Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
СОДЕРЖАНИЕ
ЭКОНОМ ИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Ю. М. Киселев, Л. К. Борисенко, В. И. Суворова — Совершенствование методовоперативного контроля и управления основным производством на автозаводах 1
П. В. Федорцов — О повышении технологичности конструкторских разработокна предприятиях автомобилестроения..................................................... 4
КОНСТРУИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, ИСПЫТАНИЯ
Н. П. Третьяков — Методика анализа работы карбюратора с помощью ЭВМ 7 М. Г. Круглов, В. К. Чистяков — Номограмма для определения параметров газа
в цилиндре и выпускной системе двигателя................................................И)В. М. Грыженков, Б. В. Романовский — Повышение долговечности цепей привода
распределительного вала двигателя.......................................................... 12Н. И. Иващенко, И. М. Гульченко — Исследование влияния износа деталей
цилиндро-поршневой группы на мощностные и экономические показатели д в и г а т е л е й ................................................................................14
Е. И. Бурдасов, Е. А. Кирсанов — Назначение количества объектов при испытаниях на долговечность..........................................................................15
Е. М. Резвяков, В. Е. Тольский — Оценка виброакустических характеристик кузова легкового а в то м о би л я ..................................................................... 17
М. Б. Школьников, А. А. Крылов — Расчет пассажирского салона кузова легкового автомобиля на кручение ........................................................... 19
И. В. Балабин, А. А. Логунов, В. В. Прокопов — Исследование эксплуатационныхкачеств легкового автомобиля с шинами низкого п роф ил я ....................... 22
А. М. Петренко — Исследование тепловых потерь энергии в пневмогидравли-ческих рессорах ................................................................................ 24
А. В. Арутюнян, В. А. Иларионов — Испытание легковых автомобилей на удар 27
ТЕХНОЛОГИЯ
Н. Г. Жугин, В. М. Коган — Внедрение прогрессивной технологии на Уральскомавтозаводе . ..................................... .......................................... 30
А. А. Рыжиков, И. И. Сайков — Тормозные барабаны из магниевого чугуна . . 32А. М. Давидсон, В. С. Голубев, В. Г. Дуняшев, А. И Коновалов, Л. Н. Рабинович,
Н. В. Седов — Особенности механической обработки магниевых сплавов 34A. Н. Митькин, В. А. Головин, В. П. Куликов, В. А. Богодист — Холодная объем
ная штамповка внутренней гайки крепления сдвоенных колес автомобиля 35
ИНФ ОРМ АЦИЯ
М. С. Высоцкий, В. П. Кочеулов — Образцы новой техники на выставке в С Ш А 37B. И. Оленев. В. И. Ершов — Научно-технический семинар «Технолога и средства
механизации и автоматизации прессового производства».......................... 38C. А. Спесивых, Е. И. Лежнева — XXXI научно-исследовательская конференция
Московского автомобильно-дорожного института . . . . . . . 39М. Б. Андреев — Безопасное колесо легкового автом обиля...........................43Т. В. Рогожина — Электроннолучевая сварка в зарубежном автомобилестроении 43Новости в технологии машиностроения за р у б е ж о м ..................................... 44Ю. Д. Козель, Л. Н. Бобягинский — Установка УПР-1 для определения стрелы
прогиба рессоры по контрольной н а гр у зк е ...........................................45
КРИТИКА И БИБЛИОГРАФИЯ
В. Ф. Борисов — Рецензия на книгу Р. М. Петриченко, В. В. Осоновского «Рабочие процессы поршневых машин (двигатели внутреннего сгорания и компрессоры)», Изд-во «Машиностроение», 1972 ........................................... 46
Рефераты статей . . . . ................................................................47
Главный редактор К. П. И В А Н О В
Р Е Д А К Ц И О Н Н А Я К О Л Л Е Г И Я :
Д. А. Антонов, К. М. Атоян, Н. А. Бухарин, И. В. Балабин, В. М. Бусаров, А. С. Евсеев, Ю. А. Ечеистов, К. П. Иванов, А. В. Костров, А. М. Кригер, В. А. Кузин, Ю. А. Ку- пеев, В. А. Карпов, И. С. Лунев, Д. В. Лялин, Д. Д. Мельман, Н. А. Матвеев, Б. Н. Морозов, А. Н. Низов, И. В. Орлов, А. Н. Островцев, А. Д. Просвирнин, (I. К. Чар*
ноцкий, С. Б. Чнстозвонов, Б. Е. Юсуфович, Н. Н. Яценко
А д р е с р е д а к ц и и : 103051, Москва, К-51, Неглинная, 23, 2-й этаж, комн. 230.Тел. 226-63-14 и 226-61-49
Технический редактор Л. П. Гордеева Корректор И. М. Борейш*
Сдано в набор 6/IV 1973 г. Подписано к печати 21/V 1973 г. T-0900#Печ. л. 6,0 Уч.-изд. л. 9,25 Формат 00X90/8 Тираж 11 627 Зак. 1301
Издательство «Машиностроение». Москва, Б-78, 1-й Басманный пер., 3
Типография изд-ва «Московская правда»Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Пролетарии всех стран, соединяйтесьI
В ТО МОБИЛЬНАЯг 6июнь
Е Ж Е М Е С Я Ч Н Ы Й Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й Ж У Р Н А Л
ОРГАН МИНИСТЕРСТВА АВТОМ ОБИЛЬНОЙ ПРОМЫ Ш ЛЕННОСТИ
1 9 7 3То Д И З Д А Н И Я XXXIX
к о н о ж ш а Щ и организация*
n P O K W V
УДК 658.56
Совершенствование методов оперативного контроля и управления основным производством на автозаводах
|-|АСТОЯЩИИ период технического развития в нашей стра-* * не и в других странах с развитой промышленностью характеризуется неуклонным повышением производительности машин и агрегатов, интенсификацией технологических процессов, протекающих в них, усложнением связей между отдельными звеньями производственного цикла и на производстве в целом. В этих условиях задачи эффективного управления производством становятся все более сложными и в то же время резко возрастает актуальность успешного решения этих задач.
Исследования, проведенные на предприятиях автомобильной промышленности, показали, что потоки производственной информации, состоящие из огромного количества документов, сводок, отчетов, рапортов, нарядов и др., вызывают перегрузки управленческого персонала в 2—4 раза, а это вызывает запаздывание принятия руководством оперативных решений как по заводу в целом, так и по его отдельным подразделениям.
Быстродействующая электронно-вычислительная техника и периферийная техника для сбора, регистрации и передачи первичной производственной и аналитической информации выступают помощниками человека в планировании и управлении производством. Совершенные формы и методы управления, новые решения в организации производства и экономике, создание и внедрение автоматизированных систем управления — вот пути, которые были приняты НИИТавтопромом, когда он приступил к механизации и автоматизации процессов управления, создав дополнительно отдел организации производства, отдел механизации и автоматизации управления производством, конструкторский отдел средств управления производством и выделил производственные мощности
Ю . М. КИСЕЛЕВ, Л. К. БОРИСЕНКО, В. И. СУВО РО ВА
НИИТавтопром
на опытном заводе для изготовления различных технических средств и устройств.
Начало работы и последующие разработки по созданию новых форм и методов управления, механизации и автоматизации процессов управления проводились институтом совместно с ведущими заводами автомобильной промышленности, где также были организованы соответствующие отделы.
Основным объектом, на котором намечалось создать принципиально новую систему управления, был выбран Московский автозавод им. И. А. Лихачева, явившийся базой для более детальных исследований и проектирования автоматизированной системы оперативного управления основным производством завода (АСОУ-ОПЗ) как основной части комплексной автоматизированной системы управления производством (АСУП).
Впервые в 1959 г. в проект реконструкции Московского автозавода им. И. А. Лихачева были заложены основные положения новой системы управления, которая предусматривала применение технических средств образования и отображения первичной производственной информации (датчики, счетчики, самопишущие приборы, автоматические графики, мнемосхемы и т. д.), средств дистанционной передачи информации с рабочих мест на пункты управления и вычислительный центр завода для аналитической обработки этой информации на электронно-вычислительных машинах.
На основе экспериментальных и внедренных работ была разработана автоматизированная система оперативного управления основным производством для автомобильных, автомоторных и других заводов Министерства автомобильной промышленности с поточно-массовым характером производства и конструкции комплекса унифицированных локальных
«Автомобильная промышленность», 1973 г.Вологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ость
№ 6,
19
73
г.технических средств непрерывного контроля для оснащения контрольно-диспетчерских пунктов цехов и участков.
Основы системы, предложения по ее оснащению, методические и технологические решения по отдельным элементам были изложены специалистами НИИТавтопрома и автозавода в «Рекомендациях но созданию автоматизированной системы оперативного управления основным производством на автомобильных и автомоторных заводах», разосланных заводам после утверждения их Министерством в качестве типовых в декабре 1970 г.
Разработанная система базируется на следующих основных принципах:
а) централизованном выполнении работ по составлению оперативно-плановой и учетно-аналитической информации с применением электронно-вычислительной техники;
б) выборочном автоматическом непрерывном контроле за ходом изготовления продукции и работой оборудования;
в) централизованном ведении нормативного хозяйства в вычислительном центре.
Система оперативного управления основным производством, являясь частью комплексной системы управления заводом в целом, состоит из двух взаимоувязанных частей: информационно-вычислительной и контрольно-диспетчерской (см. рисунок).
