Оптимизация гусеничного движителя трактора на базе Т150

5.19 Расчет на статическую прочность

Расчет вала ВГ на статическую прочность проводится при включении в коробке передач I передачи (наиболее нагруженный режим для нала). Схема сил, Действующих на вал па этом режиме, представлена на рисунке 3, определение реакций на опорах вала с учетом действия на валу максимальной нагрузки .

Для построения эпюр изгибающих и крутящего моментов необходимо опрелить их в характерных сечениях - по точкам приложения сил (сечение 1 - 1), (сечение 2 - 2) и на опоре Г. Изгибающие моменты в характерных сечениях определяются по плоскостям - вертикальной и горизонтальной, а затем геометрически складываются.

Вертикальная плоскость:

Горизонтальная плоскость:

Суммарный изгибающий момент:

Результаты расчета приведены в таблице 1.24, эпюры изгибающих и крутящего моментов представлены на рисунке 1.27.

Как следует из эпюр, наиболее опасные сечения - 1-1 и опора Г. Напряжения изгиба в опасных сечениях

(1.97)

Рисунок 1.27 - Эпюры изгибающих и крутящего моментов

Напряжения кручения в опасных сечениях

(1.98)

где и - момент сопротивления сечения при изгибе или кручении соответственно, ;

(1.99)

D - диаметр вала в опасном сечении, м.

Запас прочности по изгибу по отношению к пределу текучести

(1.100)

Запас прочности по кручению по отношению к пределу текучести

(1.101)

где - предел текучести материала вала при кручении;

Коэффициент запаса прочности по пределу текучести

(1.102)

Т.к. в обоих сечениях , то для вторичного вала ВГ расчет па усталостную прочность не нужен, т.к. и статическая, и усталостная прочность его обеспечены.

5.20 Определение критериев необходимости расчета полуоси заднего моста

Полуось заднего моста работает только на кручение, поэтому формула определения критерия необходимости расчета на статическую прочность приобретает вид:

(1.103)

Значения и приведены в таблице 1.25.

Как следует из таблицы 55, и , поэтому полуось необходимо рассчитать на статическую прочность, чтобы уточнить величину коэффициента запаса .

5.21 Расчет на статическую прочность

Расчет полуоси проводится при включении в коробке передач I передачи (наиболее нагруженный режим). Опасное сечение - по минимальному диаметру, в нем считаются напряжения кручения и коэффициент запаса. Результаты расчета приведены в таблице 1.26.

Т.к. в опасном сечении , то необходим расчет полуоси на усталостную прочность при том, что статическая прочность обеспечена -

5.22 Расчет на усталостную прочность

Результаты расчета напряжений кручения по сечения полуоси на всех передачах приведены в таблице 1.27.

Коэффициенты концентрации напряжений и пределы выносливости полуоси в каждом сечении приведены в таблице 1.28.

Результаты расчета коэффициента эквивалентности приведены в таблице 1.29; для вала без поверхностного упрочнения m = 9.

Размещено на http://www.allbest.ru/

72

Коэффициенты запаса прочности по пределу выносливости по всем сечениям полуоси приведены в таблице 1.30.

Размещено на http://www.allbest.ru/

72

По всем проверенным сечениям коэффициент запаса прочности n>[ n], следовательно, усталостная прочность полуоси обеспечена.

6. Тяговый расчет

Главная задача тягового расчета - определение основных тягово-скоростных параметров трактора, которые обуславливаются мощностью тракторного дизеля, передаточными числами и кпд трансмиссии, кпд движителей и сцеплением их с почвой.

На тракторе Т150Д тягового класса 4 установлен дизель Д-442ВИ ОАО «Алтайдизель» с полкой постоянной мощности, основные показатели которого приведены в таблице 1.31, а скоростная характеристика представлена в таблице 1.32.

Таблица 1.31 - Основные показатели Д-442ВИ

Наименование параметра	Обозначение	Величина
Диапазон оборотов полки постоянной мощности, об/мин	n	1500... 1850
Эксплуатационная мощность на номинальном режиме, кВт	Nе	110,2
Число оборотов на номинальном режиме, об/мин	nе	1850
Крутящий момент на номинальном режиме, кНм	Ме	0,569
Часовой расход топлива на номинальном режиме, кг/ч	Gте	23,7
Удельный расход топлива на номинальном режиме, г/кВтч	gе
Максимальный крутящий момент, кНм	Мmах	0,702
Число оборотов при максимальном крутящем моменте, об/мин	nм	1500
Число оборотов холостого хода, об/мин	nхх	2000

Тяговый расчет трактора проводится при условии работы его на стерне, кривая буксования принята как обобщенная по результатам анализа отчетов Северо -Кавказской МИС по испытаниям тракторов ВТ-100Д, ВТ-100РМ, ВТ-100МД, ВТ-100М, ВТ- 1 ООН, ВТ-100НП и ВТ-100ДП с 1995 по 2000 годы.

Эксплуатационная масса трактора m_э= 8750кг.

Исходные данные - n_дв, N_дв, М_дв, g_дв - приведены в таблице 1.32.

Таблица 1.32 - Исходные данные

nдв , об/мин	Nдв, кВт	Мдв, кНм	Gт, кг/ч	gдв, г/кВтч
1980	14,7	0,071	8,4	571
1970	22,1	0,107	9,5	430
1960	29,4	0,143	10,7	364
1950	36,8	0,180	11,9	323
1940	44,1	0,217	13,1	297
1930	51,5	0,255	14,3	278
1920	58,8	0,293	15,4	262
1910	66,2	0,331	16,6	251
1900	73,5	0,370	17,8	242
1890	80,9	0,409	19,0	235
1880	88,2	0,448	20,2	229
1870	95,6	0,489	21,3	223
1860	102,9	0,529	22,5	219
1850	110,2	0,569	23,7	215
1825	111,4	0,583	23,7	213
1800	112,3	0,596	23,7	211
1775	113,3	0,610	23,7	209
1750	113,9	0,622	23,7	208
1725	114,3	0,633	23,7	207
1700	114,4	0,643	23,6	206
1675	114,5	0,653	23,5	205
1650	114,3	0,662	23,4	205
1625	113,9	0,670	23,3	205
1600	113,4	0,677	23,1	204
1575	112,8	0,684	23,0	204
1550	112,0	0,691	22,8	204
1525	111,2	0,697	22,6	203
1500	110,2	0,702	22,4	203
1475	109,3	0,708	22,2	203
1450	108,3	0,714	22,0	203
1425	107,0	0,718	21,8	204
1400	105,5	0,720	21,5	204

