И технологических машин и оборудования»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт транспорта

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

к выполнению курсовой работы

 

по дисциплине

«Конструкция и расчет транспортных

И технологических машин и оборудования»

по специальности 19.06.03

"Сервис транспортных и технологических машин

и оборудования в нефтегазодобыче»

для дневной и заочной форм обучения

 

 

Тюмень - 2007

 

 

Утверждено редакционно-издательским советом

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Составители: к.т.н., доцент С.А. Асеев

к.п.н., доцент А.В. Головкин

ассистент Д.С. Джанбровский

 

 

с Тюменский государственный нефтегазовый университет

 

 

Введение

 

Курсовая работа по дисциплине «Конструкция и расчет транспортных и технологических машин и оборудования» является завершающим этапом изучения указанного курса.

Цель работы: 1. Ознакомиться с методами расчета параметров трансмиссии специальной автотракторной техники.

2. Изучить методику расчета колесных тормозных механизмов и механического тормозного привода.

3.Освоить методикуизмерения плавности хода и колебания автомобиля.

4.Ознакомиться с методикой расчета показателей устойчивости специальной автомобильной техники.

5. Ознакомиться с методами расчета рулевого механизма специальной автотракторной техники.

 

 

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСМИССИИ

СПЕЦИАЛЬНОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

 

К конструктивным параметрам механической трансмиссии автомобиля, определяемым в процессе тягового расчета, относятся: геометрические параметры сцепления, передаточное отношение в главной передаче, количество ступеней и значение передаточных отношений основной коробки передач (КП), а также передаточного числа понижающей дополнительной коробки передач (в случае ее установки).

В связи с этим в процессе работы решаются следующие задачи:

1. Определение основных размеров фрикционных муфт сцепления.

2. Определение передаточных чисел главной передачи.

3. Определение передаточных чисел коробки передач.

4. Определение передаточных чисел раздаточной коробки.

Выполнение работы начинается с изучения общей конструкции специальной автотракторной техники, полученной в задании на курсовой проект, ее назначение и технические характеристики.

 

 

КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ КОЛЕСНЫХ ТОРМОЗНЫХ

МЕХАНИЗМОВ И МЕХАНИЧЕСКОГО ТОРМОЗНОГО

ПРИВОДА

Расчет рабочих аппаратов

Рабочие аппараты служат для преобразования энергии сжатого воздуха в механическую работу разжимного устройства колесного тормоза. Практическое распространение получили рабочие аппараты двух типов: тормозные камеры и тормозные цилиндры.

 

Рис. 7. Конструкция тормозной камеры

 

Типичная конструкция тормозной камеры показана на рис. 7. Силовой элемент камеры – резиновая диафрагма 1 – защемлен по наружному контуру между крышкой 2 и корпусом 8 с помощью болтов или хомута 6 и 9. Центральной частью диафрагма опирается на тарелку 3 штока 4, шарнирно связанного с рычагом разжимного устройства тормозного механизма. Тарелка 3 нагружена возвратной пружиной 5. Болтами 7 тормозная камера крепится к кронштейну балки моста.

Полость А гибким шлангом и трубопроводом соединяется с поддиафрагменным пространством тормозного крана тягача или воздухораспределителя прицепа. Полость В отверстиями С постоянно сообщена с атмосферой. При поступлении сжатого воздуха в полость А диафрагма 1 прогибается и через шток 4 воздействует на разжимное устройство. При выпуске воздуха из полости А в атмосферу пружина 5 возвращает тарелку 3 и диафрагму 1 в исходное положение. Количество тормозных камер определяется числом тормозных колес автомобиля. Крепление тормозной камеры на балке моста и связь ее с разжимным устройством тормозного механизма показаны на рис. 8.

Диафрагмы тормозных камер выполняются формованием из резины с несколькими (двумя – четырьмя) слоями кордной ткани, придающей диафрагме достаточную прочность.

 

 

Рис. 8. Механизм привода тормозной камеры

 

Корпуса и крышки штампуются из малоуглеродистых сталей, реже отливаются из силумина. Внутренняя поверхность стальных камер покрывается масловодостойкой и противокоррозийной краской. Размеры тормозных камер нормированы. Основным размером тормозных камер является размер D диафрагмы.

