Состав чертежей
Введение
1 Технико-экономическая характеристика производственной деятельности предприятия
1.1 Расположение и структура ОАО «Птицефабрика Рефтинская»
1.2 Природно-климатические условия предприятия
1.3. Анализ хозяйственной деятельности
2 Исследование тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля КамАЗ-43114
2.1 Выбор и оценка параметра тягового расчета
2.1.1 Типоразмер шин и радиусы колес
2.1.2 Коэффициент полезного действия трансмиссии
2.1.3 Коэффициент обтекаемости и площадь лобового сопротивления
2.2 Расчет параметров двигателя
2.2.1 Параметры, выбираемые в ходе расчета двигателя
2.2.2 Мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля
2.2.3 Максимальная мощность двигателя
2.2.4 Внешняя скоростная характеристика
2.3 Расчет параметров трансмиссии
2.3.1 Параметры, выбираемые в ходе расчета трансмиссии
2.3.3 Передаточное число низшей ступени в коробке передач
2.3.4 Передаточные числа промежуточных ступеней в коробке передач
2.4 Определение оценочных параметров тягово-скоростных свойств
2.4.1 Оценочные параметры тягово-скоростных свойств
2.4.2 Алгоритм определения оценочных параметров
2.4.2.1 Определение тягово-скоростной характеристики
2.4.2.2 Определение максимальной скорости движения
2.4.2.3 Определение динамической характеристики
2.4.2.4 Определение диаграммы ускорений
2.4.2.5 Определение пути и времени разгона
2.5 Определение оценочных параметров топливной экономичности
2.5.1 Оценочные параметры
2.5.2 Алгоритм определения топливно-экономической характеристики установившегося движения
2.5.3 Расчет топливно-экономической характеристики установившегося движения
3 Проект изотермического фургона на базе шасси КамАЗ-43114
3.1 Анализ рынка изотермических фургонов
3.2 Описание проектируемой модели изотермического фургона
3.3 Инженерные расчеты конструкции
3.3.1 Расчет связок конструкции
3.3.2 Расчет связки на кручение
3.3.3 Расчет сварного шва
4 Безопасность жизнедеятельности на производстве
4.1 Анализ деятельности предприятия по вопросам охраны труда
4.2 Разработка рекомендаций по обеспечению безопасности жизнедеятельности
4.3 Инструкция по технике безопасности при эксплуатации инженерной конструкции
5 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях
6 Охрана окружающей среды
6.1 Охрана окружающей среды в современных условиях развития народного хозяйства
6.2 Анализ природоохранной деятельности и рекомендации предприятию по охране природы
6.3 Экологическая экспертиза разработки
7 Технико-экономическая эффективность проекта
Заключение
Список источников
- Анализ производственной деятельности ОАО «Птицефабрика Рефтинская» (формат А1)
- Диаграммы исследования тягово-скоростных свойств и топливной экономичности (формат А1)
- Изотермический фургон на базе шасси КамАЗ-43114 (общий вид — формат А1)
- Каркас кузова (сборочный чертеж — формат А1)
- Каркас боковины правой (сборочный чертеж — формат А1)
- Каркас задней панели (сборочный чертеж — формат А1)
- Каркас крыши (сборочный чертеж — формат А1)
- Рабочие чертежи деталей (формат А1)
- Рабочие чертежи деталей (формат А1)
- Рабочие чертежи деталей (формат А1)
- Показатели экономической эффективности проекта (формат А1)
Описание
В дипломной работе произведен анализ производственной деятельности птицефабрики. В данной работе был проведен широкий анализ научной литературы, документации на базовую машину и прочих источников. В дипломном проекте выполнено исследование тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля КамАЗ-43114.
В результате аналитического обзора технологической оснащенности предприятия, предложен проект изотермического фургона на базе шасси КамАЗ-43114. Изотермический фургон используется, если необходимо перевозить скоропортящийся товар или другие грузы, требующие стабильной температуры транспортировки, хранения, что является особо актуальным вопросом в условиях ОАО «Птицефабрика Рефтинская».
Кузов-фургон имеет каркас сварной конструкции — это тип закрытого автомобильного кузова, предназначенный для транспортировки товаров, требующих соблюдения определенного температурного режима.
Преимущество проектируемого изотермического фургона – это низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет создать необходимый температурный режим, необходимый для транспортировки того или иного продукта.
Проектируемая конструкция обладает рядом инновационных инженерных решений:
- это низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет создать необходимый температурный режим, необходимый для транспортировки того или иного продукта.
- при необходимости изотермический фургон может комплектоваться холодильной установкой, которая обеспечит необходимый температурный режим при температурах ниже 0 градусов Цельсия. В этом случае, изотермический фургон позволяет устанавливать температуру в диапазоне от -20 до +12 градусов с точностью до 1 градуса и долго сохранять ее.
В процессе работы проведен анализ существующих конструкций и разработана конструкция изотермического фургона. Дано технико-экономическое обоснование использования такого технического решения. Проведено определение основных параметров и осуществлены инженерные расчеты проекта, разработаны рабочие чертежи конструкции в целом.
Выполнен раздел «Безопасность жизнедеятельности», произведен анализ природоохранной деятельности предприятия и произведена экологическая экспертиза. По данным расчётов приведённых в дипломе можно сделать вывод, что при достаточно небольших дополнительных капитальных вложениях (75304 руб.) мы получаем годовой экономический эффект от использования изотермического фургона — 112058 рублей. При этом годовая эксплуатационная производительность повысилась по сравнению с базовой техникой. Срок окупаемости составит 1 год. Таким образом, применение инженерной конструкции целесообразно и экономически обосновано.