Автоматизированная система оперативного управления основным производством автозавода (ЛП — ленточный перфоратор; УРПИ — устройство регистрации первичной информации; ПМ — пишущая машинка; ДПС — датчик первичного счета; ДРО — датчик работы оборудования; ТСС — телефонная
связь, сигнализация)
Основные процессы оперативного планирования и учета выполняются современной быстродействующей алфавитно-цифровой ЭВМ, укомплектованной необходимым числом вводных и выводных устройств и средствами механизации и автоматизации процессов образования, сбора, накопления и передачи по линиям связи информации в ЭВМ и обратно. Эта машина периодически, в строго установленное время решает по заранее разработанным программам следующие задачи:
1) составление и выдача цехам и участкам, отделам снабжения и филиалам завода квартальных и месячных (корректированных на состояние заделов), подетальных производственных программ с указанием среднесуточного темпа для цехов поточного производства;
2) составление и выдача цехам месячных календарных графиков и суточных заданий по штамповке в кузнечных и прессовых цехах и по формовке в литейных цехах;
3) составление и выдача цехам месячных календарных графиков и суточных заданий сборки автомобилей по модификациям;
4) составление и выдача цехам графика очередности подач на главный конвейер оригинальных для разных модификаций деталей, транспортируемых межцеховыми подвесными конвейерами;
5) выдача из накопителей первичной информации на печать в любое время для руководителей цехов и производственных участков справок о ходе производства отдельных «определяющих» деталей с начала смены или суток;
6) периодическая (в течение суток) посылка извещений (на печать и табло) в контрольно-диспетчерский пункт цеха и за
вода о наличии дефицитных деталей, которые необходимо немедленно подавать на главный конвейер;
7) ежедневная выдача к 8 часам (т. е. к началу смены) руководству цехов и производственных участков аналитических сводок:
а) о выполнении плана сдачи запасных частей, поставок по кооперации и на экспорт в количественном выражении по отстающим деталям и в суммовом выражении по всей программе;
б) о выполнении плана сдачи автомобилей и двигателей в отдел сбыта;
в) о выполнении подетальных программ цехами основного производства в количественном выражении по отстающим деталям и в суммовом выражении по всей номенклатуре — с выведением по отстающим деталям нового- минимального суточного темпа изготовления или сдачи;
8) ежедневная выдача к 8 часам (т. е. к началу смены) руководству цехов основного производства аналитических сводок о количественном изготовлении изделий по особо учитываемой номенклатуре;
9) выдача в любой день руководству цехов и завода (по их запросу) аналитических справок о ходе производства не только по отстающим или особо учитываемым деталям, но и по любым другим изделиям;
10) выдача цехам один раз в 5 дней аналитических сводок о ходе выполнения подетальных месячных программ пуска, изготовления и сдачи по всей номенклатуре в количественном и суммовом выражении;
11) выдача информации о простоях оборудования;12) выдача информации об окончательном браке.Информация образуется двумя способами.1. Автоматический способ, осуществляемый датчиками объ
ективного счета, устанавливаемыми на первых и последних операциях обработки или сборки на подвесных конвейерах и т. п., импульсы от которых передаются в накопитель первичной информации и там суммируются. В системе, разработанной институтом, принят вариант с установкой промежуточных накопителей информации в контрольно-диспетчерском пункте цеха. При этом варианте вся возникающая на производственном участке информация передается по линии связи в накопитель первичной информации, а из накопителя в ЭВМ.
2. Механизированный способ, который осуществляется ра- бочим-оператором, контролером ОТК или другими работниками цеха с применением мерной тары, мерных весов и т. п.
Данные такого счета передаются на накопитель первичной информации с помощью специального устройства регистрации первичной информации, расположенного на производственном участке, на котором призначные данные считываются с перфокарты, а переменные — вводятся нажатием соответствующих клавиш.
Кроме указанной информации, отражающей ход выполнения плана и движения производства по всем изделиям и переходам и выдаваемой вычислительным центром один раз в сутки по состоянию на 0 (ноль) часов наступившего дня, автоматизированная система оперативного управления основным производством имеет локальные подсистемы непрерывной информации о ходе производства таких изделий, равномерность изготовления которых в течение всего рабочего дня определяет ритмичность работы, а иногда даже и выполнение плана цехов и завода.
Эти локальные подсистемы дают возможность получать в любое время рабочей смены визуально, открытым текстом или на машинном носителе информацию о количестве изготовленных или собранных «определяющих»1 деталей, узлов, агрегатов, автомобилей или об отдельных операциях, а также о работе и простоях «определяющего»2 производственного оборудования.
Для создания этой информации контрольно-диспетчерские пункты цехов и завода, производственные участки и отдельные рабочие места оснащаются локальными автоматическими установками непрерывной информации, участковыми устройствами, пультами рабочих мест, датчиками, счетчиками и др.
Локальные автоматические установки непрерывной информации обладают универсальностью. Они могут функционировать- вне действия информационно-вычислительной части системы и поэтому могут быть внедрены значительно раньше, чем в полном объеме вся указанная автоматизированная система оперативного управления основным производством.
Приемо-передающая и регистрирующая аппаратура локальных автоматических установок непрерывной информации предназначена для:
1 Определяющими деталями (узлами) считаются наиболее трудоемкие, многооперационны е, изготовляемые на уникальном оборудовании.
2 Определяющим считается уникальное оборудование (сборочны е конвейеры и т. п.).Вологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
1) автоматизированного первичного учета запуска в .производство, выпуска и сдачи деталей (узлов, изделий) с дистанционной передачей информации на печать и перфорацию;
2) автоматизированной сигнализации о простое оборудования и регистрации времени простоя оборудования по причинам;
3) сигнализации о состоянии заделов деталей и узлов;4) сравнения фактического выпуска продукции с плановым
заданием по определяющим изделиям;5) диспетчерской телефонной связи и сигнализации.И н ф о р м а ц и я по у ч е ту п р о д у к ц и и . Информа
ция о количестве изготовленной продукции собирается датчиками объективного счета. Информация о запуске в производство деталей и узлов, их выпуске и сдаче поступает на участковый, цеховой или заводской пункт управления от датчиков или субъективных пульт-датчиков, установленных на технологическом оборудовании, конвейерах, постах ОТК, на промежуточных складах и складах готовой продукции. Разработка датчиков — наиболее трудная задача при создании, а главное при реализации системы. Разнообразность парка оборудования различных цехов автомобильных и автомоторных заводов еще больше затрудняет эту задачу. НИИТавтопромом разработаны и в настоящее время используются контактные, фо- торезисторные, индуктивные, вибрационные и другие типы датчиков.
Для передачи учетной информации со складов и постои ОТК институтом разработаны две модификации пульт-датчи- ков. Пульт-датчики автоматически передают информацию (числа от 1 до 999) по заранее выбранным каналам на накопитель.
Подсистема сбора, накопления, переработки и регистрации информации о выпуске продукции имеет возможность наращивать емкость памяти до 216 накопителей с блоком памяти 24, т. е. имеется ряд 24—48—72—96.. .216 накопителей.
Информация по оперативному учету при помощи системы дистанционной передачи выводится на электроуправляемую пишущую машинку и ленточный перфоратор.
Блок автоматики подсистемы дает возможность последовательно выводить информацию на машинку и перфоратор в автоматическом и ручном режимах.
Подсистема предусматривает программный опрос и позволяет, кроме того, вести печать при выборочном опросе (внутри рабочей смены) черным цветом, а итоговую информацию в конце рабочей смены печатать красным цветом. После итогового опроса в конце смены автоматически выполняется гашение накопителей. Размер одного сообщения равен 38 разрядам, в том числе 5 разрядов — количество запущенных в производство, изготовленных или сданных складом деталей, а остальные 33 разряда — призначная информация; номер цеха, номер детали, номер оборудования, шифр информации и т. д. Призначная информация кодируется вставками. При переналадке оборудования оператор на пункте управления меняет кодирующую вставку номера изделия, находящуюся в аппаратной стойке подсистемы.
И н ф о р м а ц и я " о б и с п о л ь з о в а н и и о б о р у д о в а ния. Подсистема непрерывного контроля за работой оборудования позволяет получить оперативную информацию об использовании «определяющего» оборудования в процессе его работы, накапливать эти данные для последующего анализа работы как самого парка оборудования, так и работы вспомогательных служб.
Критерием работы оборудования является фактический выпуск изделия в заранее заданный интервал времени, т. е. если в течение заданного интервала времени изделие не будет выпущено, появляется сигнал простоя оборудования, который поступает на мнемосхему пульта управления, где высвечивается его номер, и на пульт рабочего места, привлекая внимание мастера или начальника участка, а также регистрируется электроулравляемой пишущей машинкой.
При работающем оборудовании в подсистеме предусмотрена возможность подачи предупредительного сигнала, поступающего на светосигнальное табло вспомогательной службы, для привлечения внимания или вызова должностного лица к месту возникновения сигнала тревоги. Этот же сигнал появляется на пульте оператора локальной автоматической установки непрерывной информации. С момента возникновения простоя, оборудования этот сигнал автоматически несет информацию о причине простоя.
И н ф о р м а ц и я о с о с т о я н и и з а де ло в , н а личи и деталей и у з л о в на р а б о ч е м месте. Эта информация получается с помощью разработанных пультов ввода, размещаемых в соответствующих точках материального пото
ка. Сигнал о нарушении уровня заделов поступает на табло диспетчерского пульта, где он высвечивает обозначение номенклатуры изделия, подлежащей укомплектованию до нормального уровня.
И н ф о р м а ц и я для с р а в н е н и я ф а к т и ч е с к о г о в ы п у с к а с п л а н о в ым з а д а н и е м . Данная информация образуется по 5— 10 наиболее важным номенклатурным позициям с помощью локального устройства при отставании фактического количества от плана на 2% и более. Подсистема позволяет непрерывно вести контроль и наблюдение за ходом выполнения плана на рабочих местах, производственных участках, в цехе, заводе — при помощи люминесцентных, световых, цифровых табло «план—факт», расположенных в различных доступных для обозрения местах производственных участков (в проходах, проездах, над конвейерами и т. д.), в контрольно-диспетчерском пункте управления, у зам. начальника цеха по производству и т. д.
Д и с п е т ч е р с к а я т е л е ф о н н а я с вя зь . Телефонная связь входит в состав локальной автоматической установки непрерывной информации, выпускается серийно отечественной промышленностью в виде станции диспетчерской связи СДС-50/100. Органы управления ее встраиваются в контрольно-диспетчерский пульт, а вся приемо-передающая аппаратура остается в заводских стойках и перекомпоновке не подвергается.
Для поиска административно-управленческого персонала разработана подсистема, базирующаяся на применении люминесцентных световых цифровых табло, которые вывешиваются в наиболее доступных для обозрения местах, а соответствующему линейному персоналу, работникам вспомогательных служб, наладчикам и др. присваивается личный кодовый шифр — номер. Вызов лиц осуществляется оператором контрольно-диспетчерского пункта путем нажатия кнопок-клавиш на индивидуальном пульте вызывного устройства подсистемы. Максимальное число двусторонних двухразрядных табло —10 шт.
