактное давление от предварительного натяга манжеты;

l – длинна манжеты, принимаем равной 10 мм.

Подставляя значение Т, и принимая величину усилия на штоке равную 1957,5889 Н:

P_ш = p×p×D²×h/4 – p×D×l×f×(q + p)^0.6,

Получаем квадратное уравнение относительно D, решая которое находим значение D = 0.0683 м, принимаем ближайший больший диаметр для цилиндров по ГОСТ 15608–70 [3], D = 0.08 м. Окончательно рассчитаем усилие на штоке:

Р_ш = 0,63×10⁶×p×0,08²×0,85/4 – p×0,08×0,01×0,4×(1+0,63)×10⁶ = 2684,9892 Н.

5.2.3 Расчет штока верхнего пневмоцилиндра

Шток верхнего пневмоцилиндра испытывает деформации растяжения – сжатия. Примем материал штока сталь Ст. 3 [1], предел текучести которой s_т =250 МПа, определим допускаемые напряжения, задаваясь коэффициентом запаса прочности конструкции n = 2.

[s] = s_т/n, МПа (5.13)

[s] = 250/2 = 125 МПа,

Рассчитаем диаметр штока при действии на него максимально возможной силы Р_ш = 2684,9892 Н.

d = ÖP_ш/(p×[s]), м (5.14)

d = Ö2684,9892/(p×125) = 0,0026, м

Принимаем, d = 0.008, по конструктивным соображениям.

5.2.4 Расчет подвижного крепления нижнего пневмоцилиндра

Для удобства установки шин на стенд и так же для улучшения производства работ по ошиповке шин нижний пневмоцилиндр соединяется с корпусом подвижным соединением, которое представляет собой два квадратных стержня соединенных между собой и имеющих возможность поступательного перемещения по направляющим роликам, передвижение осуществляется за счет передачи «винт – гайка».

Рассчитаем стержни на прочность и жесткость при действии на максимальной силы от пневмоцилиндра, при этом предположим, что последний может быть отведен в сторону от линии действия сил верхнего цилиндра на величину равную 60 мм, больше его выдвигать не рационально, т.к. это создаст значительные неудобства при работе. Расчетная схема приведена на рисунке 5.4.

Определим реакции опор принимая силу Р = P_ш/2 = 268,.9892/2 = 1342,4946 Н, так как использовано два стержня; размеры а = 0,2 м, b =0,14 м:

R₂ =P×a/b, Н (5.15)

R₂ =1342,4946×0,2/0,14 = 1917,8494 Н,

R₁ =P×(a+b)/b, Н (5.16)

R₁ =1342,4946×(0,2+0,14)/0,14 = 3260,3440 Н.

Максимальный изгибающий момент:

М = Р×а, Н×м(5.17)

М = 1342,4946×0,2 = 268,4989 Нм.

Определим размеры поперечного сечения стержней, для изготовления которых использована Сталь 40 (ГОСТ 1050 – 88) [1], предел текучести которой s_т = 340 МПа, определим допускаемые напряжения по формуле 5.11, задаваясь коэффициентом запаса прочности конструкции n = 2.

[s] = 340/2 = 170 МПа,

h = ³Ö 6×M/[s], м (5.18)

h = ³Ö 6×268,4989/170 = 0,02116 м,

Принимаем ближайший максимальный размер сечения квадратного стержня по ГОСТ 8559 – 57, h = 0.022 м. Определим напряжения которые возникают в стержнях с такой стороной поперечного сечения:

s = 6×М/h³ , Мпа <[s]. (5.19)

s = 6×268,4989/0,02116³ = 151,2954 Мпа <[s].

Проведем расчет на жесткость стержней с полученной стороной поперечного сечения.

Определим прогиб в месте приложения силы Р (рисунок 5.4), по методу Верещагина, для этого приложим в этой же точке единичную безразмерную силу. Эпюра изгибающих моментов от приложенной силы будет такая же как на рисунке 5.4а, значение максимального изгибающего момента 0,2 прогиб рассчитаем по формуле:

d = åW×M_C1/(E×I_н.о.), м (5.20)

где W - грузовая площадь эпюры изгибающих моментов от действия приложенной нагрузки,

М_С1 – ордината изгибающего момента расположенная под центром тяжести грузовой площади от действия единичной нагрузки,

Е – модуль Юнга, для стали 2×10⁵ МПа,

I_н.о. – момент инерции поперечного сечения относительно нейтральной оси, для квадрата h⁴/12.