Защитное слово к дипломной работе:
Уважаемые председатель и члены государственной аттестационной комиссии!
Вашему вниманию представлен дипломный проект на тему Проект изотермического фургона на базе шасси КамАЗ-43114 в условиях ОАО «Птицефабрика Рефтинская».
ОАО «Птицефабрика «Рефтинская» – крупнейшее птицеводческое предприятие на Среднем Урале. «Птицефабрика «Рефтинская» постоянно наращивает объемы производства, с каждым годом увеличивая выпуск мяса птицы. Переработка мяса птицы находится на самом высоком мировом уровне, ежегодная модернизация и внедрение инновационного оборудования позволяет совершенствовать качество, расширять ассортимент, снижать себестоимость продукции.
Расположена «Птицефабрика «Рефтинская» в 112 км от областного центра города Екатеринбурга, в 20 км от города Асбеста. В разрезе трех лет на ОАО «Птицефабрика Рефтинская» наблюдается увеличение финансовой зависимости, то есть произошло увеличение доли заемного капитала. ОАО «Птицефабрика Рефтинская» относится к абсолютному типу устойчивости, так как запасы и затраты намного меньше плановых источников, предназначенных для их финансирования.
На протяжении рассматриваемого периода (2009-2011 гг.) на предприятии ОАО «Птицефабрика Рефтинская» наблюдался устойчивый рост объемов реализации продукции, что обусловлено ростом спроса на данную продукцию. При этом затраты снизились, а чистая прибыль выросла.
Основные показатели хозяйственной деятельности рассматриваемого предприятия представлены Вашему вниманию на плакате №1Анализ производственной деятельности.
Проанализировав данные по эксплуатации машинно-тракторного парк предприятия, был сделан вывод о том, что транспортные работы по предприятию увеличились, что обосновывается повышением производства основных видов сельскохозяйственной продукции. Таким образом, была определена цель дипломного проектирования.
Объектом явился инженерный проект изотермического фургона на базе шасси КамАЗ-43114.
В процессе работы проведены: исследование тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля КамАЗ-43114. В результате произведенных расчетов были выполнены диаграммы исслледования, которые представлены на плакате №2 Диаграммы.
В расчетно-пояснительной записке произведен анализ рынка изотермических фургонов, в результате которого выбраны основные направления разработки.
Изотермический фургон (плакат №3 Общий вид) используется, если необходимо перевозить скоропортящийся товар или другие грузы, требующие стабильной температуры транспортировки, хранения, что является особо актуальным вопросом в условиях ОАО «Птицефабрика Рефтинская».
Кузов-фургон имеет каркас сварной конструкции — это тип закрытого автомобильного кузова, предназначенный для транспортировки товаров, требующих соблюдения определенного температурного режима.
Преимущество проектируемого изотермического фургона – это низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет создать необходимый температурный режим, необходимый для транспортировки того или иного продукта.
При необходимости изотермический фургон может комплектоваться холодильной установкой, которая обеспечит необходимый температурный режим при температурах ниже 0 градусов Цельсия. В этом случае, изотермический фургон позволяет устанавливать температуру в диапазоне от -20 до +12 градусов с точностью до 1 градуса и долго сохранять ее.
Основными составляющими конструкции являются: каркас кузова (плакат №4 Каркас кузов), каркас боковины (плакат №5 Каркас боковины), каркас задней панели (плакат №6 Каркас задней панели), каркас крыши (плакат №7 Каркас крыши), армированные сэндвич-панели и специальное половое покрытие.
Предлагается использовать в конструкции изотермического автофургона армированные сэндвич-панели, теплоизоляция находится между поперечин из фанеры с шагом 600 мм и толщиной 4 мм, они расположены в межпанельном пространстве. Такая конструкция обеспечивает дополнительную прочность стенкам фургона, надежно защищая перевозимый груз от непредвиденных повреждений.
Особой прочности соединений стенок и крыши фургона между собой мы добились за счет применения высококачественного полиуретанового клея и особой технологии разделки кромок панелей.
Предлагается использовать пятислойные сэндвич-панели. Отличие последних заключается в применении дополнительных двух слоев фанеры толщиной по 4 мм каждый. Такие панели жестче трехслойных и имеют лучшие показатели сопротивления линейным деформациям и статическим изгибам. К тому же, они обладают меньшей теплопроводностью за счет промерзания внутреннего слоя фанеры.
Использование экструдированного пенополистирола в качестве теплоизоляционного материала улучшает изотермические свойства фургона, собранного из сэндвич-панелей.
Половое покрытие представляет собой комбинированную конструкцию: несколько слоев различных материалов, которые склеены между собой; он усилен фанерными брусьями, а снизу защищен оцинкованным стальным листом.
Для усиления конструкции фургона применяем лонжероны и швеллеры большого сечения, а также укосины, которые обеспечивают дополнительную прочность изотермического автофургона.
Для изготовления предложенной конструкции даны рабочие чертежи деталей (плакаты №8, 9 и 10).
В пояснительной записке произведены прочностные расчеты конструкции.
Также в дипломном проекте разработаны разделы безопасности жизнедеятельности на производстве, в чрезвычайных ситуациях, охраны окружающей среды. Разработана инструкция по технике безопасности при эксплуатации изотермического фургона.