К настоящему времени на заводах автомобильной промышленности внедрено и успешно работает 12 локальных автоматических установок непрерывной информации. Наибольший интерес представляет центральная (заводская) установка на Автозаводе им. Ленинского комсомола. С ее помощью осуществляется:
а) учет собранных на главном сборочном конвейере по мэ- дификациям автомобилей (седан, универсал, фургон);
б) количественный непрерывный контроль за подачей на главный сборочный конвейер основных узлов и агрегатов;
в) количественный контроль за наличием собранных узлов и агрегатов на подвесных складах транспортных конвейеров цехов-поставщиков;
г) непрерывный контроль за работой главных сборочных конвейеров с учетом времени их простоя;
д) выборочный количественный контроль за изготовлением основных узлов;
е) диспетчерская связь со сборочными конвейерами и главным конвейером, промежуточными складами, цехами-поставщи- ками, вычислительным центром, службой начальника производства завода и др.
Годовой экономический эффект от внедрения данного комплекса составляет 70 тыс. руб.
Автозавод им. Ленинского комсомола широко развернул работы по проектированию, изготовлению и внедрению конт- рольно-диспетчерской части автоматизированной системы управления, базирующейся на применении цеховых комплексов технических средств.
Внедрив в 1971 г. комплекс технических средств, подобный указанному, в цехе «Шасси», Автозавод им. Ленинского комсомола полностью завершил на старой площадке оснащение цехов основного производства средствами непрерывного контроля и регулирования.
Совместные работы института и завода в этой области позволили создать типовой локальный цеховой комплекс технических средств для управления производством, отвечающий новейшим требованиям эргономики и промышленной эстетики. Состав выполняемых функций типового комплекса расширен и при необходимости заказчик может дополнительно иметь локальные:
а) систему сигнализации для вызова дежурного персонала;
б) различные мнемосхемы (цехов, участков, конвейеров);в) световые табло для информации об отклонении факти
ческого выпуска продукции от планового задания;г) промышленную телевизионную установку и др.
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
г.
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
УДК Ь58.56
О повышении технологичности конструкторских разработок на предприятиях автомобилестроения
П. В. Ф ЕД ОРЦОВ
Н И И Тавтопром
ОДНИМ из основных факторов, позволяющих повысить уровень конструкции изделий и эффективность их произ
водства, является максимальное использование комплекса мер для достижения оптимальной технологичности объекта производства. Понятие технологичности объекта производства объединяет широкий круг вопросов, учитывающий не только конструктивные и технологические решения, но и специфические произврдственно-эксплуатационные требования, предъявляемые к изделиям и средствам производства.
Каждая деталь, узел, машина оценивается многими показателями, наиболее предпочтительными из которых являются технико-экономические. На основе повышения уровня технологичности конструкции изделия достигается снижение материалоемкости, себестоимости, трудоемкости изготовления, снижение затрат в эксплуатации за счет повышения гарантийной надежности и долговечности машин, агрегатов.
Таким образом, технико-экономические показатели работы предприятий-изготовителей и организаций, эксплуатирующих выпускаемую заводами технику, тесно связаны и во многом зависят от качества конструкций изделий, их технологичности, надежности и долговечности.
Технологичные конструкции изделий позволяют:1) применять средства вычислительной техники в технологи
ческих разработках, а также в операциях организации, планирования, контроля и управления процессами подготовки и
С освоения новых изделий;2) максимально использовать имеющееся оборудование,
технические средства оснащения производства (различные виды оснастки, транспорт, установки и др.);
3) наиболее эффективно применять прогрессивную технологию и высокопроизводительную технику, в том числе автоматические линии, средства механизации и автоматизации технологических процессов;
4) более широко применять типовые технологические процессы;
5) обеспечивать в данных условиях наибольшую производительность труда и минимальную трудоемкость получения заготовок, а также механообработки, сборки, наладки и испытания выпускаемой продукции;
6) сократить расход материалов на изготовление изделий;7) обеспечить стабильную и ритмичную работу производст
венных участков, цехов и заводов при массовом выпуске продукции.
Излагая точку зрения на понятие технологичности конструкции проф. Э. А. Сатель [1 и 2] предлагает при конструировании, выборе материалов и технологических процессов предусматривать наиболее рациональное решение трех групп задач технологичности конструкции:
1) использование всех технологических возможностей и правильный выбор материалов с тем, чтобы облегчить осуществление конструктивных параметров, определяемых назначением машин;
2) использование всех конструктивных возможностей для облегчения решения технологических задач по построению высокопроизводительных и экономичных процессов производства машин;
3) использование всех конструктивных, технологических и материальных возможностей в их наиболее рациональном сочетании для повышения долговечности отдельных деталей и улучшения эксплуатационных свойств машин.
В практике современного машиностроения, включая и автомобилестроение, существуют два основных направления отработки конструкций на технологичность. Их сущность заключается в отработке конструкций с начала разработки конструкторско-технической документации и далее в процессе изготовления и испытания опытных образцов, включая корректировку документации по результатам всех видов испытаний опытных образцов и изготовления промышленной серии изделий, а также в анализе рабочих чертежей, технических условий и требований на изделия как в процессе конструирования, так и после выполнения всех проектно-конструкторских работ по новым изделиям на стадии технологической подготовки производства.
Эти направления вполне эффективны с точки зрения совре-
4 менной технической подготовки производства, они нашли свое отражение и в практике проектно-конструкторских организаций
автомобильной промышленности при создании новых конструкций изделий. Однако имеются случаи, когда на подготовку производства выдается документация, недостаточно отработанная на технологичность. В результате при разработке технологических процессов и особенно при их освоении у производственников возникают серьезные претензии из-за нетех- нологичности некоторых конструктивных элементов деталей, узлов, агрегатов. Претензии производственников по повышению технологичности одной детали обычно влекут за собой серию изменений в деталях, сопряженных с ней, в результате чего появляются серьезные изменения в узле, агрегате.
Отработка конструкций деталей и узлов на технологичность на заводах занимает продолжительное время. Бывают случаи, когда конструкция отработана в лабораторных условиях, проверена специалистами-технологами, но в начале массового выпуска выясняется, что некоторые ее элементы не отвечают .требованиям технологичности. Так было с автомобилем ЗИЛ-131, когда ряд деталей и узлов (задняя балансирная подвеска, держатель запасного колеса, выхлопные трубы, платформа, поддон картера двигателя) в ходе освоения объекта претерпел серьезные изменения.
На технологичность изделия существенно влияют и такие факторы, как номенклатура применяемых материалов, их сортность, размерность, разновидность применяемых нормалей, вид покрытия, количество применяемой номенклатуры деталей и узлов, уровень стандартизации и унификации.
На заводах автомобилестроения этим вопросам уделяется большое внимание, в частности, проводятся работы по созданию конструкторско-технологических классификаторов на широко применяемые детали. Внедрение в производство классификаторов на ограничительные ряды отверстий позволило заводам значительно сократить номенклатуру болтов, гаек, заклепок, пальцев и соответствующего инструмента для обработки гладких и резьбовых отверстий и изготовления этих деталей.
Например, в конструкции автомобилей семейства КамАЗ номенклатура крепежных деталей, уменьшенная на 11% по сравнению с автомобилем ЗИЛ-130, составляет около 280 наименований (без учета двигателя и коробки перемены передач). Одновременно осуществляются решения по приведению нормалей и крепежа к единому исполнению и максимальной их унификации с аналогичными изделиями Волжского автозавода.
В массовом производстве вопросам технологичности конструкций постоянно должно уделяться особое внимание, так как после пуска деталей в производство серьезных изменений в их конструкцию практически невозможно внести без изменения технологических процессов, средств оснащения производства.
Большую помощь разработчикам в выборе рациональных решений при создании новых конструкций изделий могут оказать руководящие, методические материалы и пособия, которые разрабатываются отраслевыми организациями, предприятиями машино- и приборостроения по координационному плану единой системы технологической подготовки производства.
При разработке этих матеиралов максимально учитываются современные достижения науки и техники, что позволяет использовать прогрессивные методы при конструировании
.изделий, основанные на экономико-математическом моделировании и использовании ЭВМ.
Наиболее важной областью применения математического моделирования является кузовостроение. Например, при подготовке к производству автомобиля «Волга» ГАЗ-24 на Горьковском автозаводе была создана специальная лаборатория для отработки технологического процесса сборки узлов кузова, где впервые был использован метод математического моделирования. Сущность метода состоит в том, что по разработанным и изготовленным пластмассовым моделям деталей и узлов кузова в масштабе 1:5 отрабатывалась технологичность сборки его частей.
Математическое моделирование позволило горьковским автомобилестроителям тщательно отработать детали и узлы кузова и найти наиболее оптимальные решения его внешних форм. Кроме того, моделирование позволило при наименьших затратах на экспериментальные работы найти наилучшие решенияВологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
в технологическом процессе сварки узлов кузова, максимально использовав многоточечные аппараты контактной точечной сварки, работающие в автоматическом режиме.
Метод моделирования был использован и при изыскании наилучшего варианта конструкции профилей резиновых уплотнений окон кузова и других кузовных деталей. Все это позволило заводу найти наиболее оптимальные решения по точности изготовления штамповок деталей кузова и его сварных узлов, значительно уменьшить количество конструкторских и технологических ошибок, которые обычно обнаруживались на стадии наладки процесса сборки кузова.
За счет повышения технологичности сборки кузова и других частей автомобиля значительно уменьшились затраты на дора-' ботку конструкций деталей и узлов, а внедрение прогрессивной технологии позволило в наиболее короткие сроки освоить проектную трудоемкость и снизить себестоимость изделия.
В создании высокотехнологичных конструкций имеет важное значение применение в новой конструкции изделия и в целом объекта производства наиболее прогрессивных стандартных и типовых решений. Широкая стандартизация и унификация в конструкторских разработках и производственно-технологических процессах создает самые благоприятные условия для повышения технологичности конструкций, сокращения сроков подготовки и снижения затрат на освоение новой продукции.
За счет повышения технологичности деталей и узлов изделия, 'С учетом рациональной унификации, применения стандартных и нормализованных деталей и узлов в новых конструкциях, а также за счет использования типовых технологических процессов и типового технологического оснащения можно значительно снизить затраты на подготовку производства и сократить сроки освоения нового объекта производства в 1,5—2 раза.