Теоретическая скорость трактора

 [м/с] (1.104)

где u_тр - передаточное число трансмиссии на каждой из передач;

(1.105)

u_КПi - передаточное число коробки передач на i-ой передаче;

u_ГП - передаточное число главной передачи; u_ГП = 3,1667;

u_ЗМ - передаточное число заднего моста; u_ЗМ = 1,4182;

u_БП - передаточное число бортовой передачи; цбп = 5,4615;

r_ЗВ - радиус ведущего колеса; r_ЗВ = 0,3517 м.

Касательная сила тяги

[кН] (1.106)

Где з_тр - кпд трансмиссии на каждой из передач;

з_тр = з_КПi з_ГП з_ЗМ з_БП з_Г

з_КПi - кпд коробки передач на i-ой передаче;

з_ГП - кпд главной передачи; з_ГП = 0,980;

з_ЗМ - кпд заднего моста; з_ЗМ = 0,983;

з_БП - кпд бортовой передачи; з_БП = 0,988;

з_Г - кпд гусеницы; з_Г = 0,950.

Таблица 1.33

Передача	uКПi	зКПi
I	1,5667	0,988
II	1,2647	0,988
III	1,0263	0,988
IV	0,8333	0,988
V	0,6547	0,964

Сила тяги на крюке

[кН] (1.107)

где Р_f - сила сопротивления перекатыванию;

[кН] (1.108)

f - коэффициент сопротивления перекатыванию; f = 0,07;

g - ускорение свободного падения.

P_f = 6,01 кН

Таблица 1.34 - Теоретические скорости трактора и силы тяги на крюке на номинальном режиме

Передача	uтр	зтр	Ркр, кН	Vт ,м/с
I	38,4261	0,893	49,55	1,78
II	31,0198	0,893	38,84	2,20
III	25,1727	0,893	30,39	2,71
IV	20,4394	0,893	23,54	3,34
V	16,0576	0,872	16,65	4,25

Действительная скорость трактора

 [м/с] (1.109)

где д - буксование трактора.

Крюковая мощность трактора

[кВт] (1.110)

Тяговый кпд трактора

(1.111)

Тяговый удельный расход топлива

[г/кВтч] (1.112)

6.1 Анализ безопасности разрабатываемого объекта

К гусеничному движителю предъявляются требования, как в плане безопасности так и в плане экологичности. Требования ставятся по снижению воздействия на почву при эксплуатации трактора. В данной работе я рассмотрю мероприятия проводимые для обеспечения безопасной работы с движителем, а также приведу виды загрязнений образующиеся при производстве данного объекта. Опасные факторы

Движущиеся части приводов агрегатов в процессе работы могут привести к травмированию.

На многие части движителя действует динамическая нагрузка и, поэтому, имеется вероятность усталостной поломки этих частей, и поражение находящихся рядом людей;

Высокие обороты деталей движителя при его испытании можгут привести к травмам;

Гравитационная тяжесть механизма обуславливает возможность травм;

Нагретые поверхности;

Таблица 2.1 - Анализ безопасности разрабатываемого объекта.

Наименование фактора и его характеристика	Нежелательные последствия	Причины проявления опасностей
Опасные факторы
1. Движущиеся элементы - в производстве металлических элементов пневморессоры используется оборудование с вращающимся режущим инструментом.	Травмирование рабочего движущимися элементами металлорежущего оборудования.	1) отсутствие защитных кожухов на движущихся элементах оборудования; 2) несоблюдение мер безопасности в работе.
2. Электрический ток - используется для привода в движение инструмента, заготовок в металлорежущем оборудовании; для освещения рабочих мест.	Поражение электрическим током людей; Возгорание, пожар, который может привести к ожогам и жертвам.	Некачественная или неправильно подобранная электроизоляция; Отсутствие заземления, нарушение ТБ.
3. Пожароопасные вещества и материалы - РКО, а также компоненты, используемые для ее производства - горючие вещества.	Возникновение пожаров и как следствие ожоги, жертвы и отравления продуктами горения.	Несоблюдение требований пожарной безопасности.
Вредные факторы
1. Едкие и токсичные твердые и жидкие вещества - присутствуют на химическом производстве резинокордных оболочек.	Тепловые удары, ухудшение самочувствия.	Несоответствие нормам систем очистки воздуха и его вентиляции, содержание токсичных веществ в концентрации, выше ПДК
2. Шум и вибрации - возникают в цехах механической обработки, а также присутствуют в подвеске в процессе ее эксплуатации.	Повышенная утомляемость, плохое самочувствие, ослабление слуха.	Недостаточная шумоизоляция, виброзащита. Неправильная эксплуатация подвески.

6.2 Обеспечение безопасности разрабатываемого объекта

1) Обеспечение надежности объекта. Надежность машин и механизмов определяется вероятностью нарушения нормальной работы оборудования. Такого рода нарушения могут явиться причиной аварий, травм. Большое значение в обеспечении надежности имеет прочность конструктивных элементов. Конструкционная прочность машин и агрегатов определяется прочностными характеристиками как материала конструкции, так и его крепежных соединений (сварные швы, заклепки, штифты, шпонки, резьбовые соединения), а также условиями их эксплуатации (наличие смазочного материала, коррозия под действием окружающей среды, наличие чрезмерного изнашивания и т. д.).