Выполнен раздел охраны окружающей среды, даны рекомендации предприятию по выполнению природоохранных мероприятий, дано заключение экологической экспертизы проекта.
Исходя из всего вышесказанного в экономическом разделе дипломного проекта определен экономический эффект от проекта (плакат №11). Проведенные расчеты в экономической части проекта показывают экономическую целесообразность производства проектируемой модели изотермического фургона.
Проектируемая конструкция отвечает следующим требованиям: простота конструкции, надежность, долговечность, простота обслуживания и ремонта.
В результате внедрения проекта возможно получение годо¬вого экономического эффекта в размере 112058 руб, что позволяет окупить единовременные капиталовложения в течение 1 года.
Доклад окончен, благодарю Вас за внимание.
Фрагмент из пояснительной записки диплома:
2 Исследование тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля КамАЗ-43114
2.1 Выбор и оценка параметра тягового расчета
2.1.1 Типоразмер шин и радиусы колес
Выбор пневматических шин производится по наиболее нагруженным колесам автомобиля с учетом номенклатуры шин, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью.
Динамический радиус колес автомобиля-прототипа в первом приближении принимается равным статическому радиусу , который приводится в ГОСТах на пневматические шины. При отсутствии данных по статическому радиусу для тороидных шин пользуются соотношением:
где динамический радиус колеса, м;
диаметр обода колеса (определяется из обозначения шины), м;
относительная радиальная деформация профиля (принимается .
Нагрузка на одно колесо:
Выбираем равным м
2.1.2 Коэффициент полезного действия трансмиссии
Коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД) характеризует потери мощности при ее передачи механизмами трансмиссии от первичного вала коробки передач до ведущих колес. КПД механической трансмиссии равен произведению коэффициентов полезного действия входящих в трансмиссию механизмов, т.е.
где КПД трансмиссии;
КПД коробки передач (принимается );
КПД главной передачи (принимается ).
2.1.3 Коэффициент обтекаемости и площадь лобового сопротивления
Коэффициент обтекаемости равен силе сопротивления воздуха, действующей на 1 лобовой площади автомобиля при скорости движения 1 .
Коэффициент обтекаемости зависит от формы кузова и угла натекания потока воздуха; определяется экспериментально продувкой натурных образцов или моделей автомобилей в аэродинамических трубах.
В проектных расчетах при отсутствии экспериментальных данных значения коэффициента обтекаемости выбирают из диапазонов, характерных для современных автомобилей определенного типа и значения.
Грузовой автомобиль
Площадь лобового сопротивления равна площади проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси. В проектных расчетах площадь лобового сопротивления определяют приближенно по выражению:
где площадь лобового сопротивления, ;
наибольшая ширина автомобиля (определяют по компоновочной схеме автомобиля-прототипа), м;
наибольшая высота автомобиля (определяют по компоновочной схеме автомобиля-прототипа), м;
коэффициент заполнения площади (для грузовых автомобилей принимается ).
2.2 Расчет параметров двигателя
Расчет параметров двигателя является одним из наиболее ответственных этапов тягового расчета, т.к. установка двигателя с избыточной или недостаточной мощностью приводит к снижению эффективности автомобильных перевозок.
Параметры двигателя определяют из условия обеспечения движения автомобиля с заданной максимальной скоростью по дороге с заданным коэффициентом суммарного сопротивления.
2.2.1 Параметры, выбираемые в ходе расчета двигателя
При расчете параметров двигателя необходимо выбрать и оценить:
- частоту вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности ;
- коэффициенты приспособляемости по моменту ( ) и по частоте вращения ( , где , максимальный крутящий момент и соответствующая частоту вращения, , крутящий момент при максимальной мощности и соответствующая частота вращения);
- коэффициент отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля с максимальной скоростью к частоте вращения при максимальной мощности ;
- коэффициент учета потерь мощности двигателя .
Значения частоты вращения и коэффициентов приспособляемости и выбирают из конструктивных соображений с учетом статистических данных по выпускаемым в нашей стране и за рубежом двигателям, близких по классу к двигателю автомобиля-прототипа.
Основным критерием правильности выбора частоты вращения проектируемого двигателя является соответствующая этой частоте средняя скорость поршня , которую подсчитывают по формуле
где средняя скорость поршня, ;
ход поршня (принимают равным или близким к ходу поршня двигателя автомобиля-прототипа), м;
частота вращения двигателя при максимальной мощности, .
Подсчитанное значение средней скорости поршня должно находиться в пределах 9…11 для дизельных двигателей. Если значение выходит из указанных пределов, необходимо скорректировать значение частоты .
Диапазоны изменения коэффициентов приспособляемости и по типам современных двигателей составляют:
- – коэффициент приспособляемости по моменту, дизельные двигатели;
- — коэффициент приспособляемости по частоте вращения, дизельные двигатели;
Отношение частот вращения двигателя при максимальной скорости и максимальной мощности (коэффициент ) для современных двигателей изменяется в пределах:
дизельные двигатели грузовых автомобилей.
Коэффициент учета потерь мощности отражает потери мощности на привод вспомогательного оборудования и потери, связанные с отличием условий работы двигателя на автомобиле от стендовых.
Коэффициент изменяется в зависимости от условий эксплуатации и режима работы двигателя. В проектных расчетах можно принять .
