Усовершенствование тормозной камеры

,                                             (4.6)

где  F – усилие растяжения (усилие пружины в сжатом состоянии), Н;

d – диаметр винта, м;

δ _max – максимальные напряжения растяжения, МПа.

Показатель максимального  напряжения растяжения показывает максимально  допустимые нагрузки с учетом коэффициента запаса прочности.

,                                                      (4.7)

где  [δ] – предельные напряжения при растяжении, МПа,

для стали Ст.3  [δ] = 100 МПа;

к – коэффициент запаса,

при переменной нагрузке К = 1,5 …1,8  (с. 37 [6]).

Подставляя выражение (4.7) в (4.6) получим

 м,

принимаем диаметр винта d = 12 мм.

Расчет длины резьбы в крышке электромагнита ведем по условию прочности резьбы на срез:

,                                          (4.8)

где  d – диаметр резьбы, м;

H – длина резьбы, м;

К – коэффициент полноты  резьбы,

для прямоугольной резьбы К = 0,87 (с. 33 [6]);

К_м – коэффициент неравномерности нагрузки,

для прямоугольной резьбы Км = 0,65 (с. 33 [6]);

τ _max – максимальные напряжения сдвига, МПа.

,                                                       (4.9)

где  [τ] – предельное напряжение среза, для стали Ст. 3

[τ] = 100 МПа;

К₁ – коэффициент запаса прочности,

К₁ =1,8…2,0 (с. 35 [6]);

подставляя выражение (4.9) в (4.8) получим:

 м,

окончательно принимаем  Н = 8 мм.

 

4.3 Расчет заклепочного соединения направляющей поршня

Направляющая поршня соединена с цилиндром энергоаккумулятора при помощи заклепочного соединения. В расторможенном положении поршень  энергоаккумулятора передает направляющей поршня усилие от сжатой силовой пружины. При этом заклепочное соединение будет испытывать растягивающие нагрузки. Следовательно заклепки необходимо рассчитывать по нормальным напряжениям растяжения. Тогда условие прочности при центральном растяжении примет вид (с. 26 [7]):

,                                           (4.10)

где  N – усилие приходящееся на одну заклепку, Н;

d – диаметр заклепки, м;

δ _max – максимальные напряжения растяжения, МПа.

Показатель максимального  напряжения растяжения показывает максимально  допустимые нагрузки с учетом коэффициента запаса прочности.

,                                                    (4.11)

где  [δ] – предельные напряжения при растяжении, МПа,

для стали Ст.3  [δ] = 100 МПа;

к – коэффициент запаса,

при переменной нагрузке К = 1,8 …2  (с. 37 [6]).

Усилие приходящееся на одну заклепку определяется отношением усилия силовой пружины в деформированном  состоянии к числу заклепок в  соединении:

,                                                      (4.12)

где  F – усилие пружины, Н,

в сжатом состоянии F = 800 кг = 7840 Н (с. 169 [1]);

n – число заклепок.

Подставив выражения (4.12), (4.11) в (4.10) и приняв число заклепок n = 5, коэффициент запаса К = 2 имеем:

,                                            (4.10.1)

откуда

,

принимаем d = 6 мм.

4.4  Расчет заклепочного соединения корпуса электромагнита

Корпус электромагнита нагружен воспринимает периодические нагрузки, в виде момента сопротивления от вывинчивания винта механического растормаживания. Заклепочное соединение в собранном состоянии воспринимает нагрузку аналогично болтовому соединению поставленному без зазора. При расчете прочности соединения не учитывают силы трения в стыке. Стержень рассчитывают по напряжениям среза. Условие прочности по напряжениям среза:

,                                          (4.11)

где  F_t – окружная сила, Н;

d – диаметр заклепки, мм;

i – число заклепок.

,                                                  (4.12)

где  Т_Т – момент сопротивления вывинчиванию от сил трения, Нм;

r_з – осевой радиус заклепок, м.

,                         (4.13)

где  F – осевое усилие от силовой пружины, Н;

f – коэффициент трения;

d₂ – средний диаметр резьбы, мм;

ψ – угол подъема резьбы, ψ = 3˚ для крепежных резьб (с. 30 [6]);

φ – угол трения в резьбе, φ = 10˚ для крепежных резьб (с. 30 [6]);

подставляя численные значения в выражение (4.13) получаем:

 Н.

Из выражения (4.11) имеем:

 м,

принимаем диаметр заклепок d = 4 мм.

4.5  Расчет пружины фиксирующего устройства

Для расчета параметров пружины  первоначально задаемся начальными условиями. Рабочий ход пружины h = 6,5 мм, усилие пружины при рабочей деформации F₂ = 20 Н, усилие при предварительной деформации F₁ = 12 Н, с учетом диаметра золотника принимаем внутренний диаметр пружины D = 16 мм.

 Предварительно по таблице 11.1 [11] принимаем пружину I класса, разряда 1 с t=750 МПа. Учитывая, что средний диаметр пружины D>16 мм, и ориентируясь на диаметр проволоки d=1,5 мм, принимаем с=15, k=1,16 (С.318[11]), тогда сила пружины при максимальной деформации:

                                               (4.14)

где d - относительный зазор, принимаемый в зависимости от класса пружины и характера воспринимаемой нагрузки;

d = 0,05…0,25.

.

Находим диаметр проволоки по формуле :

                          (4.15)

Принимаем d = 1.2 мм.