Большое значение в обеспечении надежной работы машин и механизмов имеет наличие необходимых контрольно-измерительных приборов и устройств автоматического управления и регулирования. При несрабатывании автоматики надежность работы технологического оборудования определяется эффективностью действий обслуживающего персонала. Поэтому производственное оборудование и рабочее место оператора должны проектироваться с учетом физиологических и психологических возможностей человека и его антропометрических данных. Необходимо обеспечить возможность быстрого правильного считывания показаний контрольно-измерительных приборов и четкого восприятия сигналов. Наличие большого числа органов управления и приборов (шкал, кнопок, рукояток, световых и звуковых сигналов) вызывает повышенное утомление оператора. Органы управления (рычаги, педали, кнопки и т. д.) должны быть надежными, легкодоступными и хорошо различимыми, удобными в пользовании. Их располагают либо непосредственно на оборудовании, либо выносят на специальный пульт, удаленный от оборудования на некоторое расстояние.

2) Применяемые средства защиты. Средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы: изолирующие костюмы, средства защиты органов дыхания, специальная одежда, специальная обувь, средства защиты рук, головы, лица, глаз, органов слуха, средства защиты от падения и другие аналогичные средства, защитные дерматологические средства.

Оградительные средства защиты препятствуют появлению человека в опасной зоне. Применяются для изоляции систем привода машин и агрегатов, зон обработки заготовок, для ограждения токоведущих частей, зон интенсивных излучений (тепловых, электромагнитных, ионизирующих), зон выделения вредных веществ, загрязняющих воздушную среду, и т. д. Ограждаются также рабочие зоны, расположенные на высоте (леса и т. п.).

Конструктивные решения оградительных устройств многообразны. Они зависят от вида оборудования, расположения человека в рабочей зоне, специфики опасных и вредных производственных факторов, сопровождающих технологический процесс. Оградительные устройства делятся на три основные группы: стационарные (несъемные), подвижные (съемные) и переносные. Стационарные ограждения периодически демонтируются для осуществления вспомогательных операций (смены рабочего инструмента, смазывания, проведения контрольных измерений деталей и т. п.). Их изготовляют таким образом, чтобы они пропускали обрабатываемую деталь, но не пропускали руки работающего из-за небольших размеров соответствующего технологического проема. Такое ограждение может быть полным, когда локализуется опасная зона вместе с машиной, или частичным, когда изолируется только опасная зона машины. Примерами полного ограждения являются ограждения распределительных устройств электрооборудования, вентиляторов, корпуса электродвигателей, насосов и т. д

Предохранительные защитные средства предназначены для автоматического отключения агрегатов и машин при выходе какого-либо параметра оборудования за пределы допустимых значений, что исключает аварийные режимы работы.

В случае возможного выделения токсичных паров и газов, либо паров и тазов, способных образовывать взрыво- и пожароопасные смеси, вблизи оборудования устанавливают стационарные автоматические газоанализаторы. Последние при образовании концентрации токсичных веществ, равной ПДК, а концентрации горючих смесей в пределах 5-50% нижнего предела воспламенения включают аварийную вентиляцию

Блокировочные устройства исключают возможность проникновения человека в опасную зону либо устраняют опасный фактор на время пребывания человека в этой зоне. Большое значение этот вид средств защиты имеет при ограждении опасных зон и там, где работу можно выполнять при снятом или открытом ограждении. По принципу действия блокировочные устройства делят на механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические, комбинированные.

Электрическую блокировку применяют на электроустановках с напряжением от 500 В и выше, а также на различных видах технологического оборудования с электроприводом. Она обеспечивает возможность включения оборудования только при наличии ограждения. При электрической блокировке в ограждение встраивают концевой выключатель, контакты которого при закрытом ограждении включаются в электрическую схему управления оборудованием и допускают включение электродвигателя. При снятом или неправильно установленном ограждении контакты размыкаются и электрическая цепь системы привода оказывается разорванной.

Сигнализирующие устройства дают информацию о работе технологического оборудования, а также об опасных и вредных производственных факторах, которые при этом возникают. По назначению системы сигнализации делятся на три группы: оперативную, предупредительную и опознавательную. По способу информации различают сигнализацию звуковую, визуальную, комбинированную (светозвуковую) и одоризационную (по запаху); последнюю широко используют в газовом хозяйстве.

Для визуальной сигнализации используют источники света, световые табло, подсветку шкал измерительных приборов, подсветку на мнемонических схемах, цветовую окраску, ручную сигнализацию. Для звуковой сигнализации применяют сирены или звонки.

3) Электробезопасность. К числу защитных приспособлений относятся ограждения и блокировки, средства для изолирования от земли.

Ограждения и блокировки. Ограждения служат для предупреждения случайного прикосновения к находящимся под напряжением неизолированным частям электротехнических установок, расположенным ниже 2,5 м от пола. При эксплуатации установок с высоким напряжением ограждают все без исключения открытые и изолированные части, находящиеся под напряжением. Для ограждения используют решетки или сплошные щиты. В некоторых случаях части, опасные для прикосновения, помещают в ящики, шкафы и т. п. Все ограждения должны быть закрыты на замок либо иметь блокировку, препятствующую входу за ограждения или открытию двери ящиков и шкафов при наличии напряжения.

Блокировки бывают трех типов: электрические, механические и электромеханические. В электромеханической блокировке одновременно осуществляются разрыв. электрической цепи и механическое отключение при снятии ограждения или открывании дверцы.

Средства для изолирования от земли. Изолирующие защитные средства предназначены для защиты работающих от поражений электрическим током путем изоляции их от частей, находящихся под напряжением. Защитные средства делят на основные и дополнительные в зависимости от их диэлектрических свойств и устройства.

6.3 Требования безопасности при погрузке, транспортировке

Во время погрузки или выгрузки контейнеров водителю и другим лицам запрещается находиться в кузове и в кабине автомобиля, под стрелой и в зоне действия крана. По крышам контейнеров ходить запрещается.