2.2.2 Мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля
Мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля определяется исходя из уравнения мощностного баланса по выражению
где мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, кВт;
максимальная скорость движения автомобиля, ;
КПД трансмиссии; полная масса автомобиля, кг; ускорение свободного падения ( ), ;
коэффициент суммарного сопротивления дороги при движении автомобиля с максимальной скоростью;
коэффициент обтекаемости; площадь лобового сопротивления, .
2.2.3 Максимальная мощность двигателя
Максимальная мощность двигателя определяется по формуле С.Р.Лейдермана:
где максимальная мощность двигателя, кВт;
мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, кВт;
отношение частоты вращения двигателя при максимальной скорости к частоте при максимальной мощности;
a,b,c-коэффициенты, значения которых зависят от типа и конструкции двигателя.
Максимальная мощность двигателя с учетом коэффициента коррекции Кр=0,94
Коэффициенты a,b,c, подсчитываем по формулам А.С. Литвинова:
2.2.4 Внешняя скоростная характеристика
Внешняя скоростная характеристика является основой технического задания на проектирование нового двигателя. Расчет ее ведется по уравнениям вида:
где текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт;
текущее значение крутящего момента двигателя, Н м;
текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, ; максимальная эффективная мощность двигателя, кВт;
частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, .
Задаваясь последовательно значениями частоты вращения от минимальной (принимают до максимальной ( или ) частоты с шагом , рассчитывают значение эффективной мощности и крутящего момента . Результаты вычислений заносим в таблицу.
Таблица 2.1 — Параметры внешней скоростной характеристики двигателя
| определяемый параметр | ne , об\мин | ||||||||||
| 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 | 2400 | 2600 | |
| Ne , кВТ | 29.85 | 42.97 | 56.81 | 70.86 | 84.6 | 97.51 | 109.09 | 118.81, | 126.15 | 130.61 | 131.67 |
| Me , Нм | 475.25 | 513.03 | 542.6 | 563.96 | 577.11 | 582.0.6 | 578.79 | 567.31 | 547.63 | 519.73 | 483.63 |
Рисунок 2.1 — Внешняя скоростная характеристика двигателя
Таблица 2.2 – Параметры двигателя
| Наименование параметра | Размерность | Значение по расчету |
| Тип и расположение | ДВ8В | |
| Количество тактов | 4 | |
| Топливо (октановое число) | Диз. топливо | |
| Диаметр цилиндра и ход поршня, D*S | мм | 76*66 |
| средняя скорость поршня, Vn | м/с | 10,40 |
| Рабочий объем, Vh | Л | 12,0 |
| Степень сжатия | 15 | |
| Максимальная мощность Nemax , при частоте вращения nM | кВт мин-1 | 131,6
2600 |
| Максимально крутящий момент Mkmax, при частоте вращения nм | Нм мин-1 | 580
1600 |
| Литровая мощность, Nл | КВт/л | 11 |
| Минимальный удельный расход топлива, gemin | кг/кВт ч | 34 |
| Удельный расход мощности при максимальной мощности, geN | кг/кВт ч | 131,6 |
| Коэффициент приспособляемости по частоте моменту, kM | 1,2 | |
| Коэффициент приспособляемости по частоте вращения, | 1,6 | |
| Отношение частоты вращения двигателя на максимальной скорости к частоте при максимальной мощности, | 1,2 | |
| Коэффициент учета потерь мощности двигателя, kN | 0,6 |
2.3 Расчет параметров трансмиссии
Расчет параметров трансмиссии автомобиля является необходимой предпосылкой получения высоких средних скоростей движения и хорошей топливной экономичности, обеспечивающих минимальные затраты на осуществление заданного объема автомобильных перевозок.
2.3.1 Параметры, выбираемые в ходе расчета трансмиссии
При расчете трансмиссии необходимо выбрать и оценить:
- диапазон передаточных чисел коробки передач (КП) ;
- количество ступеней в коробке передач m;
- передаточные числа высшей ступени в основной и дополнительной коробках передач .
Диапазон передаточных чисел (отношение передаточного числа низшей ступени в КП к передаточному числу высшей ступени) и количество ступеней являются основными характеристиками механических коробок передач. Эти параметры определяются типом, назначением, условиями эксплуатации и полной массой автомобилей, а также удельной мощностью устанавливаемых двигателей.
2.3.2 Передаточное число главной передачи
Передаточное число главной передачи определяются из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения автомобиля на высшей ступени в коробке передач по формуле
где передаточное число главной передачи; радиус качения колеса, м;
максимальное значение частоты вращения коленчатого вала двигателя ( или ), мин-1; передаточное число высшей ступени в коробке передач;
максимальная скорость движения автомобиля на прямой передаче, км/ч.
Для получения достаточного дорожного просвета и простой конструкции главной передачи не рекомендуется превышать следующие значение передаточного числа: грузовые автомобили грузоподъемностью свыше 8т .
2.3.3 Передаточное число низшей ступени в коробке передач
Передаточное число низшей ступени в коробке передач определяется из условия обеспечения возможности движения автомобиля по дороге с заданным суммарным коэффициентом сопротивления. Формула для расчета передаточного числа выводится из уравнения силового баланса при установившемся движении и имеет вид
где передаточное число низшей ступени в коробке передач;
суммарный коэффициент сопротивления дороги;
полная масса автомобиля, кг;
ускорение свободного падения ( ), м/с2;
динамический радиус колеса, м;
максимальный крутящий момент двигателя, Нм;
передаточное число главной передачи;
КПД трансмиссии.
