Автобусы работают по расписанию, которое опирается на установленные нормы скоростей движения и времени простоев на остановках. Особенностью работы по расписанию является отсутствие у водителей возможности самостоятельно изменять время рейса и оборота. Недостаток времени на движение автобуса по маршруту вызывает нерегулярность работы и снижение безопасности, а излишек времени уменьшает производительность работы автобусов и увеличивает время поездки пассажиров. Нормирование скорости производится по рейсам. Пробег автобуса по маршруту в обоих направлениях считается оборотным рейсом. При установлении времени оборота выявляют его составные элементы: время непосредственного движения; время простоя на промежуточных остановочных пунктах; время задержек по причинам интенсивного движения и особых условий маршрута; время замедленного движения, вызванного неблагоприятными дорожными условиями; время отстоя на конечных пунктах. Действительные скорости обычно значительно отличаются от тех, которые можно получить из динамических характеристик. Скорости движения автобусов не остаются постоянными в течении дня, они изменяются также по часам периода движения, неодинаковы на различных маршрутах и различаются по перегонам. Продолжительность отстоя автобусов на конечных пунктах устанавливается дифференцированно по часам периода движения и определяется в зависимости от протяженности маршрута, времени рейса и условий движения. Простои на промежуточных остановках зависят в основном от типа подвижного состава и пассажирообмена остановочного пункта.

Режим работы автобусов на маршрутах в будние и выходные дни представлен в таблицах 2 и 3, соответственно.

Таблица 2. Режим работы автобусов на маршрутах в будние дни

Таблица 3. Режим работы автобусов на маршрутах в выходные дни

В каждый конкретный момент времени в автобусе находится определенное число пассажиров, которое может быть меньше или больше номинальной вместимости. Степень использования вместимости оценивается коэффициентом наполнения. Статический коэффициент наполнения:

где-фактическое количество перевозимых пассажиров, пасс;

-возможное количество перевозимых пассажиров, пасс.

Возможное количество перевозимых пассажиров определяется производительностью автобуса при условии полного использования номинальной вместимости и фактическом коэффициенте сменности, в соответствии с формулой (1.4). Фактическое количество перевозимых пассажиров определяется часовым пассажиропотоком на маршруте.

Произведем расчет суммарной часовой производительности автобусов и статического коэффициента наполнения на примере маршрута №2 «КСК-Вокзал» в период времени с 6-00 до 7-00:

Результаты расчетов суммарной часовой производительности автобусов и статического коэффициента наполнения по периодам суток для всех маршрутов производятся аналогично и сведены в таблицы 4 и 5.

Таблица 4. Суммарная часовая производительность автобусов по периодам суток

2 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОБУСОВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ГОРОДСКИХ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК В ГОРОДЕ КОСТАНАЕ

2.1 Расчет рациональной вместимости автобусов

Выручка от городских перевозок пассажиров не покрывает затрат, возникающих при их выполнении. Одной из причин такого состояния является низкий средний коэффициент использования пассажировместимости транспортных средств.

Одной из причин низкого наполнения автобусов является их неоптимальная вместимость. Завышенная вместимость снижает средний коэффициент использования пассажировместимости или вызывает необходимость применения движения транспортных средств с большими интервалами, заниженная - повышает затраты за счет применения мене эффективных пассажирских транспортных средств. Движение транспортных средств с большими интервалами или слишком высокий коэффициент использования пассажировместимости снижают качество обслуживания пассажиров. Поэтому пассажировместимость единицы транспортного средства, применяемого на маршрутах перевозок в регулярном сообщении, подлежит оптимизации.

В качестве критерия оптимальности предлагается принять минимум целевой функции Zч в виде суммы затрат Sп, возникающих при выполнении перевозок, и потерь пассажиров от ожидания транспортных средств на остановочных пунктах за определенный период времени Пп, например за 1 час:

Zч=Sп+Пп=minq,

где q - значение вместимости транспортного средства, пасс.

Величина часовых потерь может быть описана формулой:

Sп=Sono,

где So - величина затрат за один оборот транспортного средства на маршруте перевозок пассажиров;

no - число оборотов, совершаемых пассажирскими транспортными средствами на маршруте перевозок за 1 час.

Величина S может быть выражена формулой:

S=losкм+tosч,

где lo - длина оборота на маршруте, км;

sкм - затраты на 1 км пробега транспортного средства на маршруте;

to - длительность периода оборота на маршруте, ч;

sч - затраты на 1 час работы транспортного средства на маршруте.