Такие предприятия отрасли, как Московский им. И. А. Лихачева, им. Ленинского комсомола, Горьковский, Минский, Кременчугский автомобильные заводы, придерживаясь принципа разработки и выдачи в производство высокотехнологичных конструкций, значительно чаще обновляют выпускаемые модели автомобилей, рациональнее используют средства на их подготовку и освоение.
Созданные в последние годы автомобили, несмотря на новизну, имеют высокий показатель унификации. В таблице приведена степень унификации деталей по основным базовым автомобилям Московского автозавода им. И. А. Лихачева.
Базовая'модель*
Количество леталей, унифицированных по моделям автомобиля, в %
автомобиля п
ЭЙД-130 ЗИЛ-131 зил-шЗИЛ-1МА,ЗИЛ-157К,ЗИЛ-150
г3ил-130 75,3 1,7 23зил-ш 44,7 32,2 — 23,1ЗИЛ-133 48,7 4,1 27,4 19,8
В производственном объединении Авто-Москвич конструкторским отделом разрабатываются дифференцированные таблицы, характеризующие степень унификации не только самого изделия, но и его основных узлов: двигателя, шасси, кузова, электрооборудования и др. Такие таблицы, дающие наглядное представление о количественном составе номенклатуры деталей и узлов, которые входят в тот или иной объект, и о диапазоне заимствованных изделий с автомобилей других моделей, являются исходным документом для определения уровня унификации узла, агрегата, автомобиля. При разработке конструкций автомобилей «Москвич-408» и «Москвич-412» и дальнейшей их модернизации уровень унификации постоянно изменялся за счет применения деталей «Москвича-412» в модели «Москвича-408». Степень унификации'«Москвича-408» составляет 46% и «Москвича-412» — 60%.
Повышение уровня технологичности за счет ограничения номенклатуры применяемых материалов и деталей, входящих в изделие, позволяет конструктору сосредоточить внимание на оригинальных решениях, найти более оптимальный вариант и тем самым повысить качество разработки, т. е. уменьшить количество изменений в период выпуска изделия.
Отработка конструкций изделий во многом зависит от метода организации контроля и анализа чертежей. На большинстве заводов автомобилестроения анализ чертежей на технологичность проводится технологами децентрализованно, непосредственно в технических частях цехов согласно закрепленной за цехом номенклатуре. Этот метод при существующих системах подготовки производства в некоторой степени вполне оправ
дывает себя, но в то же время не позволяет находить оперативно-оптимальные решения в целом по изделию.
Наиболее эффективным методом организации контроля чертежей и анализа их на технологичность является метод, сущность которого состоит в том, что проекты конструкторских чертежей направляются через отдел подготовки производства (ОПП) в подразделения технологического проектирования. Специалисты этого подразделения комплексно проверяют все чертежи деталей и узлов, учитывая при этом специфику каждого цеха, его взаимосвязь с другими цехами, с тем, чтобы обеспечить технологичность детали, узла, изделия при заданных выходных параметрах.
В технических частях цехов (техбюро) при разработке процессов изготовления деталей и узлов могут быть внесены лишь отдельные предложения -(претензии) по повышению технологичности, которые затем рассматриваются конструкторами и принимаются в том случае, если не затрагивают интересов других цехов и не вызывают затрат на подготовку производства.
Рассмотрим принципиальную схему организации анализа конструкторской документации перед выдачей ее в производство. При таком методе организации контроля и анализа чертежей вся конструкторская документация должна поступать из отдела главного конструктора (ОГК) в подразделения технологического проектирования комплексно по группам и подгруппам, взаимосвязанным между собой.
СХЕМААНАЛИЗА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
РАЗРАБОТКА И УТВЕРЖДЕНИЕ КОНСТРУКТОРСКОЙ I ДОКУМЕНТАЦИИ
* t
ОРГАНИЗАЦИЯ АНАЛИЗА И СОГЛАСОВАНИЕ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТА
ЦИИ С ТЕХНОЛОГАМИ
ОГМ ет
ЛИТЕЙНОЕ И КУЗНЕЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ЛИТЫХ И ГОРЯЧЕ- ШТАМПОВАИНЫХ ДЕТАЛЕЙ НА Т Е Х Н О .
ЛОГИЧНОСТЬ
О Т П
ПРЕССОВОЕ И КУЗНЕЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЕТАЛЕЙ ХОЛОДНО- СВАРОЧНЫХ УЗЛС» НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ О Б РА .БОТКИ И СБОРКИ УЗЛОВ
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ, ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ В МЕХАНОСБОРОЧНЫХ
ЦЕХАХ, НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ОБШЕЙ СБОРКИ АГРЕГАТОВ И МАШИН .
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ УЗЛОВ, АГРЕГАТОВ, СБОРОЧНЫХ СХЕМ НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЯ
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЕТАЛЕЙ,ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ ТЕРМООБРАБОТКЕ И ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЮ» НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ОКРАСКИ И КОНСЕРВАЦИИ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ‘
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ. ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ ОКРАСКЕ И КОНСЕР
ВАЦИИ, НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ________
ЗАМ. ГЛ. . ИНЖЕНЕРА ПО ПОДГОТОВКЕ ПРОИЗВОДСТВА
УТВЕРЖДЕНИЕ ИЗВЕЩЕНИЙ НА ВЫПУСК КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА
ПОДГОТОВКУ ПРОИЗВОДСТВА
ТЕХЧАСТИ ЦЕХОВ, ЗАВОДОВ-ФИЛИАЛОВ ЛИТЕЙНОГО И КУЗНЕЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ОТЛИВОК И ПОКОВОК; ОФОРМЛЕНИЕ ПРЕТЕНЗИЙ К ОГК Пр ТЕХ
НОЛОГИЧНОСТИ
ТЕХ ЧАСТИ ПРЕССОВОГО И КУЗОВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
АНАЛИЗ ШТАМПОВОК, КУЗОВНЫХ УЗЛОВ; ОФОРМЛЕНИЕ ПРЕТЕНЗИЙ К ОГК ПО
ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ТЕХ ЧАСТИ МЕХАНООБРАБАТЫВАЮШИХ
ЦЕХОВ,ЗАВОДОВ-ФИЛИАЛОВ
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ, ОБРАБАТЫВАЕМЫХ В МЕХАНОСБОРОЧНЫХ ЦЕХАХ; ОФОРМЛЕНИЕ ПРЕТЕНЗИЙ ПО
____________ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ_________________
ТЕХЧАСТИ СБОРОЧНЫХ ЦЕХОВ И ЗАВОДОВ-ФИЛИАЛОВ
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ УЗЛОВ, ТУ, СБОРОЧНЫХ СХЕМ, ОФОРМЛЕНИЕ ПРЕТЕНЗИЙ К ОГХ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СБОРКИ
АВТОМОБИЛЕЙ ________
ТЕХЧАСТИ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЕТАЛЕЙ, ПОДВЕРГАЮ. ЩИХСЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ И МЕТАЛЛОПОКРЫТИЮ, НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ;
ОФОРМЛЕНИЕ ПРЕТЕНЗИЙ
ТЕХЧАСТИ ЦЕХОВ ОКРАСКИ ИЗДЕЛИЙ И КОНСЕгеАЦИИ
АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ, ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ ОКРАСКЕ И КОНСЕР
ВАЦИИ; ОФОРМЛЕНИЕ ПРЕТЕНЗИЙ
Этот метод частично применяется на автозаводе им. Ленинского комсомола и Волжском автозаводе, его преимущества проявляются прежде всего в том, что процесс отработки чертежей на технологичность происходит более качественно и значительно быстрее. Централизованный анализ чертежей в специальных подразделениях технологического проектирования позволяет организовать показ аналогов изделия в разобранном виде и создать информационно-справочную картотеку в виде конструкторско-технологического паспорта детали-аналога. В картотеке аналога записываются данные, характеризующие конструктивные параметры детали, включая материал, вес, прочность, долговечность в эксплуатации, и особенности технологического процесса: метод получения заготовки с припусками, оборудование, оснастка, инструмент, чистота и точность обработки при заданных режимах, трудоемкость изготовления.
Технологичность конструкций определяется количеством материальных и трудовых затрат, расходуемых на изготовление машины. В качестве критерия оценки технологичности применяют систему абсолютных и относительных показателей. К абсолютным относятся показатели, характеризующие трудоемкость и материалоемкость изделия, некоторые конструктив
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ость
№ 6,
1973
но-технологические данные, отражающие уровень новизны изделия, его производственно-технические параметры. Технологическая себестоимость изделия является комплексным техни- ко-экономическим показателем технологичности объекта.
При анализе чертежей и оценке конструкции на технологичность проектирования абсолютные показатели недостаточно раскрывают характер проектируемого изделия со сравниваемым аналогом. Поэтому наравне с абсолютными разрабатывают относительные, приведенные показатели, которые дают возможность при сопоставлении с аналогичными машинами оценить технологичность спроектированного изделия и определить направления дальнейшего совершенствования конструкции, технологии и способов производства новых деталей, узлов, изделия.
Относительная трудоемкость т0ер нового изделия по видам обработки определяется по формуле
^обр
То6Р = ’2л и3д
где tобр — трудоемкость вида обработки;2ГЯзд — суммарная трудоемкость обработки изделия.Коэффициент использования материалов qм определяют
по формулам:
Одна деталь <7МЛ = ■— ;
ЧГЗ
на узел д„.уз =
на изделие qM,изд =
2<?а
2 Qa + 2 Фт-м
2 Физд
где <2д, Q3, <2изд — соответственно вес детали, заготовки и изделия;
Q t . m — вес технологических материалов, расходуемых для сварки, сборки, термообработки и др.
Показатель технологической себестоимости Ст с изделия можно определить как отношение себестоимости изделия к его весу, грузоподъемности, производительности, мощности, скорости и другим эксплуатационным характеристикам изделия:
г _ ^изд^Т.С - I
Ризд
где 5изд — технологическая себестоимость изделия;Ризд — вес изделия в укомплектованном виде, предназна
ченном для выполнения определенной работы.При централизованном анализе чертежей может применять
ся метод моделирования процессов изготовления деталей и узлов с учетом технико-экономического анализа и обработкой данных моделирования с помощью ЭВМ.