Подставляя данные для конкретного случая получим формулу:

d = 4×a×(P×a² +R₂×b²)/(E×h⁴), м (5.21)

d = 4×0,2×(1342,4946×0,2² + 1917,8494×0,14²)/(2×10¹¹×0,022⁴) = 0,0016, м

Определим угол наклона поперечного сечения в месте приложения силы Р (рисунок 5.5), для этого приложим в этой же точке единичную безразмерный изгибающий момент. Эпюра изгибающих моментов от приложенного момента изображена на рисунке 5б, значение максимального изгибающего момента 1. Угол наклона рассчитывается по такой же формуле, для конкретного случая она приобретает вид:

d = 12×(P×a²/2 + 2×R₂×b²/3) /(E×h⁴), м (5.22)

d = 12×(1342,4946×0,2²/2+ 1917,8494×0,3²/3)/(2×10¹¹×0,022⁴) = 0,7618, град

Рассчитаем на прочность точки опоры выше рассчитанных стержней , которые представляют собой валы, закрепленные на подшипникх скольжения. Расчеты проводим по наиболее нагруженному валу. Материал вала принимаем Сталь 40 (ГОСТ 1050 – 88) [1] допускаемые напряжения на изгиб у которой определены ранее [s] = 170 МПа. Из выше проведенного расчета Р = 3260,3440 Н, при этом расстояния принимаем равными: а = 60 мм, b = 60 мм.

Определим реакции опор (рисунок 5.5): т.к. схема нагрузки вала симметрична , то R = P = 3260,3440 H. Максимальный изгибающий момент М = R×a =195,6206Н.

Рассчитаем требуемый диаметр вала:

d = ³Ö32×М/(p×[s]), м (5.23)

d = ³Ö32×195,6206/(p×170×10⁶) = 0,0227 м.

Принимаем диаметр вала d = 0,024 м.

Так как вал установлен на подшипниках скольжения, то определим диаметр вала под подшипник d_П, и отношение b = L_П/d_П, где L_П – длинна вала в подшипнике. Материал подшипника скольжения принимаем бронзу, для которой допускаемое удельное давления [p] = 8,5 МПа.

b = Ö0.2×[s]/[p], м (5.24)

b = Ö0,2×170/8,5 = 2,

d_П = Öb×R/(0.2×[s]), м (5.25)

d_П = Öb×3260,3440/(0,2×170) = 0,0138 м,

Принимаем d_П = 0,014 м.

Перемещение стержней крепления пневмоцилиндра, а следовательно и вращение валов опор будет осуществляться усилием руки человека, поэтому тепловой расчет подшипников скольжения проводить нецелесообразно.

Рассчитаем болты крепления опор с подшипниками скольжения к раме. Принимаем для расчета, что болты изготовлены из Стали 40 (ГОСТ 1050 – 88) [1] и на каждую опору ставиться по 3 болта без зазора. Условие прочности болта на срез:

t_ср = 4×Q/(i×p×z×d²) <[t_ср] (5.26)

где t_ср – расчетное напряжение на срез, МПа;

[t_ср] = 0,2×s_т, допускаемые напряжения на срез, МПа;

Q – сила действующая на соединение, Н;

i – число плоскостей среза;

d – диаметр не нарезанной части болта;

z – число болтов.

Для принятых болтов [t_ср] = 0,2×340 = 68 МПа,

Определим диаметр болтов:

d = Ö4×Q/(i×p×z×[t_ср]), м (5.27)

d = Ö4×3260,3440/(1×p×3×68×10⁶) = 0,0045, м;

принимаем ближайший больший диаметр d = 0,006 м.

Определим силу трения скольжения в подшипниках, для расчета передачи «винт – гайка». По рисунку 5.4а суммарная сила трения в подшипниках:

F_тр = f×(R₁ + R₂), Н (5.28)

где f – коэффициент трения скольжения между сталью и бронзой 0,12.