Контейнеры перевозят только на таком подвижном составе, на котором они размещаются параллельно осям. Кабины автомобилей, перевозящих контейнеры, защищают щитами или решетками. На двухосные прицепы контейнеры устанавливают дверцами наружу. Прицепы, на которых перевозят контейнеры, оборудуют специальными направляющими.

Проезд людей в кузове автомобиля, перевозящего контейнеры, запрещается. При перевозке контейнеров водителю необходимо соблюдать следующие меры предосторожности: резко не тормозить; снижать скорость на поворотах, закруглениях и неровностях дороги; обращать особое внимание на высоту ворот, мостов, контактных сетей, деревьев и на другие верхние препятствия.

6.4 Требования безопасности в конструкции

Все элементы движущихся частей гарантированы от разрывов и потери жёсткости, а также от поломок при динамических нагрузках возникающих в предусмотренных условиях эксплуатации. Все детали движителя изготовлены из соответствующих материалов, в соответствии с расчётными размерами и техническими требованиями. Кроме того, всё устройство подвергается стендовым испытаниям.

Крепление деталей спроектировано так, что при вибрациях и колебаниях они сохраняют устойчивое положение.

6.5 Требования безопасности при испытании гусеничного движителя

Стендовые испытания проводятся на специальном стенде. Прошедшим испытание считается движитель, у которого:

- характеристики соответствуют заявленным в техническом паспорте;

- нет поломок, трещин, и тому подобных;

отсутствуют неположенные звуки, стуки;

Динамические испытания проводятся на специальном стенде, поэтому проведение эксперимента требует соблюдения правил техники безопасности:

к работе на стенде допускаются только лица, ознакомившиеся с устройством, работой, методикой проведения эксперимента и инструкцией по технике безопасности;

после установки объекта на стенде нужно закрепить защитные кожухи;

проверить детали, убедится в исправности крепления;

периодически осматривать стенд в процессе эксперимента.

6.6 Производственная санитария

Метеоусловия в кабине ТС должны соответствовать нормам. Для поддержания в кабине оптимальной температуры в холодный период используется встроенная печь. В теплый период времени температура и скорость движения воздуха регулируется за счет открывания и закрывания окон, а в современных автомобилях предусмотрен кондиционер. Оптимальные и допустимые нормы метеорологических условий в кабине даны в таблице 2.2

Таблица 2.2 - Оптимальные и допустимые нормы метеорологических условий в кабине НТС

Период года	Влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с	Температура в кабине, °С
Холодный	50-60	0,2-0,25	Не ниже 5
Теплый	75	0,2-0,45	Не выше 30

Разрабатываемый объект - гусеничный движитель является источником колебаний, возникающих из-за неровностей дороги. В таблице 2.3 дана характеристика воздействия колебаний разных частот на человека, в таблице 2.4 приведены гигиенические нормы общей транспортной вибрации по ГОСТ 12.1.012-90. В таблице 2.5 даны допустимые уровни шума.

Таблица 2.3 - Характеристика воздействия колебаний разных частот на человека

Частота колебаний, Гц	Амплитуда колебаний, мм	Характер воздействия
75-120	0,01	Не ощущаются
65-75	0,02	Временно отвлекают
50-60	0,03	Отвлекают постоянно
<50	>0,03	Невозможные условия для работы

Таблица 2.4 - Гигиенические нормы вибраций по ГОСТ 12.1.012-90

Вид вибрации - общая транспортная	Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	1	2	4	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
Вертикальная	132	123	114	108	107	107	107	-	-	-	-
Горизонтальная	122	117	116	116	116	116	116	-	-	-	-

Таблица 2.5 - Допустимые уровни шума

Рабочее место	Уровни звукового давления в дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Место водителя	99	92	86	83	80	78	76	74	85

Утилизация твёрдых отходов, в которые входит металлический лом производятся на предприятиях чёрной металлургии. Сбор, хранение и сдача металлолома производится по ГОСТ 1639 - 78 «Лом и отходы цветных металлов» и ГОСТ 2787 - 75 «Лом и отходы чёрных металлов».

Переработку жидких отходов (отработанного масла) производят на специальных предприятиях - полигонах, создаваемых в соответствии с требованиями СНиП 2.01.28 - 85 и предназначенных для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов.

6.7 Пожарная безопасность

Пожарная безопасность предусматривает комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, предотвращение пожара, ограничение его распространения, а также создание условий для успешного тушения пожара. Пожарная безопасность объединяет мероприятия, осуществляемые в процессе проектирования, строительства, эксплуатации предприятий.

Пожарная безопасность предусматривает: хранение, транспортирование и содержание на рабочих местах огнеопасных жидкостей и растворов только в закрытых емкостях, обеспечение успешной эвакуации людей и материальных ценностей из сферы пожара; создание условий эффективного пожаротушения.

Мероприятия по предупреждению пожаров состоят из организационных, технических, ремонтных и эксплуатационных.

К организационным мероприятиям относится правильная эксплуатация автомобилей, металлорежущего оборудования, кузнечных, сварочных, шиномонтажных и других отделений и цехов, а также зданий, территорий.

Технические мероприятия включаются в себя соблюдение норм при проектировании; зданий, монтаже оборудования, при отоплении, вентиляции, освещении.

При ремонте топливных баков или емкостей из-под горючих материалов необходимо предварительно очистить, промыть и пропарить их. Сварка должна производиться при открытых крышках (горловинах, пробках). Запрещается курение в неотведенных специально для этого местах.

Эксплуатационные мероприятия заключаются в профилактических осмотрах, в плановых ремонтах оборудования, машин и механизмов, гидравлическом и динамическом испытаниях грузоподъемных машин.

На предприятиях автомобильного транспорта используются легковоспламеняющиеся продукты сгорания, пожароопасные вещества и материалы. Все помещения автотранспортных предприятий классифицируются по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с СНиП 11-9-81.

Характеристика пожароопасных свойств применяемых материалов:

Резиновое покрытие - легковоспламеняющийся материал. Состав (в % вес.): девулканизат 50; рубракс 26,8; сажа ламповая 16,3; асбестовое волокно 5,3; парафин 1,6. показатель возгораемости более 2,1. загорается от пламени спички. Тушить водой, пеной.