Длина оборота определяется из характеристики маршрута.

Длительность периода оборота определяется на основе характеристик маршрута и работающих на нем транспортных средств по формуле:

to=lо/vто+tок,

где vo - средняя техническая скорость транспортного средства за оборот на маршруте, км;

tок, - суммарное время простоя на промежуточных и конечных остановочных пунктах на маршруте за оборот.

Величины sкм и sч могут быть выражены формулами:

sкм=aкм1+aкм2q,

sч=aч1+aч2q,

где aкм1, aкм2, aч1, aч2 - параметры зависимостей.

Значение nо определяется формулой:

nо=nч=Aм/to,

где nч - частота движения транспортных средств на маршруте;

Ам - число пассажирских транспортных средств, работающих на маршруте.

С другой стороны требуемая частота движения пассажирских транспортных средств определяется по наиболее напряженному участку маршрута по формуле:

nч=Qпч/q,

где Qпч - максимальный часовой пассажиропоток по участкам маршрута в наиболее напряженном направлении, пасс/ч.

Потери пассажиров от ожидания пассажирских транспортных средств при работе их по интервалу движения определяется формулой:

п= Qобщ.чCпч J/2=Qобщ.чCпч/(2nч),

где Qобщ.ч - общий часовой объем перевозок пассажиров на маршруте, пасс;

Cпч - стоимость потерь пассажира за 1 час ожидания транспорта;

J - интервал движения пассажирских транспортных средств на маршруте (J=1/nч).

В свою очередь значение Qобщ.ч может быть выражено формулой:

Qобщ.ч=2 Qср.чnсм=2Qпч/kнерnсм,

где Qср.ч - среднечасовая общая загрузка пассажирских транспортных средств при движении на маршруте ;

nсм - средний коэффициент сменности пассажиров за один рейс пассажирского транспортного средства на маршруте;

kнер=Qпч/Qср.ч-коэффициент неравномерности пассажиропотока по участкам маршрута за оборот пассажирского транспортного средства.

После подстановок получаем, что Zч определяется выражением:

Zч=Qпч/q(lо(aкм1+aкм2q)+(lо/vто+t)( aч1+aч2q))+qCпч/kнерnсм=minq,

Производная от Zч по q, приравненная к нулю, определяет оптимальное значение qопт.

В результате преобразований имеем:

,

Однако значение Qпч изменяется в течение суток, а вместимость единицы пассажирского транспортного средства, работающей на маршруте, остается постоянной. Поэтому принятие решения должно приниматься по минимуму значения целевой функции:

,

где Zчi - значение целевой функции для i-го часа суток;

n - число часов за суточный период, в течение которых выполняются перевозки пассажиров на маршруте.

С учетом суточной изменчивости Qпч оптимальное значение пассажировместимости единицы пассажирского транспортного средства определяется формулой:

,

где Qпч.ср - среднечасовой пассажиропоток на наиболее загруженном участке маршрута по периодам, когда работа транспортных средств на маршруте организована без информирования пассажиров о расписании движения.

Таким образом, на основе проведенных исследований получена зависимость, позволяющая оптимизировать пассажировместимость транспортных средств для работы на маршрутах в регулярном сообщении.

Приведем расчет рациональной вместимости автобуса на примере маршрута №13 «КСК-автовокзал» в период времени суток с 6-00 до 7-00:

;

138 пасс.

Имея значения рациональной расчетной вместимости подвижного состава, подбирается стандартная вместимость имеющегося парка автобусов.

Значения стандартной вместимости подвижного состава, определенные исходя из рациональной, приведены в таблице 7

2.2 Расчет рационального количества автобусов для работы на маршрутах

Для обеспечения оптимального наполнения подвижного состава, соответствующего колебаниям пассажиропотоков, должно меняться количество, вместимость и распределение подвижного состава по транспортной сети. Идеальным было бы непрерывное корректирование распределения подвижного состава по маршрутам во времени в соответствии с непрерывно меняющимся спросом на пассажирские перевозки, чтобы на любом перегоне любого маршрута постоянно выдерживать равенство между запросами на перевозки и их обеспечением.

В качестве исходной величины при определении числа автобусов на конкретном маршруте принимается количество перевезенных пассажиров.