Таким образом, организация централизованного анализа конструкторских разработок на технологичность позволит повысить качество отработки конструкции в чертежах на более ранних стадиях подготовки производства и организовать проведение технико-экономического анализа для выбора оптимальных решений в оценке технологичности конструкции.
Одним из основных критериев оценки качества отработки конструкции изделия в чертежах является показатель качества конструкторской документации Кк.п, характеризующий соответствие документации требованиям стандартов и максимально учитывающий специфику производства.
Этот показатель может быть определен интегральным методом и выражен в виде функции
/<к.д=/ f i x -т; к уи;
где Кс коэффициент, учитывающий уровень стандартизации (определяется отношением количества стандартизованных и нормализованных деталей и узлов ко всей номенклатуре деталей и узлов изделия);
/Суп — коэффициент, учитывающий уровень унификации и конструктивной преемственности (определяется отношением количества примененных унифицированных и заимствованных деталей и узлов ко всей номенклатуре деталей и узлов изделия);
Кпзм — коэффициент, характеризующий изменяемость конструкторской документации в целях повышения качества и технологичности изделия.
Коэффициент УСизм определяется интегральным методом:
Г л^изм = / 2 (^изм.д! ^изм.уз! ^изм.сп! ^изм . ТУ' ^изм .сх)
L 1где Ки К,, з , .... К. : — коэффициенты, характери
зующие изменяемость конструкторской документации (чертежей деталей, узлов, спецификаций и др.) в целях повышения качества и технологичности изделия.
Каждый из этих коэффициентов определяется отношением количества чертежей деталей, подвергавшихся изменению, к общему количеству чертежей документации (деталей, узлов, спецификаций и др.).
Например, коэффициент Кпзм.д можно определить по формуле
Кизы.д —
2^- .д
где 2Л изм ч.д — суммарное количество чертежей деталей, претерпевших изменение в целях повышения качества и технологичности изделия;
ИМч.п — общее количество чертежей деталей, входящих в конкретное изделие.
Если чертежи деталей претерпевали многократное изменение, то в сумму измененных чертежей включается каждая деталь столько раз, сколько раз она претерпевала изменение. В итоге количество измененных чертежей может быть больше общей суммы чертежей деталей, входящих в изделие. Тогда коэффициент Кизм.п будет больше единицы, что характеризует недостаточно высокий уровень качества выданной документации.
Для технико-экономической оценки технологичности конструкции детали, узла, изделия могут применяться методы сравнительного анализа двух или нескольких вариантов конструкций.
Эффект от повышения уровня технологичности конструкций может быть выражен в виде сокращения срока технологической подготовки и освоения новой продукции.
Как указывалось выше, нетехнологичные конструкции во время технологической подготовки и освоения нового изделия претерпевают изменения. На проведение изменений затрачивается дополнительное время, в результате увеличивается общий нормативный плановый срок подготовки производства и освоения нового изделия. Увеличение этого срока Ф ув в календарных днях можно определить по формуле
ДтФув == Фд.Т.П-Фн.Т.П*
где Д т — коэффициент, учитывающий увеличение срока технологической подготовки и освоения нового изделия за счет введения изменений в чертежи деталей и узлов на стадии оснащения технологических процессов, в процентах от общих дополнительных затрат на совершенствование конструкции;
Фд.т.п — фактическое время, затраченное на технологическую подготовку и освоение нового изделия;
Фнт.п — нормативно-планируемое время технологической подготовки и освоения нового изделия.
Проведенные исследования показали, что рост выпуска продукции с начала серийного N освоения до массового выпуска, установленного проектным заданием, происходит, как правило, по закону параболы высшего порядка. На завершающем этапе перехода на выпуск новых изделий при вводе запроектированных мощностей рост выпуска продукции происходит по синусоидальному закону. В общем виде рост выпуска осваиваемой продукции (см. рисунок)при осуществлении мероприятий, направленных на повышение технологичности конструкции изделия, может быть представлен в виде функции от времени Т, прошедшего с начала пуска изделия в серийное производство: N =f(T ).
Величина этой функции зависит от длительности цикла освоения нового изделия. При обычной подготовке производства, базирующейся в основном на сложившихся традици
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
онно заводских методах и прошлом опыте, длительность освоения цикла будет Г2, тогда N = f(T 2).
При подготовке производства с применением прогрессивных методов и мероприятий, направленных на повышение уровня технологичности конструкций и в целом организационного уровня подготовки производства, длительность цикла освоения будет Ти тогда N = f (Гг) .
Заштрихованная площадь, ограниченная кривыми, характеризующими выпуск продукции, и линией запроектированного объема АГП, соответствует дополнительному объему продукции, получаемому в результате ускорения подготовки и сокращения цикла освоения нового изделия.
Ориентировочно принимаем, что нарастание выпуска продукции с начала освоения до выхода на запроектированные показатели происходит пропорционально объему по времени освоения. В этом случае дополнительное количество продукции, изготовленной в результате ускорения освоения производства,
где Nп — запроектированный объем выпуска продукции (годовой, квартальный, месячный, суточный);
Т\ и Т2 — продолжительность циклов подготовки и освоения нового изделия в днях.
Зная себестоимость и прибыльность осваиваемой новой продукции, можно подсчитать экономический эффект в производстве и в народном хозяйстве в целом за счет ускорения освоения новой продукции, отработанной на технологичность до запуска в серийное производство:
• ^ У . Т д ,
где Эу.т — экономический эффект за счет ускорения освоения новой продукции, отработанной на технологичность;
5н — прибыль от реализации единицы новой продукции; .¥д — дополнительный прирост выпуска новой продук
ции за счет ускорения освоения производства более технологичной конструкции.
Таким образом, вопросам повышения уровня технологичности конструкций все исполнители, участвующие в проектировании объекта, подготовке производства и освоении массового выпуска новой продукции, должны уделять больше внимания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сатель Э. А. Технологичность конструкции (учет особенностей технологии изготовления деталей машин). Машгиз, 1953.
2. Сатель Э. А. и др. Проблемы развития технологии машиностроения. Изд-во «Машиностроение», 1968.
ТРУИРОВАНИЕ СЛЕДОВАНИЯ С П Ы ТА Н И Я
УДК 621.43.033/035
Методика анализа работы карбюраторас помощью Э ВМ
Канд. техн. наук Н. П. ТРЕТЬЯКОВ
Усть-Каменогорский строительно-дорожный институт
В БОЛЬШИНСТВЕ современных карбюраторов в дозировании топлива почти при всех режимах работы двигателя
участвуют как топливные и воздушные жиклеры главной системы, так и жиклеры системы холостого хода. Поэтому правильный выбор сочетания проходных сечений жиклеров этих систем имеет важное значение для формирования характеристик карбюратора. Трудоемкую работу .по опытному подбору жиклеров можно было бы уменьшить, если бы ей предшествовал расчетно-теоретический анализ влияния размероз жиклеров на характеристики карбюратора.
Для построения расчетных характеристик необходимо предварительно определить разрежения, действующие у жиклеров. Уравнения для расчета разрежений в каналах карбюратора, у которого в регулировании состава горючей смеси участвует система холостого хода, могут быть выведены в результате совместного расчета главной дозирующей системы и системы холостого хода. Системы уравнений зависят от схемы разветвления каналов главной дозирующей системы. Рассмотрим наиболее характерный для этого случая карбюратор К-124.
На рис. 1 показана расчетная схема этого карбюратора со следующими обозначениями конструктивных элементов и параметров, характеризующих его работу: <pi; fa q?2; fa Фз; fa ф4; /4; ср7; fa <р9; /9 — коэффициенты расхода и площади поперечного сечения жиклеров и каналов; Дрд; Арк; Д/v, Арх — разрежения соответственно в малом диффузоре, во впускном трубопроводе, в эмульсионном колодце и в системе холостого хода; GT; GB; Ga; а — весовые расходы топлива, воздуха, эмульсии, коэффициент избытка воздуха.
На рис. 2 показана блок-схема моделирования работы карбюратора с помощью ЭВМ.
Р а с ч е т г и д р а в л и ч е с к и х с о пр о т ив ле ний. Коэффициенты расхода топливных жиклеров I и 2 (рис. 1) определяются по формуле
1(1)
коэффициент потерь давления от местных сопротивлений, находится по справочным данным [1];
Лт — коэффициент потерь давления от трения по длине канала;
d и I — диаметр жиклера и его длина в м.Коэффициент Ят рассчитывается при ламинарном течении
100(Re=^2300) бензина по формуле а при турбулент-
0,3164ном течении (2300 < Re < 10 000) Хт = — ——.
Re ■
Более сложный характер имеет течение топлива и эмульсии через эмульсионный колодец и распылитель главной системы. Местные сопротивления в данном случае складываются из сопротивления входа в трубку при отношении проходных сечений колодца и трубки 0,3 (|вх=0,35), сопротивления колена в месте выхода эмульсии из трубки при повороте более чем на 90° с изменением формы канала (Екол = 1,1) и сопротивления из-за впуска воздуха в средней части трубки |Возд.
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Сопротивления по длине канала состоят из сопротивления эмульсионной трубки на длине от нижнего конца до воздушных отверстий (при ламинарном течении бензина) и сопротивления течению эмульсии по трубке и распылителю.
Подсчет показал, что проходные сечения жиклеров главной системы карбюратора К-124 обеспечивают содержание воздуха в эмульсии по объему в 10 раз больше, чем топлива. Поэтому скорость движения эмульсии соответственно выше скорости топлива на участке до воздушных отверстий. Это спо-
6 5 9 2 /
Рис. 1. Расчетная схема К-124:
1 — главный топливный жиклер; 2 — топливный жиклер холостого хода; 3 — распылитель главной дозирующей системы; 4 — воздушный жиклер главной системы; 5 — регулировочный винт холостого хода; 6 — дроссельная заслонка; 7 — воздушный жиклер холостого хода;8 — воздушная заслонка; 9 — эмульсионный
жиклер холостого хода
собствует увеличению числа Рейнольдса и уменьшению коэффициента сопротивления Хэ по длине на участке течения эмульсии.