Применяемые средства для предупреждения и тушения загорания:

- Вода;

- Пены химические (ОП - 1; ОП - 2 - огнетушители пенные; 1 (2) -количество литров) или воздушномеханические;

- Инженерные газообразные (ОУ - 1; ОУ - 2), разбавители (СО2, N2, пар, аргон (Ar) и др.);

- Порошковые составы на основе неорганических солей щелочных металлов (порошковые составы на основе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия);

- Наличие пожарной сигнализации;

Таблица 2.5 - Пожарные свойства применяемых веществ и материалов.

Наименование веществ	Температура, °С	Пределы воспламенения
	Вспышки	Самовоспламенения	Воспламенения	Концентрация	температура
Химические и органические вещества и нефтепродукты	До 104 Свыше 104	--	--	--	--
Лаки, краски, эмали	--	--	--	--	--
Масло индустриальное	--	335	181	--	н. 146 в. 190
топливо	71	310	--	--	н. 76115 в.

7. Назначение детали

Движитель служит для преобразования получаемого от двигателя крутящего момента в процессе взаимодействия с опорной поверхностью в тяговое усилие, движущее трактор.

Гусеничный движитель в отличие от колесного обеспечивает передвижение трактора не непосредственно по грунту (почве), а по промежуточной замкнутой гусеничной ленте - гусеничной цепи (гусенице). Гусеница имеет значительно большую опорную поверхность, чем площадь контакта колеса, что обеспечивает небольшое давление трактора на грунт (0,025…0,07 МПа).

Ведущие колеса под действием подведенного крутящего момента заставляют перематываться находящиеся в зацеплении с ним гусеницы. При этом на участке гусеницы между ведущими колесами и последним ведущим катком возникает тянущее усилие, которое передается на участок гусеницы, находящейся в контакте с грунтом. Вследствие этого в последнем возникают касательные реакции, направленные по движению трактора, с касательной силой тяги, которая через детали движителя передается остову трактора, заставляя катки катиться по подстилающейся внутренней поверхности гусениц.

Таким образом, ведущие колеса предназначены для перематывания гусениц при движении трактора и создания силы тяги, обеспечивающей передвижение тракторного агрегата.

По способу изготовления ведущие колеса бывают цельнолитыми или составными. В первом случае зубчатый венец и ступица ведущего колеса выполняются как единое целое из высокомарганцовистых и углеродистых литых сталей.

Точность обработки части центрального отверстия с большим диаметром - 0,29 мм, шероховатость Rz40; с меньшим диаметром - 1,6 мм, шероховатость Rz160. Непараллельность поверхностей торцев не должна превышать 1,2 мм, шероховатость внутренних поверхностей торцев Rz40. Расстояние между внутренним торцем и поверхностью зубьев не должно отклоняться более чем на 1,1 мм, расстояние между торцами не должно отклоняться более чем на 1,5 мм. Отклонение центра отверстий под болты не более 0,6 мм, шероховатость Rz40; под шпильки - не более 0,2 мм, шероховатость Rz20. Допускается превышение диаметра отверстий под болты 0,52 мм, под шпильки - 0,43 мм. Шероховатость необработанных поверхностей Rz80.

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения.

Рациональные конструкции машин, обеспечивающие необходимые эксплуатационные требования не могут быть созданы без учета трудоемкости и материалоемкости их изготовления.

Соответствие конструкции машин требованиям трудоемкости и материалоемкости определяют технологичность конструкции.

При объективной оценке технологичности конструкции машин, их деталей и узлов, учитывают ряд положительных факторов, определяющих технологичность конструкции. К ним относится:

1. оптимальная форма детали, обеспечивающая изготовление заготовки с наименьшим припуском и наименьшим количеством обрабатываемых поверхностей;

2. наименьший вес машины

3. наименьшее количество материала, применяемого в конструкции машин

4. взаимозаменяемость деталей и узлов с оптимальным значением полей допуска

5. нормализация (стандартизация) и унификация деталей, узлов и их отдельных конструкторских элементов.

Конструкции детали должны состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов (КЭД) или быть стандартной в целом.

Детали должны изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок.

Размеры детали должны иметь оптимальную точность. Шероховатость поверхностей должна быть оптимальной.

Физико-химические и механические свойства материала детали, её жесткость, форма, размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления (включая процессы отделочно-упрочняющей обработки, нанесения антикоррозийных покрытий и т.п.), а также хранения и транспортировки.

Базовая поверхность детали должна иметь оптимальные показатели точность и шероховатости поверхности, которые обеспечивают требуемую точность установки, обработки и контроля.

Заготовки для изготовления деталей должны быть получены рациональным способом с учетом материала, заданного объема выпуска и типа производства.

Метод изготовления деталей должен обеспечивать возможность одновременного изготовления нескольких деталей.

Отработку технологичности детали «кронштейн» на технологичность проведем в соответствии с Методическими указаниями МГАПИ .

Таблица 3.1 - Анализ технологичности конструкции детали по геометрической форме и конфигурации поверхностей

№ п/п	Требования технологичности	Характеристика технологичности
1	Деталь должна изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок	Конструкция детали технологична
2	Свойства материала детали должны удовлетворять существующую технологию изготовления, хранения, транспортировки	Конструкция детали технологична
3	Конструкция детали должна обеспечить возможность применения типовых, групповых или стандартных технологических процессов	Конструкция детали технологична
4	Конструкция детали должна обеспечивать возможность одновременной обработки нескольких деталей	Конструкция детали технологична
Дополнительные требования технологичности для деталей
5	Обеспечение одновременной многошпиндельной обработки отверстий с учетом их межосевого расстояния	Конструкция детали технологична
6	Возможность обработки плоских поверхностей и отверстий на проход инструмента	Конструкция детали технологична
7	Отсутствие глухих отверстий и других поверхностей, обрабатываемых с внутренней стороны корпусной детали	Конструкция детали технологична
8	Отсутствие плоских поверхностей и осей отверстий, расположенных не под прямым углом	Конструкция детали не технологична
9	Отсутствие отверстий с резьбой малого или очень большого диаметра	Конструкция детали технологична
Дополнительные требования технологичности для деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ
10	Форма конструктивных элементов деталей (КЭД) - фасок, канавок, выточек и т.д. должна обеспечивать удобный подвод инструментов	Конструкция детали технологична
11	Всемерная унификация КЭД для сокращения времени на подготовку УП и снижению количества применяемых инструментов	Конструкция детали технологична
12	Конструкция детали должна быть удобной для позицирования и координирования на станке с ЧПУ	Конструкция детали технологична
13	В связи с возможным применением роботов (манипуляторов) деталь должна иметь поверхности, удобные для захвата	Конструкция детали не технологична