Определяем наружный и внутренний диаметры пружины:

D_н = D + d; D_в = D – d,                              (4.16)

Средний диаметр пружины:

,                                          (4.17)

Отсюда:

мм

 D_н = 18 + 1,2 = 19,2 мм

D_в = 18 – 1,2 = 16,8 мм

 

Жесткость пружины :

                              (4.18)

где F₁ – сила пружины при предварительной деформации, Н;  h – рабочий ход, мм;

l₂ – рабочая деформация, мм.

.

Производительная деформация:

                                     (4.19)

рабочая деформация:

                                    (4.20)

Максимальная деформация:

                                 (4.21)

Жесткость одного витка:

                           (4.22)

 где G – модуль сдвига материала проволоки (для стали - G=8×10⁴ МПа).

По таблице 11.3 [11] принимаем пружину  №239 ГОСТ 13767 – 86 с силой при максимальной деформации (до соприкосновения витков): F_max=24 Н; d = 1,2 мм; Dн = 20 мм; D = 18, мм; z₁ = 7,5 Н/мм; наибольший прогиб одного витка l_max= 3,052 мм.

Теперь определим остальные  параметры пружины.

Число рабочих винтов:

                                             (4.23)

4.6 Расчет электромагнита для управления механизмом фиксации поршня

Исходя из конструктивных параметров и особенностей энергоаккумулятора, а также характера взаимодействия его отдельных компонентов, принимаем первоначальные габаритные размеры электромагнита согласно рисунку 4.2.

Рисунок 4.2 Расчетная схема магнитопровода электромагнита:

D – наружный диаметр магнитопровода, мм;

D₁ – внутренний диаметр магнитопровода, мм;

d – наружный диаметр сердечника, мм;

d₁ – внутренний диаметр сердечника, мм;

H – высота магнитопровода, мм;

h – высота обмотки, мм.

Принятые габаритные размеры электромагнита:

D = 60 мм; D₁ = 54 мм; d = 30 мм; d₁ = 14 мм; H = 33 мм; h = 27 мм.

Расчетное усилие электромагнита F = 20 Н.

Расчет электромагнита ведем методом проверочного расчета по принятым параметрам и габаритам. По результатам расчета делается вывод о необходимости корректировки выбранных значений и параметров.

 

4.6.1 Расчет параметров магнитопровода

Рассчитываем длину  магнитопровода вдоль средней магнитной линии, используя эскиз магнитопровода и рекомендации (с.108 [8]), находим:

 

,                            (4.24)

подставляя значения в (5.4) получаем:

.

 

Рассчитываем эффективное сечение магнитопровода:

,        (4.25)

подставляя выбранные  размеры в выражение (5.10) получим:

мм².

5.6.2  Расчет параметров обмотки электромагнита

Рассчитываем потребную  величину магнитной индукции, используя формулу (с. 145 [9]):

 

,                                               (4.26)

где  F – усилие развиваемое электромагнитом, Н;

В – величина магнитной  индукции, Тл;

        μ₀ – магнитная проницаемость вакуума, Гн/м;

тогда

 Тл.

Вычисляем необходимое  количество ампер-витков используя  методику (с. 165 [10]):

,                                               (4.27)

где  Iω – количество ампер-витков катушки электромагнита, А;

l_возд – величина воздушного зазора, мм;

приняв величину воздушного зазора 6,5 мм получим

 

А.

Рассчитываем число  витков в катушке электромагнита:

 

,                                              (4.28)

где  d_пр – диаметр провода, мм;

приняв диаметр провода d_пр=0,5 мм имеем

 

.

Определяем потребную  силу тока в катушке электромагнита:

, А.

Найдем напряжение питания  электромагнита, предварительно вычислив сопротивление и длину провода обмотки. Для вычисления длины провода в обмотке используем расчетную схему изображенную на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3  Расчетная схема длины провода в обмотке электромагнита

d – внутренний диаметр обмотки, мм;

D – наружный диаметр обмотки, мм;

h – высота обмотки, мм;

d_пр – диаметр провода, мм.

Расчет длины провода  ведем по следующей формуле:

 

,                      (4.29)

 

подставляя в (4.29) числовые значения получим

 

, м.

Вычисляем сопротивление  обмотки электромагнита:

,                                                   (4.30)

где  ρ – удельное сопротивление материала, Ом*м,

для меди ρ = 0,017*10^-6 Ом*м, (с. 210 [10]);

l – длина провода, м;

S – площадь поперечного сечения провода, м².

Площадь поперечного  сечения провода:

, м².

Подставляя значения в выражение (5.10) получим

 Ом.

Напряжение питания  электромагнита:

 В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5  РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ ТЕНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЕЙ СЕМЕЙСТВА КамАЗ

 

В процессе эксплуатации тормозного пневмопривода происходит изнашивание его сопрягающихся  и трущихся частей, изменяются величины зазоров и натягов. В результате снижаются тормозные качества и надежность автомобиля в целом. Для своевременного обнаружения неисправностей и восстановления  работоспособности автомобиля, необходимо регулярно производить работы по техническому обслуживанию и ремонту тормозного пневмопривода.

Составим  технологическую карту технического обслуживания тормозного пневмопривода. Испытания тормозного пневмопривода производятся на испытательном стенде КИ – 8925. Порядок испытания следующий (лист 9):

1. установить автомобиль на подъемник и установить противооткатные упоры, заглушить двигатель;

2. проверить угол поворота  рукоятки крана стояночного тормоза  до срабатывания датчика поворота, величина угла срабатывания должна  быть в пределах 10…12 градусов  от ее горизонтального положения. При величине угла более 12 градусов произвести регулировку путем выкручивания датчика  из корпуса ручного крана;