Расчет показателей устойчивости специальной автомобильной техники

В ходе решения указанной задачи студенты изучают схемы сил, действующих на специальную автомобильную технику при движении на повороте. Определяют критическую скорость на опрокидывание и боковое скольжение. После изучения схемы сил, действующих на специальную автомобильную технику на продольном уклоне определяют угол подъема, при котором может начаться сползание специальной автомобильной техники и угол подъема, при котором может начаться ее опрокидывание.

Последовательность решения задачи:

Решение указанной задачи начинается с изучения схемы сил, действующих на специальную автомобильную технику при движении на повороте. Машина, совершающая поворот по радиусу R_пов подвергается воздействию центробежной силы, которая может вызвать опрокидывание или занос.

Рис 4.1. Схема сил, действующих на автомобиль при движении в повороте.

Максимальная (критическая) скорость движения автомобиля на повороте, при которой начнется опрокидывание:

(4.1)

где V_кр - критическая скорость машины на опрокидывание, м/сек;

R_пов- радиус поворота, м;

B - величина колеи автомобиля, м;

h_ц - высота расположения центра тяжести машины, м;

g - ускорение свободного падения, м/сек².

Значение радиуса поворота и высоты расположения центра тяжести для учебных целей определяется на основании данных таблицы 9.1.

Критическая скорость на боковое скольжение при повороте автомобиля по кривой радиуса R_пов определяется по формуле:

(4.2)

где φ_a -коэффициент сцепления колес с дорогой (принимается из таб -

лицы 1).

Определение показателей устойчивости специальной автомобильной техники на продольной плоскости начинается с изучения схемы действия сил на автомобиль, находящийся на продольном уклоне.

Угол подъема a, при котором начнется опрокидывание автомобильной техники вокруг осей, проходящих через точки опор задних колес (для рассматриваемого случая), определяется по формуле:

tg a = b / h_ц, (4.3)

где b - расстояние от центра тяжести машины до плоскости, проведенной через геометрическую ось задних колес, м;

Значение расстояния от центра тяжести машины до плоскости, проведенной через геометрическую ось задних колес определяется на основании данных таблицы 9.1.

Рис. 4.2. Схема сил, действующих на автомобильную технику, находящуюся на продольном уклоне.

Как правило, до начала опрокидывания машины на продольном уклоне начинается ее сползание или пробуксовывание ведущих колес. При этом угол a, при котором начинается сползание неполноприводной колесной техники, определяется из соотношения:

tg a = a φ_a / L, (4.4)

где a - расстояние от центра тяжести машины до плоскости проходящей через геометрическую ось передних колес, м.

При этом, значение расстояния от центра тяжести машины до плоскости проходящей через геометрическую ось передних колес может быть определено по формуле:

a = L - b(4.5)

Для полноприводной машины продольное сползание начнется при aопределяемом из соотношения:

tg a = φ_a(4.6)

По результатам решения указанной задачи в пояснительной записке отражаются:

1. Схема сил, действующих на автомобиль при повороте.

2. Результаты расчета значений критической скорости на опрокидывание и боковое скольжение с аналитическими выводами.

3. Схема сил, действующих на автомобильную технику, находящуюся на продольном уклоне.

4. Результаты расчета значений угла уклона, при котором начнется опрокидывание и сползание машины с аналитическими выводами.

5. РАСЧЕТ РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА ТВТОТРАКТОРНОЙ

ТЕХНИКИ

Материал используемый для изготовления деталей рулевого механизма:

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

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

Винт: 20Х2Н4А (Твёрдость 55-63HRC)

1. Передаточное число рулевого механизма:

d _w - делительный диаметр сектора (мм);

Р - шаг винтовой канавки (мм);

Рис. 5.1 Рулевой механизм:

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

2. Найдём окружное усилие на зубчатом секторе:

Сила Р2 - сила изгибающая винт рулевого механизма

F_pk- сила с которой поворачивают рулевое колесо (Н);

r_рк- радиус рулевого колеса (м);

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

Рис. 5.2. Силы, действующие в винтовой паре:

Р1-осевая сила; Р2-изгибающая сила

3. Найдём осевую силу, действующую в винтовой паре:

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

r_pk - радиус рулевого колеса (м);

d₀- средний диаметр пары (м);

β - угол подъёма винтовой пары

4. Контактные напряжения винтореечной передачи:

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

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

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

i - число одновременно находящихся в канавке винта шариков;

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

δ - угол контакта шарика с поверхностью канавки;

d_w - диаметр шарика (м);

d_k - диаметр сечения канавки (м);

5. Прочность зубьев сектора на изгиб:

Р₂ - окружное усилие на зубчатом секторе (Н);

у - коэффициент формы зуба

В_с- контактная длинна зуба сектора (м);

Р_с- окружной делительный шаг зубьев (м);

6. Контактные напряжения зубьев сектора:

Р₂ - окружное усилие на зубчатом секторе (Н);

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

d - делительный диаметр сектора (м);

b_с - контактная длина зуба сектора а- угол зацепления,

α = 20°

По результатам решения указанной задачи в пояснительной записке отражаются:

1. Схема рулевого механизма.

2. Схема сил, действующие в винтовой паре.

3. Значения геометрических параметров рассчитанного рулевого механизма.

Порядок оформления курсовой работы

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

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

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

Графическая часть проекта содержит три листа:

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

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

3. Рулевой механизм ТТМ (формат А3).

ЛИТЕРАТУРА

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 1.

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

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

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

Приложение 2

Коэффициенты трения и допускаемые удельные давления

для различных материалов

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

Приложение 3

Значения коэффициента сопротивления воздухаК_w

для основных моделей автомобилей

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

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работе

по дисциплине

«Конструкция и расчет транспортных

и технологических машин и оборудования»

по специальности 19.06.03

"Сервис транспортных и технологических машин

и оборудования в нефтегазодобыче»

для дневной и заочной форм обучения

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

к.п.н., доцент А.В. Головкин

ассистент Д.С. Джанбровский