Вывод: по геометрической форме и конфигурации поверхности деталь кронштейн имеет конструкцию, которую в целом можно признать технологичной (удовлетворяется порядка 85% основных требований по технологичности конструкции).

Расчетным размером А0 в цепи является расстояние от шайбы, прилегающей к стопорному кольцу до торца крайней втулки.

А₁=380±0,7 А₅=88-0,7

А₂=51±0,6 А₆=3-0,25

А₃=88-0,7 А₇=88-0,7

А₄=3-0,25 А₈=51±0,6

Рисунок 3.1 - Размерная цепь.

Номинальный размер замыкающего звена:

А₀= УА_{I ув}+ УА_{i ум} = 380-51-88-3-88-3-88-51 = 8 (мм)

- где А_{I ув} - I-ое увеличивающее звено размерной цепи;

А_{i ум} - i-ое уменьшающее звено размерной цепи.

Метод “максимум-минимум”. Допуск замыкающего звена:

ТА₀ = УТА_i = 1400+1200+700+250+700+250+700+1200 = 6400 (мкм)

Координата середины поля допуска замыкающего звена:

Е_с(А₀) = УЕ_с(А_{i ув}) - УЕ_с(А_{i ум}) = 0+0-450-125-450-125-450+0 = -1600 (мкм)

Верхнее предельное отклонение замыкающего звена:

ES(A₀) = Ec(A₀) + TA₀/2 = -1600+6400/2 = 1600 (мкм)

Нижнее предельное отклонение замыкающего звена:

EI(A₀) = Ec(A₀) - TA₀/2 = -1600-6400/2 = -4800 (мкм)

Размер замыкающего звена А₀ = 8 (мм)

Вероятностный метод.

Допуск замыкающего звена:

ТА₀ = tv(Ул²•TI_i²) = 3v(0,111(1400²+1200²+700²+250²+700²+250²+700²+1200²)) = 2535 (мкм)

где t - коэффициент риска, зависящий от процента допускаемых неточностей расчета, равен 3;

л² = 0,111 - коэффициент относительного рассеивания.

Координата середины поля допуска замыкающего звена:

Е_с(А₀) = -1600 (мкм)

Верхнее предельное отклонение замыкающего звена:

ES(A₀) = Ec(A₀) + TA₀/2 = -1600+2535/2 = -332 (мкм)

Нижнее предельное отклонение замыкающего звена:

EI(A₀) = Ec(A₀) - TA₀/2 = -1600-2535/2 = -2868 (мкм)

Размер замыкающего звена: А₀ = 8 (мм)

Производственная программа машиностроительного завода содержит номенклатуру изготовляемых изделий (с указанием их типов и размеров), количество изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года, перечень и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям.

На основании общей производственной программы завода составляется подетальная производственная программа по цехам, указывающая наименование, количество, черный и чистый вес (массу) деталей, подлежащих изготовлению и обработке в каждом данном цехе (литейном, кузнечном, механическом и др.) и проходящих обработку в нескольких цехах; составляется программа по каждому цеху и одна сводная, указывающая, какие детали и в каком количестве проходят через каждый цех.

В зависимости от размера производственной программы, характера продукции, а также технических и экономических условий осуществления производственного процесса все разнообразные производства условно делятся на три основных вида (или типа); единичное (индивидуальное), серийное и массовое. У каждого из этих видов производственный и технологический процессы имеют свои характерные особенности, и каждому из них свойственна определенная форма организации работы.

Единичным называется такое производство, при котором изделия изготовляются единичными экземплярами, разнообразными по конструкции или размерам, причем повторяемость этих изделий редка или совсем отсутствует.

Единичное производство универсально, т. е. охватывает разнохарактерные типы изделий, поэтому оно должно быть очень гибким, приспособленным к выполнению разнообразных заданий. Для этого завод должен располагать комплектом универсального оборудования, обеспечивающим изготовление изделий сравнительно широкой номенклатуры. Этот комплект оборудования должен быть подобран таким образом, чтобы, с одной стороны, можно было применять различные виды обработки, а с другой -- чтобы количественное соотношение отдельных видов оборудования гарантировало определенную пропускную способность завода.

Серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством.

При серийном производстве изделия изготовляют партиями или сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно. Основным принципом этого вида производства является изготовление всей партии (серии) целиком как в обработке деталей, так и в сборке.

Понятие «партия» относится к количеству деталей, а понятие «серия» - к количеству машин, запускаемых в производство одновременно. Количество деталей в партии и количество машин в серии могут быть различными.

В серийном производстве в зависимости от количества изделий в серии, их характера и трудоемкости, частоты повторяемости серий в течение года различают производство мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Такое подразделение является условным для разных отраслей машиностроения: при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным видам.

Массовым называется производство, в котором при достаточно большом количестве одинаковых выпусков изделий изготовление их ведется путем непрерывного выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций.

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций, который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению в течении месяца, к числу рабочих мест. Так Кзо отражает периодичность обслуживания рабочего всей необходимой информацией, а так же снабжение рабочего места всеми необходимыми вещественными элементами производства, от Кзо оценивается применительно к явочному числу рабочих подразделения из расчета на одну смену. Для массового производства Кзо=1, для крупносерийного производства 1 < Кзо < 10

Для технологического процесса состоящего из одиннадцати операций

Кзо=УПо/Ря=9/2=4,5;

где УПо--суммарное число различных операций; Ря--явочное число рабочих подразделения, выполняющих различные операции, т.е. производство будет крупносерийным.