Суммарная величина коэффициента расхода эмульсионной трубки и распылителя
1(2)
1 + £вх+£кол +_5возд + 4 , + ^9
По аналогичным уравнениям рассчитываются коэффициенты расхода главного топливного жиклера 1 (рис. 1) и топливных каналов главной системы, а также жиклеров 2 и 9, топливных и эмульсионных каналов системы холостого хода. Коэффициенты расходов воздушных жиклеров и каналов принимались постоянными.
О п р е д е л е н и е р а з р е ж е н и й под д р о с с е л е м и в д и ф ф у з о р е . Величины разрежений в малом диффузоре и под дроссельной заслонкой можно получить расчетным путем для заданных значений числа оборотов коленчатого вала двигателя и проходного сечения дроссельной заслонки карбюратора.
При заданной величине открытия дроссельной заслонки х=0ч-1,0 разрежение под ней определяется по формуле
Д р к ---= сА ■п
X/-;(3)
3 шах
где с — коэффициент пропорциональности разрежений в цилиндре и под дроссельной заслонкой (c=0,6-j-0,8);
п — число оборотов коленчатого вала в минуту;^зтах — площадь проходного сечения при полностью откры
той дроссельной заслонке;А — коэффициент, зависящий от сопротивления впуск
ной системы |вп, плотности воздуха рв, радиусакривошипа R и диаметра цилиндра £>;
, »/я/? Tt£>2\2
Д 30 " 1
Рв2
Разрежение в малом диффузоре определяется как разность между атмосферным давлением р0 и давлением в диффузоре
Ра-
Д/’д = / ’и— Рл- (4)
Давление в малом диффузоре определяется из уравнения расхода воздуха
Од — ?д F 1 (5)
где фд — коэффициент расхода малого диффузора;Рл — площадь проходного сечения малого диффузора
в м2;k — показатель адиабаты;
Др — приращение плотности воздуха из-за снижения температуры при испарении бензина и насыщения парами и каплями бензина;
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Др = Рв ГХ
Г„ Ст + а/0Гя + F.D
Срв 1 - 1Гя + Гг
где г — удельная теплота испарения в Дж/кг; х — доля испарившегося топлива в диффузоре;
Т0 — температура воздуха в К;Ст и Срв — удельные теплоемкости топлива и воздуха в
Дж/кг-град; а — коэффициент избытка воздуха;/о — теоретически необходимое количество воздуха
для сгорания 1 юг топлива в кг/ч.Расход воздуха через малый диффузор (в кг/с)
Фр Фю'Рд^дОд = Ов----г , (6)
Vd D + Фр Фо^Д Д
где G0 — общий расход воздуха через карбюратор, определяемый по известным уравнениям с учетом коэффициента наполнения;
ц:„ и F,, — коэффициент расхода и площадь проходного сечения большого диффузора;
— коэффициент, учитывающий влияние увеличения
плотности на скорость потока;
1
1 +Др
1« Ч ^ * + го К
Дрэ = - „2/2 | f i 'Рз/3 + '?4/4
■ЬРл- (7)
При выводе этого уравнения не учитывалось поступление топлива через жиклер. С учетом поступления топлива баланс расходов через жиклеры 1, 2 и 4 (рис. 1)
Сз= Gi+ G4,
где Gз — расход эмульсии через жиклер 3 в кг/с;GI — расход топлива через жиклер 1 в кгс/с;G4 — расход воздуха через жиклер 4 в кг/с.
Тогда
±Рз =t lf z P a
где'рэ
? з /з Рэ + Рт + ’f i h V Рв )‘
плотность эмульсии в кг/м3;
А Ли (8)
Рэ = -? l / l Рт
+1
?«/*
Tl/lк ,
‘ Рв Рт- (9)
РвРт + Рв
Аналогичное уравнение можно получить для разрежения в системе холостого хода. Если пренебречь поступлением топлива через жиклер 2, то баланс расходов через систему холостого хода G9= G 7. Отсюда
ЬРх ■fg /s
„2 f2 , 2 ,2 - ?9* 9 + 4*7 f 1
■ДРк- (10)
При различных открытиях дроссельной заслонки течение топлива, воздуха и эмульсии в каналах карбюратора проис-
2 Зак. 1301
ходит различным образом. Соответственно различными уравнениями описываются и процессы этого течения.
При больших открытиях дроссельной заслонки, разрежения в диффузоре и эмульсионном колодце имеют наибольшие значения, а под дросселем и в системе холостого хода — наименьшие. В эмульсионном колодце разрежение может подняться выше, чем в системе холостого хода, и тогда последняя будет служить дополнительной воздушной системой для главной системы.
Баланс расходов через главную систему G3= Gi+G2+ G4. Тогда
АрэV п\ + 4 ( а1 — Р?) ( У з '/ з Р э А 1 д + ч | / 1 РвА/> х)2
2 ( « ? - !> ? ) .
(И)
— коэффициент, учитывающий снижение скорости потока в диффузоре за счет расхода его энергии на разгон капель топлива;
Фш =
О п р е д е л е н и е р а з р е ж е н и й в к а н а л а х к а р б ю р а т о р а . Главная дозирующая система и система холостого хода связаны между собой (рис. 1), поэтому величина разрежения в одной системе влияет на разрежение в другой. Расчет разрежений проводится методом последовательных приближений.
Из теории карбюрации [2] известно уравнение, связывающее разрежение в эмульсионном колодце с разрежением в диффузоре:
где al = 2(tpl / 1l/A рт + f 4/ 4K Р в ) ? а / з К р„ I
Pi = ?2 f \ Рв + (?! fiV Рт -|- !р 4/ 4 V рв )* + 'Рз / з Рэ!
«1 = 4 Д/>х — 2Р, ( ?з /| Рэ + <р|/1 Рв &Рх)-
Значение Др* вычисляется по приближенному уравнению (Ю).
Точное уравнение для разрежения в системе холостого хода можно вывести, используя баланс расхода через эту систему: G2= G 7—Gg или
У? f v V 2 (Д Рэ — А Рх) Ре = 97Л ^ 2 Д р х рв —
, ?э/э V 2 (Д р к — Д Рх) Рв • (12)
Решение уравнения (12) относительно Л/)х аналогично решению уравнения (11).
После этого уточняется значение Ар-,,. Для этого полученная по уравнению (12) величина рх подставляется в уравнение (11) и производится .повторный расчет. Уточненное значение Ара, в свою очередь, подставляется в уравнение (12), и производится уточнение Ар*.
По такой же методике рассчитываются разрежения при других режимах работы карбюратора.
При средних открытиях дроссельной заслонки топливо поступает как через главную систему, так и через систему холостого хода.
Решая уравнение баланса расходов через системы, можно получить выражения для Ар3, аналогичные уравнению (11).
Необходимая для расчета плотность эмульсии в системе холостого хода может быть определена по уравнению
Рэ.х — РвРт
У7 / 7 1 /~
Та Л V
Лрх
ЬРх— Ьр 3+1
У 7/ 7 1 /~
ъЬ V
(13)
РвРт
При очень малых открытиях дроссельной заслонки разрежение в диффузоре меньше, чем в эмульсионном колодце. Топливо в эмульсионном колодце отсутствует, и через распыливатель 3 из диффузора в колодец засасывается воздух. Главная система служит как бы дополнительной для системы холостого хода.
ЬРх — ЬРэ
Ар,ммвод.ст.
Рв
1600
1200
800
Рис. 3. Расчетные графики разрежений {Арк — под дроссельной заслонкой; Арх — в системе холо- стого хода; Арл — в диффузоре;Арэ — в эмульсионном колодце)
О 160 200G, кг/ч
Необходимую для расчета плотность эмульсии Арэ определяем по формуле
\ДРк
\\
\ М
\
о, ^
Рэ.х — РвРт
?з/з + ?1 /( + У7 / 7
____ Ъ/з/ Рв ^Рх
Рт -V?X ■' ~ ДР<+1
?з/з + + Тт/т<?l/l
V 'РвРт 71 7Г~ + Рв
(14)
ЬРх— Ьр3
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ость
№ 6,
1973
г.
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ость
№ 6,
1973
г.
На рис. 3 показаны графики разрежения в каналах карбюратора К-124, полученные расчетным путем. При сильном прикрытии дроссельной заслонки разрежение в эмульсионном колодце за счет влияния системы холостого хода получается больше, чем в диффузоре. При большом открытии, наоборот, главная система способствует повышению разрежения в системе холостого хода.
П о с т р о е н и е х а р а к т е р и с т и к к а р б ю р а т о р а . Для подсчета коэффициентов избытка воздуха необходимо предварительно определить расходы топлива. Расход через главный топливный жиклер
GT = T i/i V 2g [Д/>а+(Ярт—Лрэ)] рт. (15)
Количество топлива, которое поступает в систему холостого хода,
От.х = ¥2/ 2 [(А/>х— ^ Р э ) ^ЛРт] Рт- (16)
Расход воздуха определяется по формуле
с ^ ъ г * у г * ё т< р .+ 4Ц 1- ( й П +
+ ? о '!о ] / ] • (17)
ОвКоэффициент избытка воздуха а = '.
14 у 9GtВ рассмотренной методике моделирования работы карбюра
тора не учитывается влияние пульсаций потока и испарения топлива в каналах. Поэтому графики разрежений и коэффициентов избытка воздуха несколько отличаются от действительных.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агроскин И. И. и др. Гидравлика. М.—Л., Изд-во «Машиностроение», 1964.
2. Софронов К. М. Карбюрация и карбюраторы автотракторных двигателей. М.—Л., Машгиз, 1947.
УДК 621.43.3:629.113
Номограмма для определения параметров газа в цилиндре и выпускной системе двигателя
Д-р техн. наук М. Г. КРУГЛОВ, канд. техн. наук В. К. ЧИСТЯКОВМ ВТ У им. Б аум ан а
■^РАВНЕНИЯ, по которым определяются изменения давле- " ния газа за небольшой промежуток времени в цилиндре и выпускной системе в лериод газообмена квазистационарным методом, приведены в работе М. Г. Круглова1.
1 Круглов М. Г. Термодинамика и газодинамика двухтактных двигателей внутреннего сгорания. Машгиз. 1963.