Диафрагменные тормозные камеры просты по конструкции, обладают высоким к.п.д., герметичны. Их главным недостатком является непостоянство усилия на штоке от величины его хода, при этом с увеличением хода, например, из-за износа тормозного механизма усилие на штоке резко падает, а диафрагма перегружается. Это объясняется особенностями работы диафрагмы: часть воспринимаемого ею давления передается на тарелку штока, часть расходуется на деформацию материала диафрагмы и на деформацию корпуса из-за прилегания диафрагмы к стенкам камеры (сокращение ее площади).

С увеличением хода штока вторая часть все более возрастает. При больших потребных ходах штока прогиба диафрагмы может вообще не хватить, тогда усилие на штоке упадет до нуля. Поэтому ходы штоков S не могут быть больше некоторой заранее заданной величины (для выполненных конструкций S = 20÷40 мм).

При установке в качестве рабочих аппаратов тормозных камер требуются регулярные эксплуатационные регулировки по восстановлению нормального прогиба диафрагм. Кроме того, следует стремиться к тому, чтобы ходы штоков левых и правых тормозных колес были обязательно одинаковы, в противном случае неизбежны заносы из-за различий в величинах тормозных сил.

При конструировании тормозных камер приходится преодолевать значительные трудности. Для повышения активной площади диафрагмы

 

 

F_д = (R² + Rr + r²)

при заданном R (см. рис. 8) целесообразно стремиться к увеличению площади тарелки r и сокращению ширины гибкого пояса. Но с увеличением r резко уменьшаются прогиб диафрагмы и возможные ходы штока. Для исправно работающих диафрагм не более 0,8.

Конструкция тормозного цилиндра показана на рис. 9.

 

 

Рис. 9. Конструкция тормозного цилиндра

 

Внутри штампованного корпуса 1, прикрепленного к крышке 7, размещеныпоршень 2 с манжетой 3 и уплотнительным кольцом 4 и возвратная пружина 5. Поршень посредством шаровой головки соединен со штоком 9, передающим нагрузку на разжимное устройство. Движение поршня направляется втулкой 6. К полости А подходит магистраль от тормозного крана (воздухораспределителя). Полость В через фильтр 10 сообщена постоянно с атмосферой. Шток 9 и втулка 6 предохраняются от грязи защитным чехлом 8.

Преимуществами тормозных цилиндров перед тормозными камерами являются постоянство усилия на штоке независимо от его хода (т.е. меньшая чувствительность к износам тормозных механизмов), большая эффективность по развиваемому усилию при одинаковых габаритах, повышенная надежность (силовая напряженность диафрагм более значительна, чем поршней).

Но тормозные цилиндры менее герметичны, чем тормозные камеры, имеют более низкий к.п.д., конструкция сложнее, более чувствительны к низким температурам (примерзание поршней).

Если считать, что наружные диаметры тормозной камеры и тормозного цилиндра одинаковы, то отношение развиваемых на их штоках усилий (при одинаковом давлении сжатого воздуха) составит

К_к.ц = ,

где

Так как α не может быть больше 0,8, то К_к.ц ≤ 0,81, т.е. усилие, развиваемое тормозной камерой, при прочих равных условиях всегда меньше усилия, развиваемого тормозным цилиндром, примерно на 20 %.

 

ТЕХНИКИ

 

 

Материал используемый для изготовления деталей рулевого механизма:

Вал-сектор: 12Х2Н4А (Твёрдость 50-55HRC)

Гайка-рейка: 20Х2Н4А (Твёрдость 55-63HRC)

Винт: 20Х2Н4А (Твёрдость 55-63HRC)

1. Передаточное число рулевого механизма:

 

 

d _w - делительный диаметр сектора (мм);

Р - шаг винтовой канавки (мм);

Рис. 5.1 Рулевой механизм:

1-крышка картера нижняя; 2-шариковая гайка; 3-кольцо шайбы уплотнительное; 4-шайба нижней крышки; 5-подшипник винта; 6-картер рулевого механизма; 7-винт с гайкой в сборе; 8-пробка заливного отверстия; 9-сальник винта в сборе; 10-болт крепления стопорной пла­стины; 11-штифт регулировочной гайки; 12-стопорная пластина; 13-регегулировочная гайка

2. Найдём окружное усилие на зубчатом секторе:

Сила Р2 - сила изгибающая винт рулевого механизма

F _pk - сила с которой поворачивают рулевое колесо (Н);

r_рк- радиус рулевого колеса (м);

U _рк -передаточное число механизма; d - делительный диаметр сектора (м);