Материал заготовки

К материалам для изготовления ведущих колес гусеничных движителей предъявляют следующие требования: большая механическая прочность, невысокий коэффициент трения, стойкость при нагреве, хорошая сопротивляемость износу и коррозии, возможность выдерживать высокие контактные напряжения. Значительной части этих требований отвечают заготовки ведущих колес из высокомарганцовистых, хромоникелевых и углеродистых литых сталей(Сталь 45ФЛ).

Заготовки для ведущих колес обычно получают отливкой в кокиль. Кокиль применяют для изготовления отливок, к которым предъявляют определенные технические требования, например получить плотные без усадочной рыхлости с повышенными свойствами отливки из марганцовистых сплавов с широким интервалом температур. Литье в кокиль применяют, если снижаются затраты производства на изготовление готовой детали с учетом стоимости кокиля, расхода металла в стружку и снижение затрат на механическую обработку. При значительных объемах выпуска применяют многопозиционные высокопроизводительные машины производительностью 180-200 форм в час и полуавтоматические линии.

Литье колес в песчаные формы мало распространено. Литье данным способом позволяет снизить затраты на изготовления форм, однако заметно увеличивается расход металла в стружку и увеличиваются затраты на механическую обработку.

Таблица 3.2 - Сравнительный анализ различных способов литья:

	Литье в кокиль	Литье в песчаные формы
Масса отливки(mо), кг	57,8	62
Масса колеса(mп), кг	54	54
Ra, мкм	625	900
Кисп= mп/ mо	0,93	0,87
Себестоимость, руб	9	10

В результате сравнительного анализа можно убедиться в приведенных выше аргументах.

Выбор технологических баз

Базой называют поверхность, заменяющую ее совокупность поверхностей, ось, точку детали или сборочной единицы, по отношению к которым ориентируются другие детали изделия или поверхности детали, обрабатываемые или собираемые на данной операции. По характеру своего назначения (при конструировании, изготовлении деталей, измерении и сборке механизмов и машин) базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные.

Группу конструкторских баз составляют основные и вспомогательные базы, учет которых при конструировании (выборе форм поверхностей, их относительного положения, простановки размеров, разработке норм точности и т. п.) имеет существенное значение. Основная база определяет положение самой детали или сборочной единицы в изделии, а вспомогательная база - положение присоединяемой детали или сборочной единицы относительно данной детали. Как правило, положение детали относительно других деталей определяют комплектом из двух или трех баз.

Технологической базой называют поверхность, определяющую положение детали или сборочной единицы в процессе их изготовления.

Измерительной базой называют поверхность, определяющую относительное положение детали или сборочной единицы и средств измерения.

Наибольшей точности обработки детали можно достигнуть в том случае, когда весь процесс обработки ведется от одной базы с одной установкой, так как ввиду возможных смещений при каждой новой установке вносится ошибка во взаимное расположение осей поверхностей. Так как в большинстве случаев невозможно полностью обработать деталь на одном станке и приходится вести обработку на других станках, то в целях достижения наибольшей точности необходимо все дальнейшие установки детали на данном или другом станке производить по возможности на одной и той же базе.

Принцип постоянства базы состоит в том, что для выполнения всех операций обработки детали используют одну и ту же базу.

Если по характеру обработки это невозможно и необходимо принять за базу другую поверхность, то в качестве новой базы надо выбирать такую обработанную поверхность, которая определяется точными размерами по отношению к поверхностям, наиболее влияющим на работу детали в собранной машине.

Надо всегда помнить, что каждый переход от одной базы к другой увеличивает накопление погрешностей установок (погрешностей положения обрабатываемой детали относительно станка, приспособления, инструмента).

Далее, при выборе баз различного назначения надо стремиться тоже использовать одну и ту же поверхность в качестве различных баз, так как это тоже способствует повышению точности обработки.

В этом отношении целесообразно в качестве измерительной базы использовать технологическую базу, если это возможно; еще более высокой точности обработки можно достигнуть, если сборочная база является одновременно технологической и измерительной. В этом и заключается принцип совмещения баз.

Сравнительно сложная форма ведущего колеса, предопределяет выбор баз при механической обработке. При их изготовлении обычно используют искусственные установочные базы, в качестве которых могут быть использованы следующие поверхности:

Три точки между зубьями колеса и наружний торец

Рисунок 3.2 - Схема базирования

Этот вариант используется в спутниках при обработке на автоматических линиях.

Выбор методов обработки

1.Подрезание внутренних торцев.

2. Растачивание отверстий.

3. Подрезание внутренних и наружных торцев.

4. Подрезание торцев, растачивание отверстий и снятие фасок.

5. Окончательное подрезание торца.

6. Чистовое растачивание отверстия.

7. Сверление отверстий.

8. Зенкерование отверстий.

9. Зачищение заусенцев после мехобработки.

10. Приемочный контроль.