Для определения параметров газа в цилиндре и выпускной системе в период газообмена необходимо знать параметры газа в цилиндре, впускной и выпускной системах перед выпуском и перед началом продувки, фазы газораспределения, коэффициенты расхода и диаграммы время-сечений впускных и выпускных органов, проходные сечения турбины и конструк-
Рис. 1. Схемы порядка определения параметров газа в цилиндре:
а —г надкритический период истечения в выпускных органах, впускные органы закрыты: б — подкритический период течения во впускных и выпускных органах; / — подкритический режим; I I — надкритический режим; I I I — верхняя шкала; IV — нижняя шкала; I —
к+1
п I Р \ ^—---отношение давлений в соответствующих органах; 2 — ф (М пЧ {— | — в случае надкритического периода истечения; Т —у (М)—р I KP ) \P i I
ft+1
p. f / p \ 2ft fв случае критического и подкритического периода истечения; 3 — ? (М )-- -— в соответствующих органах; 4 — ? (М \ (— ) -----
f, V \pll кр /ift+1
/ Р \ ^ И* /значение параметра берется по нижней шкале; 4' — чр (^кр) ( — ) -- - ~ значение параметра берется по верхней шкале; 5 —
v V Pi I 1 1
ft+1 ft+1 ft + 1
10 - " ( i f ' j r V ' * ' ( i fВологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
а) S) .
Рис. 2. Схемы порядка определения параметров газа в выпускной системе двигателя:а — надкритический период истечения в выпускных органах и турбине; б — подкрнтический период истечения в выпускных органах
и турбине (остальные обозначения те же, что на рис. 1)
тивные параметры двигателя. Расчеты значительно упрощаются, если воспользоваться номограммой.
Для построения номограммы приведем уравнения из упомянутой выше работы к более удобному виду:
для выпускной системы
л / " — Л«. ’ У Т ' п
X
Рр
. / и » (*в/в / Р¥ W —т— —
/ р \ Р р
XJ -
ft + 1
2* Р-т/т— ? m —-г—
/ р(1)
для цилиндра
Ар Д Т V —V тв пX
1а
X - М в) — (J. (Мвп)Г ц
*±1_ , 2 ft
•вп/в]
AS,— 1 S*
(2)
где р — давление газа;Т — температура газа в абсолютных градусах;
_k — показатель адиабаты;
S i — средний ход поршня за расчетный промежуток времени;
/•'ц — площадь поперечного сечения цилиндра; п — число оборотов коленчатого вала;
/ — площадь проходного сечения;М — число Маха;
Ф (М ) — коэффициент, учитывающий изменение расхода газа при различных условиях истечения в критериальной форме в зависимости от числа Маха;
/н — длина выпускного трубопровода, проходимого возмущением за время импульса при номинальном числе оборотов со звуковой скоростью;
I* — приведенная длина выпускной системы, равная от- >- ношению объема выпускной системы к площади ее поперечного сечения.
(Индексы в приведенных и последующих формулах обозначают: р — выпускная система; вп — впускные органы; в — выпускные органы; т — турбина; к — впускная система; 1 — начало расчетного интервала; 2 — конец расчетного интервала.)
Для определения параметров газа в цилиндре двигателя и выпускной системе сначала проводятся предварительные расчеты и определяются значения следующих параметров:
(Авп f в S* kL S
In • -О.J^b/b J—
/ р ’ l « '
Нт/т
/ р
по углу поворота коленчатого вала. Все другие параметры определяются по номограмме.
На рис. 1 и 2 показаны схемы номограммы, на которых указан порядок определения параметров газа в цилиндре и в выпускной системе двигателя.
Определение изменения параметров газа в цилиндре в надкритический период истечения в выпускных органах, когда впускные органы закрыты, показано на рис. 1. В этом случае в выражение для определения параметра 7 не входит отноше-
А + 1
ние давлении‘ (л)
2ft
Быстрое определение параметров газа, а также наглядное изменение параметров в зависимости от величин, входящих в них, оправдывает некоторые неточности, связанные с построением номограммы и графическим определением параметров.
2 *
11
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
19
73
г.УДК 621.43:62-3
Повышение долговечности цепей привода распределительного вала двигателя
В. М. ГРЫЖЕНКОВ, Б. В. РОМ АНОВСКИЙ
Московский станкоинструментальный институт, Кировский политехнический институт
РАСПОЛОЖЕНИЕ распределительных валов в головке блока цилиндров требует применения простой и надежной
конструкции привода. Такие качества обеспечиваются цепной и зубчато-ременной передачами. В автомобилях «Москвич-412» и «Жигули» передачи осуществляются двухрядными втулочными цепями с шагом 9,525 мм. Когда цепи надежно защищены от абразивного загрязнения и имеют высокую скорость движения, их работоспособность прежде всего определяется усталостной .прочностью отдельных элементов звена.
Возможный износ не определяет потери работоспособности цепей. Известно [1], что износ 0,3—0,4% при пробеге автомобиля «Москвич-412» 100 тыс. км не влияет ни на характер зацепления цепи со звездочками, ни на сдвиг фаз газораспределения.
Выполненные исследования цепей на пульсаторе рычажно- роторного типа показали, что в звеньях цепи разрушаются главным образом промежуточные и внутренние пластины Цепь, работая в передаче, испытывает резкопульсирующие нагрузки, вызванные работой клапанов двигателя. Установлено [2], что взаимодействие элементов звена при работе на различных участках контура цепной передачи приводит к циклической микроподвижности контактируемых деталей, вызывающей явление фреттинг-коррозии. Решающее влияние на фрет- тинг оказывает амплитуда смещения контактируемых поверхностей. Применительно к двухрядным приводным цепям наибольшие амплитуды относительной микроподвижности контактируемых поверхностей возможны в сопряжении валик—промежуточная пластина.
Микроподвижность в этом соединении, прямо влияющая на фреттинг, зависит в основном от упругих деформаций валика звена при его пробеге по контуру цепной передачи, давления в месте контакта валика с пластиной, кривизны промежуточных пластин, конусности отверстий пластин, смазки в контакте.
Величина упругой деформа- " п п валика зависит от дей
ствия растягивающего усилия, от давления зуба звездочки, а также от зазора между валиком и промежуточной пластиной. Характер деформации валика при переменном натяжении цепи показан на рис. 1. Удлинение волокон в осевом направлении определяется по формуле
d M H
2EJlО)
Рис. 1. Деформация деталей наружного звена цепи
12
<%р — относительное угловое перемещение граней разреза при нагружении основной системы заданными силами.
В результате симметрии рамы и нагрузки относительно осей ЛА и ББ поперечная сила как антисимметричный фактор Х2—
Р=0. Нормальная сила Х3 = (рис. 2, а) из условия равно
весия верхней или нижней частей рамы. Решая уравнение (2),
где d — диаметр валика в мм; Е — модуль упругости ма
териала валика вкгс/мм2;
/1 — момент инерции поперечного сечения валика в мм4;
М„ — изгибающий момент, возникающий в валике в месте контакта с пластинами, в кгс/мм. \
Используя известный метод расчета рам, находим величину изгибающих моментов от действия растягивающего усилия Р (рис. 2) с учетом внутренней бочкообразности втулок. Основная система для определения моментов изгиба показана нарис. 2, а, суммарная эпюра изгибающих моментов — на рис. 2, б.
Когда как следствие приложенной силы наступает контакт между ва.гиком и промежуточными пластинами, характер деформации валика меняется по знаку и валик стремится выпрямиться за счет реактивной нагрузки от промежуточных пластин. Это явление сопровождается проскальзыванием контактирующих поверхностей, причем амплитуда смещения зависит от деформации валика. Каноническое уравнение с учетом изменения натяжения цепи имеет вид
Xi + ®ip = 0, (2)
где бц — относительное угловое перемещение граней разреза от действия единичных моментов Xi = l;
Рис. 2. Схема для нахождения наружного звена в ведущейветви
находим изгибающий Х\ и максимальный Mi ma* моменты н среднем сечении валика:
Р[С1 — С2 — — В- + — В1 — ВС
2 [l + t А 'j .
(3)
где t — шаг наружной пластины в мм;В — ширина внутреннего звена в мм;I — расстояние между осевыми линиями пластин наруж
ного звена в мм; h — момент инерции сечения пластины наружного звена
в мм’ ;
М 1 max -p-(c + ± V 2 \ 2 j
X , . (4)
Аналогично находим максимальный изгибающий момент при зацеплении звена с зубом звездочки (рис. 3, а). В этом случае рассматриваем дважды статически неопределимую систему и находим неизвестные силовые факторы:
Рнормальная сила X v = — — из условия равновесия верхней
или'нижней части рамы; полеречная сила
А'., = ■Р В '1
4t[ 31 + t
(5)
изгибающий .момент
X , =
Р I С1 4- — В1 — ВС — С- ■_5_
12B i
2 I'- 5 -
м 2 шахр_
2В \ t
" 2 ) + * 2 2 А з -
(6)
(7)
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Анализ формул (4) и (7) показывает, что в работающем контуре передачи наибольший момент М2 max и, следовательно, максимальные упругие деформации возникают при зацеплении звена с зубом звездочки. Наиболее полное выпрямление валика в последнем случае значительно изменяет состояние
Р,кгс
Зу5 звездочки
Р' Ч-
Р
РЧ
Р
Рис. 4. Схема нагружения наружного звена
поверхностных слоев. Это дает основание считать, что усталостная прочность промежуточных пластин снижается при передаче нагрузки через втулку. Из рис. 3, б видно, что в звене ЛЬ max действует не на валике, воспринимающем давление q от зуба ведущей звездочки, а на смежном, свободном от этого
давления. Если контур . работающей цепи имеет четное число звеньев, а ведущая звездочка — четное число зубьев, то в этом случае одно и то же звено будет чаще нагружаться максимальным моментом и, следовательно, валик получит наибольшую амп литуду упругого скольжения.
Согласно принятой технологии пластина вырубается по контуру и отверстия пробиваются в штампах, в результате
чего пластины получаются изогнутыми (рис. 1), а отверстия конусными [2]. Это вызывает дополнительное микроскольжение пластин относительно валика в связи с поворотом проушин пластин при их выпрямлении в момент нагружения (рис. 4). С применением одной .пластины увеличенной толщины, что практикуется в роликовых двухрядных цепях с шагом 9,525 мм фирмы Ренольд (Англия), вместо двух промежуточных пластин меньшей толщины, применяемых во втулочных цепях отечественного производства, улучшаются условия контакта с валиком, так как во втулочных цепях не полностью используется площадь опорной поверхности пластин (рис. 1). Смазка способствует снижению коэффициента трения между валиком и пластиной в зоне контакта. Кроме того, .проникая в зону контакта, смазка уменьшает окислительный процесс в этой зоне.