Рис. 5.2. Силы, действующие в винтовой паре:

Р1-осевая сила; Р2-изгибающая сила

3. Найдём осевую силу, действующую в винтовой паре:

F _рк - сила с которой поворачивают рулевое колесо (берём такое значение с учётом выхода из строя усилителя рулевого управления) (Н);

r _pk - радиус рулевого колеса (м);

d₀- средний диаметр пары (м);

β - угол подъёма винтовой пары

 

4. Контактные напряжения винтореечной передачи:

m - коэффициент, зависящий от кривизны контактируемых поверхностей ша­рика и канавки (нарезки);

Е = 2-10⁵ МПа - модуль упругости для стали;

P₁ - осевая сила, действующая в винтовой паре (Н);

i - число одновременно находящихся в канавке винта шариков;

β - угол подъема винтовой линии, по среднему диаметру d₀ пары;

δ - угол контакта шарика с поверхностью канавки;

d_w - диаметр шарика (м);

d_k - диаметр сечения канавки (м);

5. Прочность зубьев сектора на изгиб:

Р₂ - окружное усилие на зубчатом секторе (Н);

у - коэффициент формы зуба

В_с- контактная длинна зуба сектора (м);

Р_с- окружной делительный шаг зубьев (м);

6. Контактные напряжения зубьев сектора:

Р₂ - окружное усилие на зубчатом секторе (Н);

Е = 2-10⁵ МПа - модуль упругости для стали;

d - делительный диаметр сектора (м);

b_с - контактная длина зуба сектора а- угол зацепления,

α = 20°

 

 

 

По результатам решения указанной задачи в пояснительной записке отражаются:

1. Схема рулевого механизма.

2. Схема сил, действующие в винтовой паре.

3. Значения геометрических параметров рассчитанного рулевого механизма.

 

Порядок оформления курсовой работы

Курсовая работа по дисциплине «Конструкция и расчет ТМО» оформляется в соответствии с «Правилами...» [ 6 ].

В пояснительной записке к курсовой работе во введении отражаются основные задачи работы, дается характеристика рассматриваемой модели САТТО, ее назначение и место в технологическом процессе нефтегазодобычи.

По результатам расчетов в пояснительной записки отражаются материалы, указанные в заключение рассматриваемых разделов данных методических указаний.

Графическая часть проекта содержит три листа:

1. Конструкция рассчитанного сцепления с обязательным отражением заданных и полученных при расчетах геометрических параметров (формат А2).

2. Кинематическая схема трансмиссии (на основании данных полученных при расчетах) и привода навесного оборудования (формат А1).

3. Рулевой механизм ТТМ (формат А3).

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Бухаленко Е.И., Бухаленко В.Е. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. - М.: Недра, 1991.- 336с.

2. Данилов О.Ф. Автомобильные подъемники, насосные, смесительные и исследовательские агрегаты при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин; Уч.пособие. Тюмень, 1996.-258с.

3. Данилов О.Ф. Автомобильные цистерны, агрегаты для механизации работ при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин; Уч.пособие. Тюмень, 1996.-228с.

4. Краткий автомобильный справочник. - М.:Транспорт, 1994.

5. Копотилов В.И. Тяговый расчет автомобиля. Учебное пособие. Тюмень, ТюмИИ; 1980.- 49 с.

6. Захаров Н.С., Асеев С.А.. Методические указания по выполнению дипломных проектов для студентов специальности 23.01.00 "Эксплуатация и обслуживание транспортных и технологических машин и оборудования (нефтегазодобыча)» для дневной и заочной форм обучения. Тюмень, ТюмГНГУ; 2001.- 30 с.

7. Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов.- М.: Машиностроение, 1980.-355с.

 

 

Таблица 1.