Потребность в автобусах устанавливается по всем часам периода движения. Количество транспортных средств, необходимых для перевозки пассажиров, рассчитывается по формуле:

,

где Qрас - значение пассажиропотока по рассчитываемому часу периода движения;

to - время оборота автобуса на маршруте;

k - коэффициент внутричасовой неравномерности;

q - вместимость транспортного средства;

- коэффициент использования вместимости;

- коэффициент сменности пассажиров;

I - интервал движения транспортных средств на маршруте.

В процессе работы под воздействием различных факторов интервал движения может отклоняться от расчетного и тогда фактический интервал рассчитывается по формуле :

,

где - среднеквадратическое отклонение от планового интервала движения.

Приведем пример расчета количества автобусов и интервала движения на примере маршрута №2 «КСК- автовокзал» в период времени суток с 6-00 до 7-00:

;

Ам=3 авт;

;

I=22 мин.

Количество автобусов и интервал движения по периодам суток для всех маршрутов сведены соответственно.

2.3 Выбор рационального режима работы автобусов на маршрутах

Повысить эффективность работы пассажирской транспортной системы в межпиковый период можно путем перехода от интервальной работы в часы "пик" на работу по расписанию в моменты спада пассажиропотока. Работа транспортных средств по расписанию при низкой частоте их движения дает сокращение времени пассажиров в ожидании посадки, увеличение коэффициента наполняемости. Однако до настоящего времени нет научно обоснованной методики определения момента перехода с интервальной формы движения транспортных средств на маршруте перевозок пассажиров на организацию движения по расписанию и наоборот.

Задача состоит в определении количества транспортных средств (интервала движения), необходимых для освоения сложившегося пассажиропотока, а также выборе формы работы (по расписанию или интервалу). Такая задача решается при переходе от внепиковых периодов к пиковым и обратно.

Предлагается в качестве целевой функции определения момента изменения формы движения принять суммарные затраты, включающие транспортные потери от снижения загрузки транспортной системы, и потери пассажиров, связанных с ожиданием поездки и затрат перевозчика, обусловленных организацией процесса перевозки по различным формам работы.

Зависимость, позволяющая сделать выбор в пользу того или иного способа организации работы подвижного состава на линии, выглядит следующим образом:

,

где - объем спроса на перевозки на наиболее загруженном участке маршрута, пасс;

- соответственно среднее время ожидания пассажиром посадки при работе по расписанию и интервалу, ч;

- соответственно количество транспортных средств, работающих по расписанию и интервалу;

- расчетное количество транспортных средств, для работы на маршруте с учетом резерва;

- длина оборотного рейса, км;

- время оборота на маршруте, ч;

- стоимость одного пассажиро-часа ожидания посадки, руб;

-постоянные затраты, приходящиеся на час работы транспортного средства, руб/ч;

-постоянные затраты, приходящиеся на час простоя транспортного средства без работы, руб/ч;

-переменные затраты, приходящиеся на 1 км пробега транспортного средства при работе на маршруте, руб/км;

Количество транспортных средств, необходимых для перевозки пассажиров, рассчитывается по формуле:

где q - вместимость транспортного средства;

- коэффициент использования вместимости;

I - интервал движения транспортных средств на маршруте.

В процессе работы под воздействием различных факторов интервал движения может отклоняться от расчетного и тогда фактический интервал рассчитывается по формуле:

,

где - среднеквадратическое отклонение от планового интервала движения.

Время ожидания при работе по интервалу:

,

Подставив формулу (3) и (5) в выражение (2) получим:

где - соответственно коэффициент использования вместимости при работе по интервалу и по расписанию;

- соответственно вместимость подвижного состава, работающего по интервалу и расписанию;

Левая часть неравенства выражает сумму затрат пассажиров, связанные с ожиданием посадки, в стоимостном выражении и затрат перевозчика на организацию движения на маршруте по расписанию, а правая - по интервалу.

Время ожидания посадки при работе по расписанию на маршруте определяется статистическими методами.

Если левая часть неравенства меньше правой, то целесообразна форма организации движения транспортных средств по расписанию, в противном случае эффективнее будет работа по интервалу. Если обе части неравенства равны, то нет разницы в форме организации работы транспортных средств на маршруте.