F_тр = 0,12×(3260,3440 + 1917,8494) = 621,3832 Н,

Рассчитаем передачу «винт – гайка» [4]. В процессу работы винт подвергается сжатию и кручения, поэтому принимаем за расчетную силу F_в = 1.2×F_тр = 1,2×621,3832 = 745,6599 Н.

Для винта принимаем Сталь 10 (ГОСТ 1050 – 88) [1], предел текучести которой s_т = 210 МПа, определим допускаемые напряжения, задаваясь коэффициентом запаса прочности конструкции n = 2.

[s] = 210/2 = 105 МПа,

Внутренний диаметр винта

d₁ = Ö4×F_в/(p×[s]), м (5.29)

d₁ = Ö4×745,6599/(p×105×10⁶) = 0,003, м

принимаем d₁ = 0,012 м, т.к. увеличили диаметр в несколько раз расчеты на прочность проводить нет необходимости.

Шаг резьбы:

S = d₁/4, м (5.30)

S = 0,012/4 = 0,003 м.

Наружный диаметр резьбы:

d = 5/4×d₁, м (5.31)

d = 5×0,012/4 = 0,015 м.

Средний диаметр резьбы винта:

d₂ = (d + d₁)/2, м (5.32)

d₂ = (d + d₁)/2 = (0,012 + 0,015)/2 = 0,0135 м.

Ход винта принимаем равным L = 0,16 м.

Рассматривая винт как стрежень с шарнирным креплением концов, необходимо проверить его на продольную устойчивость:

Радиус инерции круглого сечения:

i = d₁/4, м (5.33)

i = 0,012/4 = 0,003, м.

Гибкость винта

j = L/i <100 (5.34)

j = 0,16/0,003 = 53,3333 <100.

Определим необходимый вращающий момент:

М = 0,088×F_в×d₂, Нм (5.35)

М = 0,088×451,0782×0,00135 = 0,0536 Нм.

Выполнение соотношение tgl <f – обеспечивает самоторможение винта при нагрузке его силой F_в, где f = 0.1– коэффициент трения поверхностей скольжения стального винта и бронзовой гайки.

tgl = S/pd₂ < f (5.36)

tgl = 0,003/p0,0135 = 0,0708 < f.

Для гайки берем бронзу Бр. ОЦС5-5-5 ГОСТ 613–50 с пределом прочности s_в = 180 МПа. Число витков резьбы гайки при допускаемом удельном давлении [p] = 8 Мпа, принимаем равным z = 2.

Высота гайки:

Н = S×z, м (5.37)

Н = 0,003×2 = 0,006 м.

5.3 Устройство и работа стенда

Стенд для ошиповки шин (рисунок 5.6) представляет собой сварную металлическую конструкцию, на которой закреплено два пневмоцилиндра, установленных так, что они действуют навстречу друг другу. Для управления работой цилиндра используются двухпозиционные четырехлинейные воздухораспределители с двусторонним электропневматическим управлением типа БВ64-1. Питание пневмоцилиндров осуществляется от магистрали 6 – 8 кгс/см², питание воздухораспределителей – от электросети 220 В, 50 Гц.

Стенд предназначен для ошиповки шин с подготовленными отверстиями под шипы. Стенд имеет опору 5 для установи шипуемой шины. Для возможности установки и снятия шины, а также для удобства позиционирования шины предусмотрен механизм передвижения нижнего пневмоцилинда 6 приводимый в движение вращением маховичка 7. Для установки шины по уровню 4 (что дает возможность регулировку глубины заделки шипа) опора имеет возможность изменения своего положения относительно нижнего пневмоцилиндра, путем ее вращения, для этого на опоре предусмотрена насечка. Во избежание изменения положения опоры во время изменения положения шины используется крепежная гайка, которая также имеет насечку.

Возможность регулировки глубины заделки шипа предусмотрено перемещение рабочего наконечника 3 вдоль оси верхнего пневмоцилиндра 2, путем его вращения. Для более точной установки глубины заделки шипа имеется проградуированная шкала.

Двухпозиционные пневмораспределители, которые используются для изменения направления подачи воздуха в пневмоцилиндры, управляются посредством микропереключателей МП-11, установленных на верхнем и нижнем пневомцилиндрах. Подача напряжения на воздухораспределители осуществляется нажатием на педаль 8. Для исключения случайного воздействия на педаль предусмотрен защитный экран. Для временного отключения стенда от электрической сети имеется выключатель расположен на верхней панели стенда. В целях электробезопасности на задней панели стенда предусмотрено крепление заземляющего элемента.