Полученное значение передаточного числа низшей ступени в коробке передач проверяется по условиям сцепления ведущих колес с дорогой по формуле:
где передаточное число низшей ступени в коробке передач по условиям сцепления ведущих колес с дорогой;
коэффициент сцепления пневматических шин с дорогой (расчеты проводятся для условий движения по хорошему сухому шоссе при );
сцепная масса автомобиля, кг.
Сцепная масса определяется как масса, приходящаяся на колеса ведущих мостов автомобиля с учетом динамического распределения нагрузки:
где масса автомобиля, приходящаяся на задний мост, кг;
коэффициент динамического перераспределения нагрузки.
Принимаем
2.3.4 Передаточные числа промежуточных ступеней в коробке передач
Передаточные числа промежуточных ступеней в коробке передач выбирают из условия обеспечения максимальной интенсивности разгона автомобиля, а также возможности длительного движения при повышенном сопротивлении дорог.
Для того чтобы в процессе разгона автомобиля двигатель работал с наибольшей средней мощностью, его частота вращения должна находиться в диапазоне частот, близком к частоте максимальной мощности. Тогда передаточное число каждой последующей ступени получается из предыдущего умножением на постоянный множитель ряда геометрической прогрессии. Для i–й ступени в коробке передач имеем
где передаточное число i–й ступени в коробке передач;
передаточное число низшей ступени в коробке передач;
передаточное число высшей ступени в коробке передач;
количество ступеней в коробке передач.
Таблица 2.2 – Параметры трансмиссии
| Наименование параметра | Значение по расчету |
| 1.Передаточное число главной передачи | 5,22 |
| 2.Диапазон передаточных чисел коробки передач, Дк | 6.77 |
| 4.Передаточные числа коробки передач | 7,77
4,65 2,78 1,67 1,00 |
2.4 Определение оценочных параметров тягово-скоростных свойств
2.4.1 Оценочные параметры тягово-скоростных свойств
- максимальная скорость движения автомобиля
- максимальное ускорение автомобиля на каждой передачи
- максимальная тяговая сила
- максимальный динамический радиус
- максимальная тяговая сила
- путь разгона автомобиля до заданной скорости
- время разгона
- скоростная характеристика
2.4.2 Алгоритм определения оценочных параметров
Уравнение силового и мощностного балансов определяются по формулам:
Уравнение движения автомобиля
Уравнение силового баланса
Уравнение силового баланса по прямой
Отсюда следует, что ,
где тяговая сила;
сила сопротивления качению;
сила сопротивления подъему;
сила сопротивления воздуху;
сила сопротивления разгону;
сила сопротивления дороги.
Уравнение мощностного баланса
2.4.2.1 Определение тягово-скоростной характеристики
Решение уравнения силового баланса заключается в определении скорости, при которой будет соблюдаться баланс сил
Таблица 2.3 — Результаты определения тягово-скоростной характеристики
| № | Определяемый параметр | |||||
| 600 | 1100 | 1600 | 2100 | 2600 | ||
| 475.25 | 554.31 | 582 | 558.5 | 483.6 | ||
| 31723,6 | 37001,03 | 38849,3 | 37280,72 | 32281,03 | ||
| 2,81 | 5,15 | 7,5 | 9,84 | 12,18 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 2,21 | 7,42 | 15,75 | 27,11 | 41,53 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | ||
| 2266,59 | 2271,8 | 2280,13 | 2291,49 | 2305,91 | ||
| 18985,2 | 22141,47 | 23249,6 | 22310,85 | 19318,76 | ||
| 4,69 | 8,61 | 12,53 | 16,44 | 20,36 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 6,15 | 20,75 | 43,96 | 75,67 | 116,06 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | ||
| 2270,53 | 2285,13 | 2308,34 | 2340,05 | 2380,44 | ||
| 11350,29 | 13238,46 | 13899,7 | 13338,53 | 11549,71 | ||
| 7,8 | 14,41 | 20,96 | 27,51 | 34,06 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 17,03 | 58,14 | 123,01 | 211,9 | 324,82 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | ||
| 2281,41 | 2322,52 | 2299,27 | 2476,28 | 2589,2 | ||
Продолжение таблицы 2.3
| 6818,34 | 7952,60 | 8349,86 | 8012,71 | 6938,13 | ||
| 13,08 | 23,99 | 34,89 | 45,80 | 56,70 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2628,37 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 17,9 | 161,14 | 340,84 | 587,3 | 900,16 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2264,38 | 2628,37 | ||
| 2282,28 | 2425,52 | 2605,22 | 2851,68 | 3528,53 | ||
| 4082,83 | 4762,03 | 4999,92 | 4798,03 | 4154,57 | ||
| 21,85 | 40,06 | 58,27 | 76,48 | 94,7 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2648,81 | 2926,63 | 3279,75 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 133,67 | 449,34 | 950,71 | 1637,7 | 2511,06 | ||
| 2264,38 | 2264,38 | 2648,81 | 2926,63 | 3279,75 | ||
| 2398,09 | 2713,72 | 3599,52 | 4564,33 | 5790,81 |
Для решения этого уравнения графическим методом используют тягово-скоростную характеристику (ТСХ) автомобиля.