Приведем расчеты сумм затрат пассажиров, связанных с ожиданием посадки, в стоимостном выражении и затрат перевозчика на организацию движения на маршруте по расписанию Зр и по интервалу Зи, на примере маршрута №1 «Вокзал - Любенский» в период времени суток с 6-00 до 7-00:

Зр=339*(6,0*1000+7,3*1153/(180*0,75)+0,97*18295/(180*0,75))+(3-339*0,97/(180*0,75))*12565;

Зр=2101871,8 тенге;

Зи=339*((22/2+16/(2*22))*1000+7,3*1153/(180*0,75)+0,97*18295/(180*0,75))+(3--339*0,97/(180*0,75))*12565;

Зи=3970893 тенге

Расчеты сумм затрат пассажиров, связанных с ожиданием посадки, в стоимостном выражении и затрат перевозчика на организацию движения на маршруте по расписанию Зр и по интервалу Зи для всех маршрутов производятся аналогично, результаты расчетов приведены в приложении А.

Сравнив затраты, получим:

2101871,8<3970893, (Зр< Зи).

Затраты при организации движения по расписанию меньше затрат при организации движения по интервалу, следовательно, на маршруте №1 «Вокзал - Любенский» в период времени суток с 6-00 до 7-00 оптимальной является организация движения автобусов по расписанию.

Режимы работы автобусов на маршрутах по периодам суток приведены в таблице 10.

Таблица10- Режимы работы автобусов на маршрутах по периодам суток

р- режим работы автобусов по расписанию;

и- режим работы автобусов по интервалу.

Таким образом, нами установлено условие для выбора оптимальной формы организации работы на маршруте. При этом обеспечивается соответствие провозных возможностей пассажирского транспорта сформировавшемуся спросу.

Для повышения эффективности использования автобусов при выполнении пассажирских перевозок оптимизировали пассажировместимость единицы транспортного средства, применяемого на маршрутах перевозок в регулярном сообщении.

В качестве критерия оптимальности принят минимум целевой функции Zч в виде суммы затрат Sп, возникающих при выполнении перевозок, и потерь пассажиров от ожидания транспортных средств на остановочных пунктах за определенный период времени Пп.

Так же, для обеспечения оптимального наполнения подвижного состава, соответствующего колебаниям пассажиропотоков, рассчитали количество и распределение подвижного состава по транспортной сети. Потребность в автобусах установили по всем часам периода движения.

Повысить эффективность работы пассажирской транспортной системы в межпиковый период можно путем перехода от интервальной работы в часы "пик" на работу по расписанию в моменты спада пассажиропотока. В качестве целевой функции определения момента изменения формы движения приняты суммарные затраты, включающие транспортные потери от снижения загрузки транспортной системы, и потери пассажиров, связанных с ожиданием поездки и затрат перевозчика, обусловленных организацией процесса перевозки по различным формам работы.

Таким образом, нами установлено условие для выбора оптимальной формы организации работы на маршруте. При этом обеспечивается соответствие провозных возможностей пассажирского транспорта сформировавшемуся спросу.

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Назначение, устройство и принцип работы подъемника

Подъемник предназначен для вывешивания автомобилей и автобусов типа ЛиАЗ на посту замены колес. Подъемник монтируется на полу в помещении поста замены колес.

Подъемник представляет собой жесткую металлическую конструкцию, состоящую из двух рам: нижней неподвижной и верхней подвижной. Они шарнирно соединены между собой. Подъемный механизм состоит из двух платформ: нижней неподвижной и верхней подвижной, между которыми помещен пневмоэлемент. Пневмоэлемент представляет собой квадратный мешок, на одну сторону которого вулканизируется вентиль. Верхняя и нижняя платформы подъемного механизма связаны направляющими, по которым перемещается верхняя платформа. Платформа имеет роликовые опоры через которые она давит на верхнюю раму и поднимает ее.

Подъемник имеет два подъемных механизма, размещенных в крайних секциях подъемника. Шарнирное соединение, верхняя и нижняя рамы образуют параллелограмм, что обеспечивает равномерное поднятие верхней рамы при неравномерных нагрузках в разных ее частях.

Подъемник имеет следующие технические характеристики:

Грузоподъемность - 15000 кг.

Привод - пневматический.

Рабочее давление воздуха, МПа (кг/см2) - 0,5 (5).

Высота подъема - 250 мм.

После установки автомобиля на подъемник, на пульте, поворотом рукоятки пневмораспределителя открывается доступ сжатого воздуха в пневмобаллон. Пневмобаллон, наполняясь воздухом, поднимает верхнюю платформу подъемного механизма, которая в свою очередь через роликовую опору поднимает верхнюю раму, вывешивая автомобиль. Высота подъема ограничивается длиной шарниров. В вывешанном состоянии автомобиль удерживается сжатым воздухом. Для того, чтобы при резком падении давления воздуха, не произошло резкого падения автомобиля в питающую пневмосеть установлен обратный клапан.