Таблица 3.3 - Технологический маршрут

N операции	Наименование и содержание операции	Оборудование	Инструмент
			Режущий	Измерит.
005	Загрузочная	Кран консольный Г.304, захват 9691-2298
010	Автоматно-линейная. Подрезание торцев Е и И, Выдерживая размеры 1 и 2	Автоматическая линия ЛМ 1138	Резец Т5К10	Шаблон
015	Автоматно-линейная. Расточить одновременно отверстие М и отв. O162 мм, выдерживая размер 1 и 2	Автоматическая линия ЛМ 1138	Резец 312ТО603	Штанген-циркуль, пробка
020	Автоматно-линейная. Подрезать торец O245/O162 выдерживая размер 3	Автоматическая линия ЛМ 1138	Резец подр. Т5К10	Калибр, шаблон
025	Автоматно-линейная. Подрезать торец O245/O162 и снять фаску, выдерживая размер 1,2	Автоматическая линия ЛМ 1138	Резец 312ТО603	Штанген-циркуль, шаблон
030	Автоматно-линейная. Подрезать торец Е окончательно, выдерживая размеры 1,2,3,5	Автоматическая линия ЛМ 1138	Резец подр. Т15К6	Штанген-циркуль, шаблон, калибр, нутромер
035	Автоматно-линейная. Расточить отверстие начисто, выдерживая размер 1	Автоматическая линия ЛМ	Резец раст. Т15К6	Пробка
040	Автоматно-линейная. Сверлить 4 отв. O20 напроход , выдерживая размер 2,3	Автоматическая линия ЛМ 1138	Сверло O21 2301-3475 ГОСТ 12121-77	Штанген-циркуль
045	Автоматно-линейная. Зенкеровать 4 отв. O20, выдерживая размеры 2,4	Автоматическая линия ЛМ 1138	Зенкер O22,38 105.2320-5179	Штанген-циркуль, пробка
050	Слесарная. Зачистить заусенцы после мехобработки по мере необходимости в отверстиях	Пневматическая сверл. Машина ИП-1026	Напильник 2820-0032, зенкер

Припуски должны быть разделены на общие и межоперационные. Под общим припуском понимают припуск, снижаемый в течении всего процесса обработки данной поверхности - от размера заготовки до окончательного размера готовой детали. Межоперационным называют припуск, который удаляют при выполнении отдельной операции. Припуск должен иметь размеры, обеспечивающие выполнение необходимой для данной детали механической обработки при удовлетворении установленных требований к шероховатости и качеству поверхности металла и точности размеров деталей при наименьшем расходе материала наименьшей себестоимости детали.

При установлении размеров припусков на обработку указывают допустимое отклонение от них, т.е. допуски на размеры заготовки, т.к. получить заготовку точно установленных размеров невозможно.

Размер припуска зависит от толщины поверхностного поврежденного слоя, т.е. от толщины корки для литых заготовок, обезуглероженного слоя для проката, глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин, пор, и пр., а также от неизбежных производственных и технологических погрешностей, зависящих от способа изготовления заготовки, её формы и размеров, способа обработки, геометрических погрешностей станка и других факторов.

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков.

При параллельной обработке противолежащих поверхностей (двусторонний припуск)

,

при обработке наружных и внутренних поверхностей (двусторонний припуск)

,

здесь Rz_i-1 -высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;

D_i-1 - суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, позиционное) и в некоторых случаях отклонение формы поверхности (отклонение от плоскостности, прямолинейности на предшествующем переходе)

e_i - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Так как заготовка получается литьем, то Rz= 200 мкм, а T=300 мкм [4].

Для сверления:

мкм.

Для зенкерования:

Rz= 50 мкм, а T=50 мкм

мкм.

Расчетный диаметр:

dp2=20,52 - 0,34=20,18 мм.

dp1=20,18 - 1,14=19,04 мм.

Проверка.

- =340 - 340 =0.

.

- =1360 - 1140 = 220 мкм.

мкм.

8. Расчет режима резания при токарной обработке

Деталь - Колесо ведущее. Материал Сталь 45ФЛ;

Режущий инструмент - токарный проходной резец из быстрорежущей стали Т5К10, правый, стойкость резца - 90 мин.

Оборудование - автоматическая линия ЛМ 1138, горизонтальный силовой стол.

Приспособление - спутник Ю 9689-3099.

Необходимо рассчитать режим резания при токарной обработке цилиндрической поверхности с диаметра 237 мм; до диаметра 240 мм; по 5 классу, на длине 19 мм

1). Определяем припуск на механическую обработку и глубину резания:

мм

Учитывается что припуск до 1,5мм срезается за один проход, принимаем i = 1, где i - число проходов, то;

мм

2. Назначаем подачу для первого точения: - 0,4 мм/об

S_min = 0,08 ммоб S_max = 0,45 ммоб

S_max = S_min ^{z - 1};

Рассчитаем значение подач по ступеням:

S₁₂ = S₁₁ = 0,32 1,15 = 0,368 ммоб

В качестве расчетной принимаем :

Sp = S12 = 0,368 ммоб

3. Определяем расчётную скорость резания:

, где

K_v - поправочный кооэфициент, учитывающий реальные условия резания

; где

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала.

- поправочный коэффициент на материал режущей части инструмента.

Для Т5К10 = 0.65;

= поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца:

Для Т = 90 мин. = 0.92

= поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок = 1.0

Находим:

=

- коэффициент зависящий от качества обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента;

Т - принятый период стойкости резца (Т = 90 мин)

Значения - находим по таблице, для стали при S = 0.368;

то ;

Определяем расчётную частоту вращения ;

, где D - диаметр детали.

По паспорту станка 1К282

= 12.5 об/мин;

= 1600 об/мин

Z = 24 (число ступеней вращения)

= ;

Определяем частоту вращения по ступеням.

5. Определяем фактическую скорость резанья:

м/мин;

Основные режимы резания при точении:

t = 1.98 мин.

Sp = S₁₂ = 0.368 мм/об

= 116 м/мин

= = 422 об/мин

Проверяем выбранный режим по мощности, потребляемой на резание:

, где

Кр - поправочный коэффициент, где

- поправочный коэффициент на обрабатываемый материал, находим

= 0.89

- поправочный коэффициент на главный угол в плане резца

= 1.0;

То Кр = = 0.89 1.0 = 0.89;

Значения находим по таблице

То

кг-с;

Определяем осевую составляющую силы резания ;

кг-с, =17.14 кг-с

По паспорту станка кг-с следовательно расчёт произведён верно.

Определяем эффективную мощность на резании Nэ;

кВт

Определяем мощность потребляемую на резание.

КПД станка = 0.75

квт.

определяем коэффициент использования станка

,

где - мощность главного электродвигателя станка; N=4 квт (по паспорту)



Определяем технологическое (машинное) время