где тяговая сила, Н;
крутящий момент, Нм;
передаточное число трансмиссии;
КПД трансмиссии
динамический радиус, м;
скорость автомобиля, км/ч;
частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
-при скорости меньше 50км/ч
Рисунок 2.2 – Диаграмма силового баланса………………………………
3.1 Анализ рынка изотермических фургонов
Изотермические фургоны необходимы при доставке не только продуктов питания и их компонентов, но и многих других товаров, среди которых фармацевтические лекарственные препараты, а также цветы.
Фургоны могут иметь различную конструкцию, а в результате, существенно отличаются как по своим теплотехническим характеристикам, так и по стоимости. При этом два идентичных с виду фургона, на одинаковых шасси, имеющие одинаковые заявленные технические характеристики, могут отличаться в цене на 20-30%. Поэтому нужно представлять, как устроены эти машины и на что обращать внимание при их покупке.
Подобные фургоны делятся на два типа: изотермические (черный металл или пенопласт) и, так называемые, термофургоны из сэндвич-панелей. В Европе такого деления нет. Там продукты питания возят только в сэндвич-панельных кузовах, которые и являются изотермическими по европейским понятиям.
Каркасные фургоны с набивкой из пенопласта и жестяной обшивкой имеют плохую теплоотдачу, холод быстро покидает внутреннее пространство. Также внутри такого кузова неизбежно образовывается конденсат, который затекает в многочисленные щели и быстро приводит к коррозии. Тем не менее, сейчас выпускают сравнительно недорогие термокузова с наполнителем из пенопласта, обшитым с двух сторон оцинкованной сталью, покрытой полиэфирной смолой.
По мнению специалистов, на сегодняшний день наиболее правильным выбором является изотермический фургон, изготовленный из сэндвич-панелей, которые соединяются между собой при помощи герметика. Они состоят из двух листов достаточно прочного гладкого пластика, промежуток между которыми заполнен вспененным полиуретаном. Здесь наблюдается прямая зависимость от толщины теплоизоляции и величины теплопотери.
Не менее важное значение имеет конструкция пола, через который осуществляется более половины теплообмена с окружающей средой. Он также должен состоять из панелей, нескольких слоев фанеры, заливаться составом на основе резины, покрываться листом рифленого или гладкого алюминия, либо нержавеющей стали. Алюминий существенно дешевле, но при перевозке молочных продуктов имеющаяся в их составе молочная кислота рано или поздно разъедает его. Нержавеющее покрытие может служить почти вечно, но оно увеличивает общую стоимость фургона почти на 10%.
Серьезные производители предпочитают изготавливать дверные проемы и различную фурнитуру из нержавеющей стали. Передняя стенка на большинстве фургонов адаптирована под установку холодильного агрегата. Тут устанавливаются закладные детали и прокладываются каналы для трубок с фреоном. Изометрические фургоны могут быть различной конструкции: однообъемными, мультитемператуными, многодверными, предназначенными для перевозки мясных туш, иметь встроенные стеллажи, профили для крепления груза, боковые двери, ролеты для транспортирования напитков.
Есть много типов кузовов для различной глубины заморозки. Производители стараются достаточно тонко варьировать границы температурных режимов как для кузовов, так и для холодильных установок.
Нельзя не отметить, что тепловой режим для самих сэндвич-панелей и сделанных из них кузовов существенно отличаются.
Тепло улетучивается через стыки между плит, через дверной проем, а главное — во время погрузочно-разгрузочных работ. Поэтому для фургонов данный показатель обычно нормируется с учетом среднего количества открывания двери в течении всего рабочего дня. Самый простой тонкостенный фургон, изготовленный из сэндвич-плиты толщиной 30мм, рассчитан на подержание температуры.
Естественно, при наличии рефрижератора. Такие параметры имеет обычный фургон для перевозки охлажденных и слабозамороженных продуктов класса FNA в соответствии с международным стандартом ATP. К наиболее сложной и дорогой конструкции относятся кузова класса RRC, предназначенные для перевозки мороженого, пельменей.
Обычно они имеют толстые стенки (100 — 120мм), 8 — 12 дверей, внутреннее пространство, которое разделено решетчатыми перегородками, предотвращающими перемещение груза. Кроме того, они оснащаются эвтектическими холодильниками.
Каждый из них состоит из обычного агрегата, работающего от внешней электрической сети, и ряда эвтектических плит, установленных под потолком кузова и являющихся аккумуляторами холода. Ночью такой агрегат включается в розетку, и температура в фургоне понижается.
Подобный подход позволяет уменьшить расход топлива и сэкономить на энергоносителях, поскольку холодильник, работающий от электросети намного экономичнее аналогичного агрегата с приводом от ДВС. Особенностью изотермического кузова, предназначенного для перевозки туш, является особо прочная крыша, оснащенная направляющими крюками, на которых подвешиваются мясные полуфабрикаты. Она выдерживает нагрузку в 5т. Изготовить ее может далеко не каждый производитель, но без таких кузовов не обойтись, поскольку многие отечественные потребители отказываются принимать мясо, привезенное «навалом». Если туши недостаточно заморожены и контактируют между собой, температура на их поверхности может подниматься выше допустимой нормы.
Конструкция с несущей крышей достаточно сложна и стоит на 30-40% дороже фургона обычного типа. Поэтому выпускаются достаточно дешевые заменители, представляющие собой напольные А-образные стеллажи для наклонной перевозки туш.