В процессе работы стенда шина под действием нижнего пневмоцилиндра насаживается на разжимные элементы 2 наконечника 1 (рисунок 5.7а). Шток верхнего пневмоцилиндра 3, действуя на заранее опущенный в наконечник шип 4, разводит разжимные элементы и внедряет шип в покрышку (рисунок 5.7б). Шина опускается увлекая за собой вставленный в нее шип. Шток верхнего цилиндра поднимается освобождая место для другого шипа.

Рассмотрим схему управления работой стенда (рисунок 5.8). При включении стенда в электрическую сеть подключаются электромагнит в воздухораспределителе 8, так как контакты переключателя 6 замкнуты. Под действием электромагнита воздухораспределитель переключается в положение, при котором сжатый воздух поступает в пространство со штоком верхнего цилиндра 2. Тем самым, поднимая шток цилиндра, освобождая место под шип. При замыкании контактов выключателя 1 посредством педали, подключаются электромагнит в воздухораспределителе 9, так как контакты переключателя 3 находятся в замкнутом состоянии. Воздухораспределитель переключается в положение, при котором сжатый воздух поступает в бесштоковое пространство нижнего цилиндра 7. Шток нижнего пневмоцилиндра начинает подниматься и размыкает контакты переключателя 6, подготавливая, распределитель 8 к дальнейшей работе, в конце своего хода шток замыкает контакты переключателя 5. Под действием электромагнита распределитель 8 направит сжатый воздух в бесштоковую полость цилиндра 2 и соединит его под поршневое пространство с атмосферой, поршень начинает перемещаться вниз. Шток цилиндра 2 размыкает контакты переключателя 3 и в конце своего хода замыкает контакты переключателя 4. Воздухораспределитель 9 переключится и под поршневая полость нижнего цилиндра 7 соединится с атмосферой, а в пространство над поршнем начнет поступать сжатый воздух и поршень начнет опускаться. Шток цилиндра 7 вначале размыкает контакты переключателя 5, а затем замкнет переключатель 6. Распределитель 8 переключится, и поршень верхнего цилиндра начнет подниматься. Шток цилиндра 2 в процессе своего движения разомкнет и затем замкнет контакты переключателей 4 и 3 соответственно. В дальнейшем, при замыкании контактов выключателя 1 цикл повториться.

6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

При внедрении разрабатываемого стенда по ошиповке шин уменьшается трудоемкость работ по ошиповке и повышается их качество.

Экономическая оценка проекта осуществляется с использованием чистой приведенной величины дохода (Net Present Value - NPV).

NPV представляет собой разность между приведенными к началу реализации проекта поступлениями от реализации проекта и инвестиционным затратами, то есть сумму дисконтированного чистого денежного потока за период реализации проекта.

NPV = , (8.1)

где Т – продолжительность реализации проекта, лет;

t – год реализации проекта, год;

NCF_t – чистый денежный поток года t;

RV – коэффициент дисконтирования в году t.

В силу того, что дипломный проект по инженерной специальности, анализ и расчет денежных потоков носит усеченный характер, и в определенной степени является условным. Данное обстоятельство обусловлено трудностью определения влияния экономического эффекта технического решения дипломного проекта на экономические показатели деятельности предприятия в целом. Поэтому при определении чистого денежного потока возможны следующие допущения:

• в качестве поступления от продаж принимаются экономические эффекты, возникающие на предприятии в результате внедрения предполагаемого проекта;

• инвестиции являются факультативными показателями и принимаются больше нуля;

• проценты по кредитам принимаются равным нулю;

• налоги и прочие выплаты принимаются равными нулю, в случае, если проектное решение носит локальный характер и не очевидную в масштабах деятельности СТОА как хозяйствующего субъекта.