В целях поддержания рабочего давления в сети установлен клапан регулирования давления, а для контроля за давлением - монометр.

Для опускания автомобиля нужно повернуть ручку распределителя в обратном направлении, при это пневмобаллон соединится с атмосферой и, по мере выпуска воздуха, верхняя рама начнет опускаться. Для обеспечения плавности опускания, в выпускную сеть установлен регулируемый дроссель. При наладке подъемника дроссель регулируется таким образом, чтобы автомобиль опускался не менее чем за 20 секунд.

Для глушения шума при выпуске воздуха, на наконечник выхлопной трубы устанавливается глушитель.

Для глушения ударов рам, при опускании подъемника, между ними крепится полоса резиновая, поглощающая энергию удара.

На рисунке 10. показана принципиальная пневматическая схема подъемника.

Рисунок 10. Схема пневматическая

КМ - компрессор, ВН - вентиль, КР - клапан регулировочный, ПК - клапан предохранительный, МН - манометр, Др - дросель регулируемый, Г - глушитель, Р - распределитель трехсекционныйс электроклапаном,

ПБ - пневмобаллон.

3.2 Анализ конструкторских разработок

Для выполнения работ по замене колес применяются различные специализированные подъемники. В настоящее время разработано несколько типов подъемников, которые можно классифицировать по типу привода, по способу установки, по грузоподъемности, по месту установки, по количеству рабочих органов.

Рисунок 11. Классификация подъемников

После изучения различных литературных- и интернет-источников, содержащих информацию о конструкциях напольных осмотровых устройств для автомобилей, выделим несколько конструкций подъемников.

а) Подъёмник пневматический для шиномонтажа, модель GIULIАNО S 202 (Италия)

Предназначен для подъема легковых автомобилей, микроавтобусов и малотоннажных грузовиков при выполнении шиномонтажных работ. Плоская платформа в форме параллелограмма обеспечивает беспрепятственный заезд автомобиля. Она состоит из двух частей: верхней и нижней. Которые соединены между собой пневмобаллонном и складными консолями в форме ножниц. Подъем автомобиля осуществляется за днище, на высоту 550 мм. Конструкция подъемника GIULIАNО S 202 представлена на рисунке 12.

Рисунок 12. Подъёмник для шиномонтажа, модель GIULIАNО S 202

Технические характеристики подъемника

Грузоподъёмность, т - 2,0

Высота подъёма, мм - 550

Масса, кг - 260

Давление воздуха, атм. - 7bаr

Диапазон рабочих температур град С - +5 +40

б) Подъемник пневматический для шиномонтажа, модели WЕRTHЕR 260А, аналог ОМА 535А (Италия)

Подъемник предназначен для вывешивания легковых автомобилей, микроавтобусов и малотоннажных грузовых автомобилей при шиномонтажных работах. Подъем автомобиля осуществляется за раму. В комплекте с подъемником идет набор лап для разных типов кузовов. Состоит из двух платформ. Нижняя, более массивная, соединена с верхней пневмобаллонном и складными консолями в форме ножниц. Конструкция подъемника WЕRTHЕR 260А представлена на рисунке 13.

Рисунок 13. Подъёмник для шиномонтажа, модель WЕRTHЕR 260А

Технические характеристики подъемника

Грузоподъёмность, т - 2,5

Время подъёма, сек - 15

Высота подъёма, мм - 500

Масса, кг - 450

Диапазон рабочих температур град С - +5 +40

Набор лап - опция (на рисунке не указаны)

в) Подъёмник электрогидравлический для шиномонтажа, модели WЕRTHЕR 262 (Италия)

Предназначен для вывешивания автомобилей за раму для проведения шиномонтажных работ. Представляет собой две платформы, соединенные между собой. Подъем автомобиля осуществляется складными консолями, приводимыми в действие гидроцилиндрами. Конструкция подъемника WЕRTHЕR 262 представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 Подъёмник для шиномонтажа, модель WЕRTHЕR 262

Технические характеристики подъемника

Грузоподъёмность, т - 2,5

Напряжение питания, В - 380

Время подъёма, сек - 12-35

Высота подъёма, мм - 930

Масса, кг - 4180

Высота подъемника мин., 95-930 мм

Диапазон рабочих температур град С - -10 +40

г) Подъемник электрогидравлический стационарный многорычажный модель 3000/Н-02

Подъемник 3000/Н-02 предназначен для подъема за днище автомобиля общей массой до 3 тонн. Пневматическая широкозубая замочная самоблокирующаяся страхующая система и противовзрывные шланги обеспечивают безопасную и надежную работу устройства. Устанавливается на бетонируемое в пол основание - «ровный пол». Раздвижные платформы позволяют использовать его обслуживания различных типов автомобилей. Конструкция подъемника 3000/Н-02 показана на рисунке 15.