Многие производители фургонов работают над уменьшением теплопотерь как во время движения, так и при погрузочно-разгрузочных работах. Для этого, например, в дверном проеме устанавливают занавеску из прозрачных поливинилхлоридных пластиковых полос. Полоски могут жестко закрепляться в задней части кузова или передвигаться по штанге в поперечном направлении, а также по направляющим вдоль термокузова.
Кроме того, в рефрижераторах устанавливаются и термоперегородки различных типов, позволяющие поддерживать в отсеках кузова необходимую температуру. Без нее не обойтись во время одновременной перевозки продуктов, требующих различных температурных режимов, либо при перевозках малого количества груза, когда внутренние объемы используются лишь частично.
Выпускаемые термоперегородки отличаются своей пропускающей способностью, а соответственно, ценой и сложностью установки. Подбирать системы нужно в зависимости от того, как долго будет транспортироваться груз. Самая простая (и дешевая) перегородка-занавеска используется для перевозок охлаждаемых грузов на небольшие расстояния. Теплоизолирующим материалом служит наполнитель из полиэфирных волокон, покрытый с обеих сторон алюминиевой фольгой.
Закрывается она внутри кузова при помощи штанг, устанавливаемых вертикально либо горизонтально. Терморегуляция осуществляется естественным способом. Компрессор охлаждает переднюю часть, а перегородка позволяет несколько часов удерживать в задней части кузова плюсовую температуру, которая выравнивается в обеих частях примерно через 8 часов.
Для более дальних перевозок используются полужесткие перегородки с практически таким же коэффициентом теплопередачи, как у 60-милиметровой стенки рефрижератора. Поскольку теплозащита подобной конструкции существенно выше, можно использовать холодильник, одновременно охлаждающий оба отсека и обеспечивающий в каждом из них соответствующую температуру. Такие перегородки дороже «занавесок», могут быть как цельными, так и из двух-трех частей, включая двери. Закрепляются при помощи штанг, держатся за счет трения резиновых уплотнителей и кузова. При погрузочно-разгрузочных работах они поднимаются и фиксируются под крышей.
Жесткая перегородка, кроме пружинных креплений и более высокой цены, почти ничем не отличается от полужесткого аналога. Она имеет один недостаток: в поднятом состоянии она уменьшает высоту кузова. В результате, если набор поддонов рассчитан точно под высоту фургона, некоторые из них могут и не поместиться. В этом случае лучше подойдут съемные перегородки. Можно полужесткую перегородку поставить на направляющие и снабдить пружинами, которые обычно используются только в жестких системах. Это удешевит конструкцию и сделает ее легко обслуживаемой.
3.2 Описание проектируемой модели изотермического фургона
Описание модели: Кузов-фургон имеет каркас сварной конструкции — это тип закрытого автомобильного кузова, предназначенный для транспортировки товаров, требующих соблюдения определенного температурного режима.
Изотермический фургон используется, если необходимо перевозить скоропортящийся товар или другие грузы, требующие стабильной температуры транспортировки, хранения, что является особо актуальным вопросом в условиях ОАО «Птицефабрика Рефтинская».
Преимущество проектируемого изотермического фургона – это низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет создать необходимый температурный режим, необходимый для транспортировки того или иного продукта.
При необходимости изотермический фургон может комплектоваться холодильной установкой, которая обеспечит необходимый температурный режим при температурах ниже 0 градусов Цельсия. В этом случае, изотермический фургон позволяет устанавливать температуру в диапазоне от -20 до +12 градусов с точностью до 1 градуса и долго сохранять ее.
Проектируемый изотермический фургон обладает следующими преимуществами:
1. Армированные сэндвич-панели
Предлагается использовать в конструкции изотермического автофургона армированные сэндвич-панели, теплоизоляция находится между поперечин из фанеры с шагом 600 мм и толщиной 4 мм, они расположены в межпанельном пространстве. Такая конструкция обеспечивает дополнительную прочность стенкам фургона, надежно защищая перевозимый груз от непредвиденных повреждений.
О прочности стыков сэндвич-панелей
Особой прочности соединений стенок и крыши фургона между собой мы добились за счет применения высококачественного полиуретанового клея и особой технологии разделки кромок панелей. На начальном этапе, пока клей сохнет, для фиксации стыков используем заклепки. В дальнейшем, функцию соединительного материала выполняет исключительно клей.
Рисунок 3.1 – Схема стыков сэндвич-панелей
Такая технология исключает тепловые мосты за счет отсутствия сквозных металлических элементов в сэндвич-панелях.
О многослойных сэндвич-панелях
Используются пятислойные сэндвич-панели. Отличие последних заключается в применении дополнительных двух слоев фанеры толщиной по 4 мм каждый. Такие панели жестче трехслойных и имеют лучшие показатели сопротивления линейным деформациям и статическим изгибам. К тому же, они обладают меньшей теплопроводностью за счет промерзания внутреннего слоя фанеры.
Рисунок 3.2 – Пятислойные сэндвич-панели
Об экструдированном пенополистироле
Теплоизолирующим материалом в панелях является экструдированный пенополистирол плотностью не менее 35 кг/м³. Коэффициент теплопередачи для материала такой плотности не превышает 0,028 Вт/м•ºС. Толщина утепления зависит от требуемого температурного режима внутри фургона и варьируется от 50 до 120 мм.
Использование экструдированного пенополистирола в качестве теплоизоляционного материала улучшает изотермические свойства фургона, собранного из сэндвич-панелей.