Абсолютная стоимость реализации проекта S_АБС определяется по формуле:

S_АБС = S_ИЗГ + S_ЭКСПЛ + S_ЭН, руб., (9.2)

где S_ИЗГ - затраты, связанные с изготовлением (приобретением) материального носителя функции. В состав этих затрат входят затраты на проектирование, изготовление, пуско-наладочные работы, обучение персонала, руб;

S_ЭКСПЛ - эксплуатационные затраты. В состав которых входят затраты на выплату заработной платы слесарю и затраты, связанные с обслуживанием и ремонтом объекта, руб;

S_ЭН - энергозатраты на реализацию функции, руб;

Затраты S_ИЗГ производятся однократно и поэтому причисляются к инвестициям. Распишем требуемые капитальные вложения по статьям:

• затраты, связанные с проектированием и изготовлением стенда - 12000 руб;

• пуско-наладочные работы - 1200 руб;

• затраты, связанные с обучением слесаря для работы на спроектированном стенде - 1000 руб.

Итого: необходимые инвестиции составляют сумму:

S_ИЗГ =14200 руб. Данное значение заносим в таблицу 6.2.

В отличие от затрат S_ИЗГ, эксплуатационные затраты S_ЭКСПЛ производятся каждый раз при выполнении работы и складываются из затрат:

1. Затраты на оплату труда:

S_ЗП = T×С ×K_q × K_доп × K_осн , руб., (8.3)

где T - трудоемкость выполнения работ, час;

С - часовая тарифная ставка, принимаем 9,5 руб;

K_q - коэффициент доплат к прямой заработной плате (поясной коэффициент), 1,15руб;

K_доп - коэффициент дополнительной заработной платы, 1,20руб;

K_осн - коэффициент, учитывающий отчисления на социальные нужды, 1,36 руб;

2. Затраты, связанные с ремонтом и обслуживанием оборудования за год принимаем равными 3% от стоимости оборудования.

3. Затраты на расходные материалы (шипы) определяем по формуле

S_РАС = N_Ш× С_Ш × N_ШИН × Д_РГ, руб., (8.4)

где N_Ш – количество шипов расходуемых в среднем на одну шину, принимаем 90 шт;

С_Ш – стоимость одного шипа, руб;

N_ШИН – количество шин ошипованных в среднем в день, шт;

Д_РГ – число дней работы в году, 253 дн.

4. Энергозатраты S_ЭН.

При ошиповке на уже имеющемся оборудовании энергетические затраты будут включать в себя:

• работа сверлильного станка, оборудованного электродвигателем мощностью 0,6 кВт в течении 10,836 минут;

• работа шиномонтажного стенда, с электродвигателем мощностью 1,2 кВт в течении 7,088 минут;

• работа балансировочного стенда, с электродвигателем мощностью 1,1 кВт в течение 11,127 минут;

При внедрении разработанного стенда для ошиповки шин потребление электроэнергии увеличится, так как стенд оборудован воздухораспределителями общей мощностью 0,3 кВт, продолжительность работы стенда составит 17,703 мин

Произведем расчет энергозатрат за квартал по формуле:

S_ЭН = S Р_Э× С_Э × n, руб., (8.5)

где Р_Э – мощность электродвигателя, кВт;

С_Э – стоимость одного кВт-ч для предприятий (1,2 руб/кВт-ч);

n – время работы стенда, час;

Эксплуатационные затраты и энергозатраты являются составляющими годовых затрат. Тогда годовые затраты:

S_З. = S_ЭКСПЛ + S_РАС + S_ЭН, руб., (8.6)

Произведем расчеты результатов, возникших на предприятии при внедрении предполагаемого проекта.

Определяем доходы, полученные от стенда за год по формуле:

S_Д = С_Р × N_ШИН × Д_РГ, руб (8.7)

где С_Р – стоимость ошиповки шины, руб;

N_ШИН – количество шин ошипованных в среднем в день, шт;

Д_РГ – число дней работы в году, 253 дн.

Исходя из того, что стоимость ошиповки шины на предприятии стоит порядка 100 рублей, а также то, что при внедрении нового стенда для ошиповки шин трудоемкость снижается в 1,23 раза, а качество ошиповки улучшается, то можно принять стоимость ошиповки на новом оборудовании порядка 90 рублей. Вследствие этого ожидается увеличение среднего числа ошипованных шин с 0,8 шин в день до 1,4.