Рисунок 15. Подъемник 3000/Н-02.

Технические характеристики подъемника

Максимальная грузоподъемность - 3т

Максимальная высота подъема - 2030 (1700) мм

Минимальная высота подхвата - 0 мм

Способ подъема - за днище автомобиля

Количество эл. Двигателей - 1 шт.

Установленная мощность - 2,2 кВт

Скорость подъема - 0,6 м/мин

Габариты подъемника - 1540х1900 мм

Масса - 840 кг

д) Домкрат передвижной усиленной конструкции, модели 629

Служит для вывешивания колеса автомобиля при проведении шиномонтажных работ. Домкрат передвижной, на роликах. Привод гидравлический. Конструкция домкрата модели 629 показана на рисунке 16.

Рисунок 16. Домкрат передвижной усиленной конструкции, модели 629

Технические характеристики домкрата

Грузоподъемность 15000 кг

Высота подъема 800 мм

Минимальный клиренс 120 мм

Масса 80 кг

Длина 1400 мм

Ширина 440 мм

Из всего разнообразия конструкций подъемников можно увидеть то, что наиболее сложной частью подъемников является привод подъемного механизма. В электромеханических подъемниках это передача винт-гайка, редуктор и электродвигатель, в гидравлических это гидроцилиндр и насосная станция. В условиях АТП изготовить подобные узлы не представляется возможным, а их покупка дорога. Из этого следует, что простота подъемного механизма, возможность его изготовления и ремонта в условиях АТП является в конечном счете определяющим условием работоспособности подъемника.

Поэтому рассмотрев все типы приводов останавливаемся на пневматическом. Пневмопривод обладает рядом существенных преимуществ перед иными, он прост по конструкции, надежен в работе, безопасен (по сравнению с электрическим), обладает высокой плавностью и чистотой хода (по сравнению с гидравлическим).

3.3 Расчет конструктивных элементов

Для расчета грузоподъемного механизма примем следующие исходные данные: грузоподъемность - 15000 кг, т.е. вес 150000Н; высота подъема l=250 мм; рабочее давление воздуха Р=0,5МПа (5 кг/см2); высота пневмобаллона в свободном состоянии l0= 40 мм; количество подъемных механизмов n=2

Площадь рабочей поверхности пневмобаллона.

,

где: Sр - площадь рабочей поверхности, м2.

GА - сила тяжести автомобиля, действующая на подъемный механизм, Н.

Р - рабочее давление воздуха в пневмобаллоне, Па.

n - количество подъемных механизмов.

Геометрические параметры пневмобаллона.

Геометрические параметры пневмобаллона приведены на рисунке 17.

Рисунок 17. Схема пневмобаллона

Размер рабочей поверхности найдем из расчетной площади:

Высота пневмобаллона складывается из размера баллона в свободном состоянии и высоты подъема рамы:

,

Тогда , а периметр баллона

,

Размеры пластин для изготовления пневмобаллона 760х760 мм

Разрывающее усилие, действующее по периметру пневмобаллона

,

где: N - разрывающее усилие, действующее по периметру пневмобаллона, Н.

Р - рабочее давление воздуха в пневмобаллоне, Па.

S - площадь пневмобаллона, м2.

,

Из условия предельной прочности на разрыв [уР]=90·105Па определим толщину стенки баллона и марку резиновой пластины. [10]

,

Принимаем резиновую пластину: пластина II, лист ПБМ-С-3-9-1000х2000х4.8 ГОСТ 7338-77 - пластина типа II с тремя тканевыми прокладками, толщиной 9 мм, размером 1000х2000 мм, повышенной масло-бензостойкости, работоспособной в среде нефтяных масел при температуре от -40 до +80 °С. [10]

Расчет лонжерона верхней рамы на прогиб.

Лонжероны рамы проверяем на прогиб из условия максимальной нагрузки размещенной в центре лонжерона. Схема нагружения представлена на рисунке 18.