 

Вариант	hц ______ H авт	R пов	Коэфициент сцепления	b - ________ L
1.	0,66		0,1	0,45
2.	0,64		0,2	0,40
3.	0,62		0,3	0,30
4.	0,60		0,4	0,35
5.	0,54		0,5	0,5
6.	0,55		0,6	0,47
7.	0,58		0,7	0,33
8.	0,65		0,8	0,38
9.	0,57		0,6	0,32
10.	0,56		0,4	0,44
11.	0,63		0,2	0,49
12.	0,59		0,7	0,42
13.	0,54		0,5	0,35
14.	0,61		0,3	0,41
15.	0,66		0,3	0,40
16.	0,64		0,4	0,30
17.	0,62		0,5	0,35
18.	0,60		0,6	0,5
19.	0,54		0,7	0,47
20.	0,55		0,8	0,33
21.	0,58		0,6	0,38
22.	0,65		0,4	0,32
23.	0,57		0,2	0,44
24.	0,56		0,7	0,49
25.	0,63		0,5	0,42
26.	0,66		0,5	0,47
27.	0,64		0,3	0,33
28.	0,62		0,3	0,38
29.	0,60		0,4	0,35
30.	0,54		0,5	0,44

Примечание: H _авт - высота автомобиля, м (принимается на основании справочных данных [1, 2 или 3]);

L - колесная база машины, (расстояние между передней и задней осью, включая базу тележки трехосных автомобилей), м (принимается на основании справочных данных [ 4 ].

 

 

Приложение 2

 

Коэффициенты трения и допускаемые удельные давления

для различных материалов

 

	Коэффициент трения 	Допустимое удельное давление q, Мпа
	Сухое трение	Работа в масле	Сухое трение	Работа в масле
Сталь по стали или чугуну	0.15-0,18	0,03-0,07	0,2-0,25	до 1,0
Сталь по асбокартону	0,2 - 0,35	Не применяется	0,1 - 0,2	-
Сталь по асбокаучуку	0,4 - 0,5	0,1-0,12	До 0,3	До 2,5
Сталь по пластмассе	0,3 - 0,4	0,07-0,12	До 0,5	До 3
Сталь по металлокерамике	0,4 - 0,5	0,1 - 0,12	До 0,6	До 4
Сульфацианированные диски	Не применяется	0,08-0,11	Не применяется	2 - 3

 

 

Приложение 3

 

Значения коэффициента сопротивления воздуха К_w

для основных моделей автомобилей

 

	Модели автомобилей	Кw, н*с2/м4
1.	УАЗ - 2205	0,32
2.	УАЗ - 3303	0,38
3.	ГАЗ - 3305	0,81
4.	ГАЗ - 4509	0,68
5.	ЗиЛ - 431410	0,53
6.	Зил - 4331	0,66
7.	ЗиЛ - 4331 + бортовой прицеп	1,00
8.	ЗиЛ - 131	0,64
9.	МАЗ - 5336	0,67
10.	МАЗ - 5336 + прицеп (с тентом)	0,79
11.	МАЗ - 6422 + полуприцеп	1,04
12.	КамАЗ - 5320	0,68
13.	КамАЗ - 5511	1,04
14.	КамАЗ - 5410 + полуприцеп	0,87
15.	Урал - 4320	0,71
16.	КрАЗ - 256	0,59
17.	КрАЗ - 255Б	0,70
18.	КрАЗ - 6505	0,98

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работе

 

по дисциплине

«Конструкция и расчет транспортных

и технологических машин и оборудования»

по специальности 19.06.03

"Сервис транспортных и технологических машин

и оборудования в нефтегазодобыче»

для дневной и заочной форм обучения

 

Составители: к.т.н., доцент С.А. Асеев

к.п.н., доцент А.В. Головкин

ассистент Д.С. Джанбровский

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт транспорта

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

к выполнению курсовой работы

 

по дисциплине

«Конструкция и расчет транспортных

и технологических машин и оборудования»

по специальности 19.06.03

"Сервис транспортных и технологических машин

и оборудования в нефтегазодобыче»

для дневной и заочной форм обучения

 

 

Тюмень - 2007

 

 

Утверждено редакционно-издательским советом

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Составители: к.т.н., доцент С.А. Асеев

к.п.н., доцент А.В. Головкин

ассистент Д.С. Джанбровский

 

 

с Тюменский государственный нефтегазовый университет

 

 

Введение

 

Курсовая работа по дисциплине «Конструкция и расчет транспортных и технологических машин и оборудования» является завершающим этапом изучения указанного курса.

Цель работы: 1. Ознакомиться с методами расчета параметров трансмиссии специальной автотракторной техники.

2. Изучить методику расчета колесных тормозных механизмов и механического тормозного привода.

3.Освоить методикуизмерения плавности хода и колебания автомобиля.

4.Ознакомиться с методикой расчета показателей устойчивости специальной автомобильной техники.

5. Ознакомиться с методами расчета рулевого механизма специальной автотракторной техники.