Прибыль предприятия за квартал при внедрении проекта будет рассчитываться по формуле:

П = S_Д. – S_З, руб (8.7)

Результаты расчета представлены в таблице 6.1 в сравнении со стендом уже установленном на СТОА.

Таблица 6.1 - Экономическая эффективность проекта

Для экономической оценки проекта используем коэффициент дисконтирования (PV – фактор) для года t, определяемый по формуле:

PV_t = 1/(1+r)^t

r – ставка дисконта.

В качестве значения ставки дисконта могут быть использованы действующие усредненные процентные ставки по долгосрочным кредитам банка. В сложившейся обстановке можно использовать в качестве ставки дисконтирования ставку Центрального Банка России, которая на сегодняшний день составляет 25% в год.

По формуле 6.1 определяем дисконтированный чистый денежный поток за период реализации проекта. Полученные результаты заносим в таблицу 6.2.

Путем вычитания из инвестиций ежеквартального дисконтированного чистого денежного потока средств (NPV), определяется период окупаемости проекта, т.е. период времени, за который дисконтированные поступления от результатов внедрения проектного решения превысят инвестиции. На рисунке 6.1 построена гистограмма прогноза денежных потоков, из которой видно, что период окупаемости для проекта составляет 1,37 года.

В результате проведенных расчетов можно сделать вывод: при внедрении данного проекта на СТОА-1ОАО "КурганоблАТО" можно добиться реального увеличения прибыли за короткий период окупаемости.

Таблица 6.2 – Прогноз денежных потоков.

Рисунок 6.1 – Гистограмма окупаемости проекта.

Список литературы

1. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» в 3-х томах, том 1 – М. «Машиностроени» 1980 – 728 с.

2. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» в 3-х томах, том 2 – М. «Машиностроени» 1980 – 559 с.

3. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» в 3-х томах, том 3 – М. «Машиностроени» 1980 – 557 с.

4. Павлов Я.М. «Детали машин». – Ленинград «Машиностроение» 1968 – 450 с.

5. Васильев В.И. «Основы проектирования технологического оборудования автотранспортных предприятий» учебное пособие – Курган 1992 – 88 с.

6. Васильев В.И. «Основы проектирования технологического оборудования автотранспортных предприятий» методические указания – Курган 1992 – 32 с.

7. Б.Л. Бухин Введение в механику пневматических шин. – М.: Химия, 1988, 224 с.

8. Напольский Г.М. Технологическое проектирование автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания. – М.: Транспорт, 1985. – 232 с.

9. Рыбин Н.Н. Справочные материалы к курсовому и дипломному проектированию по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". – Курган: КГУ, 1997. - 102 с.

10. Фастовцев Г.Ф. Авто-техобслуживание. – М.: Машиностроение, 1985. – 256 с.

11. Рыбин Н.Н. Предприятия автосервиса. Производственно-техническая база. – Курган: КГУ, 2002.–128 с.

12. Салов А.И. Охрана труда на предприятиях автомобильного транспорта. – М.: Транспорт, 1985. – 351 с.

13. Охрана труда в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1983. – 432 с.

14. Васильев В.И. Борщенко Я.А. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 230100: - Курган 2001. – 27с.

15. Жаров С.П. “Основы маркетинга в автосервисе” методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 230100. – Курган: КГУ, 2000. – 37 с.

16. Лукьянов В.В. Безопасность дорожного движения. – М.: Транспорт, 1985. – 247 с.

17. Как увеличить пробег шин. Советы автолюбителям / В.Н. Тарновский, В.А. Гудков, О.Б. Третьяков. -М.:Транспорт, 1993.

18. Методические указания к выполнению экономической части дипломного проектирования для студентов специальности 150200. – Курган: КГУ, 2000. – 13 с.

19. Общесоюзные нормы технологического проектиования предприятий автомобильного транспорта. ОНТП-01-91. – М.: Транспорт, 1991. – 186 с.

20. ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. – М.: Изд-во стандартов, 1974.

21. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиеничесские требования к воздуху рабочей зоны. – М.: Изд-во стандартов, 1988.

22. ГОСТ 12.4.021-75 ССБТ. Системы вентиляционные. Общие требования безопасности. – М.: Изд-во стандартов, 1976.

23. Автомобильный быт и сервис №8 1997 г.

24. За рулем №11 1999 г.