,

где: IХ = 491см4 - осевой момент инерции швеллера №14; [10]

Е = 2·106 кг/см2 = 2·1011Па - модуль упругости для Ст3; [10]

Р = 3175 кг = 31750Н - половина массы автобуса ЛиАЗ-5256 приходящейся на заднюю тележку;

L = 2 м = 200 мм - пролет балки;

[y] = 8 мм - допускаемый прогиб.

Рисунок 18. Схема нагружения

Проверка на прогиб лонжеронов подъемного механизма.

Лонжероны подъемного механизма проверяем на прогиб из условия действия в центре него грузоподъемного механизма. Схема нагружения представлена на рисунке 19.

,

где: Р = 7500 кг = 75000Н - грузоподъемность механизма;

l = 1,3 м = 130 см - расстояние между опорами;

Е = 2·106 кг/см2 = 2·1011Па - модуль упругости для Ст3; [10]

IY = 45,4см4 - осевой момент инерции швеллера №14 по оси у; [10]

N =3 - количество лонжеронов;

[y] = 4 мм - допустимый прогиб.

Рисунок 19. Схема нагружения

Расчет болтов соединяющих лонжерон подъемного механизма с верхней рамой.

Определим диаметр впадин болта из условия действия на него растягивающей нагрузки от действия подъемного механизма.

,

где: Р = 75000Н - грузоподъемность механизма;

к = 1,1 - коэффициент неравномерности загрузки болтов; [10]

n = 12 - количество болтов;

[уР] = 733·105Па - допускаемое напряжение на растяжение для Ст3; [10]

Выбираем: Болт М16х40.58 ГОСТ 7805-70 с ближайшим большим значением диаметра впадин. Проверка осей шарниров на срез.

Рисунок 20. Схема нагружения

,

где: Р = 18750Н - нагрузка на ось;

d = 30 мм = 0,03 м - диаметр оси;

[фС] = 600·105Па - допускаемое напряжение на срез для Ст3; [10]

Проверка осей шарниров на смятие.

,

где: S = 60 мм = 0,06 м - длина втулки;

[фСМ] = 800·105Па - допускаемое напряжение на смятие для Ст3; [10]

Проверка нижней опоры шарнира на кручение.

При работе подъемника может произойти нагружение двух нижних опор моментом, созданным стойкой шарнира от грузоподъемного механизма. При этом плечо действующей силы будет равно проекции шарнира на пол l = 320 мм, а действующая сила Р = 7500 кг откуда момент скручивания равен:

Проверим нижнюю опору на скручивание.

,

где: WР = 0,2·d3 = 0,2·73 = 68,6см3 - момент сопротивления сечения нижней опоры (при условии ее изготовления из прутка диаметром 70 мм);

[фK] = 1800·105Па - допускаемое напряжение на кручение для стали 50 улучшенной; [10]

Расчет и выбор фундаментальных болтов.

Внутренний диаметр болта найдем из условия прочности болта при растяжении.

,

где: Р = 20000 кг = 200000Н - максимально возможная сила;

n = 14 - количество фундаментальных болтов;

[фР] = 900·105Па - допускаемое напряжение на растяжение для Ст3; [10]

3.4 Изготовление пневмобаллона

Пневмобаллон подъемного механизма изготовлен из резиново-текстильной пластины по ГОСТ 7338 - 77.

Изготовление пневмобаллона начинают с изготовления вентиля. Вентиль

изготавливают из трубы 15х2,5 по ГОСТ 3262 - 75 (см. рис. 1) с установкой на нижнем конце мостика из стальной пластины толщиной 4 мм.

Затем из сырой резины толщиной 2 мм изготавливают три круглые заготовки диаметром 180, 170 и 90 мм. Между двумя первыми из этих заготовок укладывают два слоя прорезиненного чефера (также в форме круга диаметром 150 мм), и предварительно на обе стороны заготовок наносят клей концентрации 1:10, который затем просушивают.

В центре заготовок делают отверстие диаметром 20 мм и заготовки диаметром 180 и 170 мм надевают на вентиль. На мостик вентиля накладывают третью заготовку. Собранную заготовку (рис. 1) прикатывают роликом, после чего в сборе с вентилем вулканизируют в специальной форме при температуре 145±5єС в течении 25 мин при одностороннем обогреве. Образовавшиеся в процессе вулканизации заусенцы срезают.

Вторым этапом из резиново-текстильной пластины вырезают две квадратные заготовки 760х760 мм, углы заготовок закругляют радиусом 100 мм (см. рис. 2). Края пластин срезают по слоям ткани ступенями по периметру пластин, при этом ширина каждой ступени должна быть не менее 20 мм. Каждую из ступеней и верхний слой резины шерохуют.