Причем пенополистирол, полученный методом экструзии, – совершенно безопасный материал для человека, что позволяет использовать его для утепления кузовов вахтовых автобусов.
Отличие экструдированного пенополистирола от вспененного пенополистирола (пенопласта) – принципиальное. Заключается оно в технологии производства материалов.
Процесс изготовления пенопласта – это несколько циклов «пропаривания» водяным паром сырья – полистирола, помещенного в форму.
В результате чего происходит многократное увеличение исходных гранул в объеме и склеивание их между собой.
С течением времени и под воздействием окружающей среды связи между гранулами ослабевают, и материал рассыпается.
Слабостью физико-химического взаимодействия гранул между собой объясняется и низкая прочность (например, на изгиб) пенопласта в сравнении с экструдированным пенополистиролом.
Экструдированный пенополистирол производится методом экструзии, которая задает ему иные свойства и строение структуры. В частности, сначала происходит плавление гранул, и образуется однородная вязкая масса.
Таким образом, дальнейшему преобразованию подвергаются не отдельные гранулы, а единое жидкофазное вещество с неразрывными молекулярными связями, которые на порядок прочнее, чем в пенопласте.
В результате получается материал, имеющий цельную микроструктуру, представляющую массу закрытых ячеек, заполненных молекулами газа. Ячейки не имеют микропор, в отличие от пенопласта, поэтому проникновение газа и воды из одной в другую невозможно.
Иначе говоря, экструдированный пенополистирол не боится ни воды, ни солнца, не крошится и не осыпается, к тому же он намного прочнее пенопласта. Это обосновывает выбор данного материала в качестве теплоизолятора.
2. Половое покрытие, как основа фургона
Половое покрытие представляет собой комбинированную конструкцию: несколько слоев различных материалов, которые склеены между собой; он усилен фанерными брусьями, а снизу защищен оцинкованным стальным листом.
Выгода:
| высокая износоустойчивость пола | ||
| пол не намокает, и теплоизоляция фургона не нарушается |
Рисунок 3.3 – Структура пола изотермического фургона
3. Усиленное основание
Для усиления конструкции фургона применяем лонжероны и швеллеры большого сечения, а также укосины, которые обеспечивают дополнительную прочность изотермического автофургона.
Важным обстоятельством является то, что все эти операции практически не сказываются на грузоподъемности, общая масса фургона увеличивается всего на 4-5%. Лабораторные испытания показывают, что 1 м² основания может выдержать груз с превышением массы на 40%.
Выгода:
| 1 м² нашего основания способен выдерживать груз на 40% большей массы |
Рисунок 3.4 – Усиленное основание фургона
3.3 Инженерные расчеты конструкции
3.3.1 Расчет связок конструкции
От точности изготовления и жесткости каркаса кузова зависит точность измерительной системы, т. е основным требованием является жесткость. Расчет на прочность не приводится по причине того, что элементы конструкции изначально выбраны с большим запасом прочности.
Расчетная схема одной из связок каркаса представлена на рис. 3.1:
Рисунок 3.5 – Расчетная схема связки каркаса кузова и эпюры поперечных сил, изгибающих моментов и прогибов
На связку действуют силы: Р1 и Р2 — масса кузова.
Определяем опорные реакции:
Строим эпюру Q. Для построения эпюры М определяем:
Строим эпюру М.
Исходя из метода начальных параметров построим диаграмму вертикальных перемещений:
Перемещение в точке Е составит: Для построения диаграммы рассчитаем перемещения в некоторых точках связки:В данной формуле начальное перемещение = 0. Определим начальный угол поворота. Учитывая, что перемещение в точке =0, имеем:
Учитывая, что каждая балка состоит из двух швеллеров, имеем:
Для стали модуль упругости Е = 2 . 106 кН/м2 = 2 . 107т/м2. Определим величину I, необходимую для обеспечения максимального прогиба рамы не более 5 мм (исходя из условия жесткости). Т. к. наибольший прогиб в точке Е, то по ней и будем вести расчет. При V(E) = 5мм., имеем:
Принимаем по сортаменту швеллер №24 ( =2900 см4)
Тогда значения перемещений составят:
По полученным значениям строим диаграмму вертикальных перемещений.
3.3.2 Расчет связки на кручение
Необходимость проверочного расчета связки на кручение обуславливается тем, что связка испытывает значительные нагрузки.
Расчетная схема захвата представлена на рис. 3.6:
Рисунок 3.6 — Расчетная схема, эпюра крутящего момента.
Максимальный угол закручивания определим по формуле:
Где полярный момент инерции для швеллера №24 определяем по формуле:
Для стали модуль упругости при сдвиге G = 8 . 105 кн/м2
3.3.3 Расчет сварного шва
Рисунок 3.7 — Расчетная схема сварного шва
На сварной шов с катетом h = 0,8 см действует срезающая сила P=10000Н. Диаметр оси равен 40мм.
Рассчитаем допускаемое усилие для среза по формуле:
- – допускаемое напряжения для сварного шва на срез, кн/м2где — допустимое усилие для среза, кгс;
- — длинна сварного шва, см;
- — катет сварного шва, см;
Величина допускаемое напряжение для сварного шва на срез при ручной сварке электродами АНО 4 составляет = 1450 кн/м2
Длинна сварного шва:
Допускаемое усилие для среза составит:
Т.е. условие прочности на срез выполняется……………………..