Затем в центре одной из пластин пробивают отверстие диаметром 15 мм и поверхность вокруг отверстия (со стороны меньшей ступени) шерохуют на 100 мм вокруг отверстия. На зашерохованный участок пластины, а также зашерохованную внутреннюю поверхность пятки вентиля наносят дважды клей концентрации 1:10, каждый раз просушивая клеевую пленку. Края пятки вентиля обкладывают прослоечной резиной толщиной 0,9 мм в виде кольца с шириной пояса 40 мм и наружным диаметром 170 мм с предварительно нанесенным и высушенным клеем.

Пятку накладывают на заготовку из листа, так чтобы отверстия в них совпали, затем прикатывают пятку роликом, и применяя специальную форму привулканизируют пятку к пластине при температуре 145±5єС в течении 20 минут.

После этого ступени обеих пластин освежают бензином и промазывают дважды клеем концентрации 1:10, просушивая каждый слой при температуре 40єС в течении 1 часа. Затем пластины складывают внутренними сторонами и накладывают послойно по периметру на каждую ступень обрезиненный корд толщиной 1,2 мм и прослоечную резину толщиной 0,7 мм, каждый слой тщательно промазывают клеем и прикатывают роликом, внутрь первого слоя корда, в торец длинной части ступени, укладывают шнур из сырой резины толщиной 2 мм и шириной 2 мм по всему периметру (см. рис. 3). Верхний слой прослоечной резины должен заходить на пластину не менее чем на 20 мм. Корд укладывается на ступени таким образом, чтобы направления нитей были параллельны краю пластины - 1 слой и перпендикулярны - 2 слоя, при этом нити соседних слоев корда должны перекрещиваться.

После сборки элемент вулканизируют на настольном вулканизаторе частями, при температуре 145±5єС в течении 25 мин каждую часть. Полученный баллон отделывают, и проверяют внешним осмотром на отсутствие трещин в вулканизированных листах, а затем испытывают на герметичность и прочность при давлении 6,3 кг/см3(0,63 МПа).

Рисунок 21. Заготовка вентиля с пяткой в сборе

Рисунок 22. Заготовка пластины

Рисунок 23. Сборка пневмобаллона

3.5 Сборка и испытание подъемника

Сборка подъемника осуществляется на ровной, гладкой, чистой площадке. На площадку укладывается нижняя рама, затем шарниры устанавливаются напротив отверстий нижней рамы, в отверстия которой вставляются колпачки в сборе с осями и регулировочными шайбами. Колпачки крепятся винтами к раме. Затем на нижнюю раму укладывается верхняя, так чтобы отверстия в ней совпали с отверстиями верхней головки шарниров. Совмещая отверстия шарниров и рамы, в отверстия последней устанавливаются колпачки в сборе с осями и регулировочными шайбами. Колпачки крепятся винтами к раме. Перед сборкой колпачки, оси и шарниры следует смазать. После сборки рамы ее следует проверить на работоспособность, для этого зацепив верхнюю раму кран-балкой поднять ее на полную высоту, при этом верхняя рама должна подниматься без перекосов и заеданий. В случае возникновения неисправностей следует установить их причину и устранить.

После сборки рамы ее устанавливают на фундамент и крепят.

Сборку подъемного механизма начинают с установки на нижней опоре пневмобаллона, который укладывают на опорную площадку, а вентиль пропускают в отверстие в ней. На вентиль устанавливают резиновый рукав. Подсобранную таким образом нижнюю опору подъемного механизма устанавливают на фундамент и крепят к нему. Затем в направляющие нижней опоры устанавливают верхнюю платформу подъемного механизма. Перед установкой верхней платформы направляющие и стержни подъемного механизма смазать.

После сборки подъемного механизма испытать его на работоспособность, для этого в Пневмобаллон подать сжатый воздух под давлением 0,05ч0,1 МПа (0,5ч1 кг/см3), при этом верхняя платформа подъемного механизма должна плавно без заеданий и перекосов подняться. А после прекращения подачи воздуха и соединения пневмобаллона с атмосферой верхняя платформа должна без перекосов и заеданий опуститься до упора в направляющие нижней опоры.

После сборки и испытания подъемного механизма, следует, предварительно смазав роликоопоры подъемного механизма установить на поперечины рамы лонжеронов подъемного механизма и закрепить их болтами.

После сборки подъемника следует провести его испытания в трех режимах:

- Режим холостого хода