Для проверки теоретических исследований были проведены усталостные испытания двухрядных цепей пяти видов на пульсаторе рычажно-роторного типа с использованием - различных конструкций захватов, имитирующих передачу нагрузки через валик и втулку. Испытывались две серийные цепи производства Даугавпилского завода с шагом 9,525 мм, одна — фирмы Вай Ассауто (Италия) и две опытные цепи, изготовленные на базе отечественных серийных цепей с одной промежуточной пластиной, но при различном характере сопряжения валика с пластиной (от зазора до натяга).
Рис. 5. Результаты усталостных испытаний отрезков цепей
Четыре-пять отрезков цепей каждого вида испытывались при нагрузках 350, 450, 550, 650 кгс и Qp = 1850 кгс. Каждый отрезок состоял из 11 звеньев, причем крайними являлись внутренние звенья. Испытываемые отрезки доводились до разрушения какого-либо из элементов звеньев. Так как для усталостных испытаний характерен большой разброс результатов, полученные экспериментальные данные статистически обработали по методике, изложенной в работе [3]. Результаты исследований показаны на рис. 5.
Из рис. 5 видно, что усталостная прочность серийных цепей уменьшается, когда нагрузка передается через втулку (нагружение звена на звездочке, кривая I II) , по отношению к случаю нагрузки через валик (натяжение в ведущей ветви, кривая II) . Кроме того, в первом случае разрушаются промежуточные пластины, а во втором — внутренние. 'Полученные результаты согласуются с теоретическими.
Опытная цепь, изготовленная с одной промежуточной пластиной, с зазором между валиком и отверстием пластины, имеет меньшую усталостную прочность (кривая V), чем серийная цепь с двумя промежуточными пластинами (кривая I II) , что можно объяснить увеличением контактного давления в сопряжении валик—пластина.
Долговечность опытной цепи (кривая IV) с одной промежуточной пластиной (натяг в соединении валик—пластина) выше, чем серийной (кривая I II) , так как натяг уменьшает амплитуду нагрузки и вместо проскальзывания контактируемых поверхностей наблюдается упругое микроскольжение, что резко снижает эффект действия фреттинга.
Выносливость цепи фирмы Вай Ассауто (кривая I) при передаче нагрузки через валик достаточно высока за счет более качественного изготовления и меньших зазоров между валиком и отверстием промежуточных пластин.
Таким образом, усталостная прочность промежуточных пластин снижается из-за фреттинга, поэтому необходимо предусматривать конструктивно-технологические .меры для повышения устойчивости против фреттинга. К их числу относится уменьшение суммарной величины зазора между валиком и пластиной с 0,06 до 0,02 мм, улучшение качества изготовления пластин за счет уменьшения кривизны и применения их развертывания для ликвидации конусности, замена двух промежуточных одной пластиной толщиной 1,5—1,7 мм. Для увеличения долговечности цепи ведущая звездочка должна иметь нечетное число зубьев при четном числе звеньев в контуре.
С. С.
ЛИТЕРАТУРА
— «Автомобильная промышленность»,
«Механические
1. Истомин1969, № 10.
2. Романовский Б. В., Столбин Г. Б. В сбпередачи», М., НИИМАШ, 1971.
3. Серенсен С. В. и др. Планирование и статистическая обработка результатов усталостных и длительных статических испытаний материалов и элементов конструкций. М., Изд-во «Машиностроение», 1970.
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
УДК 621.43.004.62
Исследование влияния износа деталей цилиндро-поршневой группы на мощностные
и экономические показатели двигателейН. И. ИВАЩ ЕНКО, И. М. ГУЛЬЧЕНКО
Киевский автомобильно-дорожный институт
ВО ВРЕМЯ эксплуатации, начиная с некоторого момента, соответствующего оптимальному состоянию поверхностей
трения сопряженных деталей, дальнейшая работа двигателя приводит к снижению эффективных показателей его работы. Это снижение тем значительнее, чем больше степень износа двигателя*.
В Киевском автомобильно-дорожном институте проведены исследования износа деталей цилиндро-поршневой группы двигателей 100 автомобилей ЗИЛ и ГАЗ в реальных условиях эксплуатации и поступавших на капитальный ремонт.
Такое количество автомобилей выбрано с тем, чтобы обеспечить сравнительно высокую точность Д исследуемого параметра, взятую в долях среднеквадратичного отклонения — а,
Дт. е. qe= — = 0,2, и надежность оценок опытных данных
и
износа р = 0,95. Для соблюдения условий взаимной приработки деталей цилиндры блока и поршневые кольца измеряли без разборки при снятой головке блока и их износ определяли по увеличению зазора в замке, измеренного для цилиндров в рассматриваемом сечении по высоте, а для кольца — в неизношенной части цилиндра. Цилиндры, кроме того, измеряли в двух взаимно перпендикулярных плоскостях параллельно (рис. 1, штриховая линия) и перпендикулярно оси блока ци-
сроки могут быть удовлетворительными, в других недостаточными. Исследуемые автомобили работали на автотранспортных предприятиях г. Киева и Киевской области.
Грузы перевозились по дорогам с различными твердыми покрытиями и в условиях бездорожья при максимальной удаленности 180 км от г. Киева <в две смены (14 ч) водителями I— III классов. Действительная периодичность технического обслуживания автомобилей за период наблюдения характеризуется следующими данными: для ТО-1 1300—1400 км, а для ТО-2 8000—9000 км. Поршни и верхние хромированные кольца за время эксплуатации автомобилей не менялись.
В табл. 1 представлены данные по износу цилиндров блока для двигателей ЗИЛ-164, измеренному в среднем через 25, 60, 80 и 120 тыс. км пробега; для двигателей ГАЗ-51 максимальный пробег был 100 тыс. км. Для всех наблюдаемых двигателей наибольший износ цилиндров блока по образующей располагается в зоне перемещения верхних компрессионных поршневых колец (рис. 1). Изношенные цилиндры по окружности имеют форму овала с наибольшей осью, расположенной перпендикулярно оси блока. У двигателей ГАЗ-51 наблюдается небольшой сдвиг оси максимального износа в ту или другую сторону. Почти во всех случаях минимальный износ находится в зоне наибольшего нагрева цилиндров блока, расположенной вблизи выпускного клапана.
В табл. 2 приведены данные, показывающие закономерный характер снижения эффективной мощности и повышения удельного расхода топлива в функции от износа деталей цилиндро-поршневой группы. На
200 Рис. 1. Кривые износа цилиндров блока двигателей ГАЗ-51 (а) и ЗИЛ-164 (б):
1 — при пробеге 25 тыс. км (ЗИЛ и ГАЗ); 2 — при пробеге 60 тыс. км (ЗИЛ и ГАЗ);3 — при пробеге 80 тыс. км (ЗИЛ и ГАЗ); 4 — при пробеге 120 тыс. км (ЗИЛ) и 100 тыс. км (ГАЗ); 5 — максимально допустимый износ на диаметр; 6 — ремонтный интервал
2400 п,05/мин
Рис. 2. Зависимость скоростных характеристик двигателя ЗИЛ-164
от величины износа деталей
линдров (сплошная линия) через заданные интервалы по высоте от верхней плоскости. Количество поясов измерений следующее: пять для двигателей ГАЗ-51 (рис. 1, а) на расстоянии 10, 20, 30, 60 и 100 мм от верхней плоскости разъема блока и шесть для двигателей ЗИЛ-164 (рис. 1, б) на расстоянии 10, 28, 45, 65, 84 и 103 мм. При поступлении двигателей на капитальный ремонт поршневые кольца дополнительно измерялись в кольцевом калибре. Сопоставление величин износа цилиндров блока и поршневых колец, полученных при измерении зазора в замке и раздельным способом, показали хорошее согласование.
На износ деталей двигателя влияют условия эксплуатации, которыми определяются скорости износа и сроки службы деталей и автомобилей. В одних условиях эксплуатации эти
• Иващенко H. И. Определение предельного и зн оса машин. Министерство транспорта и шоссейных дорог УССР . Киев, 1958.
Т а б л и ц а 1
Двигатель
Пробег автомобилей в км
Средний максимальный износ цилиндров блока на диаметр
в мм
Интенсивность изна
шивания цилиндров
блока в мкм на 1000 км
Овальность цилиндров
блока в мм
Конусность цилиндров блока в мм
24 900 0,09 3,62 0,020 0,05060 010 0,172 2,35 0,030 0,112
ЗИЛ-164 80 150 0,25 3,88 0,041 0,170119 860 0,42 4,30 0,065 0,407
24 025 0,06 2,40 0,018 0,050
ГАЗ-51 60 035 0,11 1,48 0,023 0,09080 100 0,18 3,50 0,029 0,150
100 089 0,25 3,42 0,045 0,205
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Т а б л и ц а 2
Показатели Двигатель ЗИЛ-164 Двигатель ГАЗ-51
Радиальный износ цилиндров блока hi, полученный через заданные интервалыпробега автомобилей, в м м .....................
Максимальная эффективная мощностьN e в л. с.........................................................
Максимальный крутящий момент М к
в кгс . м ........................................................Минимальный удельный расход ^топли-
0,000
96,0
30,5
244
0,045
92,5
27,2
286
0,086
86,0
26,1
312
0,125
81,0
25,1
320
0,210
70.5
24.5
323
0,000
69,5
19,1
240
0,030
69.0
19.0
242
0,055
64,4
18,7
253
0,090
60,9
18,2
267
0,125
57,8
17,5
278
рис. 2 и 3 представлены М скоростные характери-к/гм стики двигателей% ЗИЛ-164 и ГАЗ-51 пос-
ле различных стадий .г изнашивания цилинд
ров блока, начиная от номинального размера до максимального изно-
„ са по диаметру, соответ-т> ствующего постановке
двигателя на капиталь- ный ремонт. При каждой внешней характери- стике приведены пять кривых. Первая из них
° соответствует начальнойстадии работы двигате
ля®:»' ля (номинальному диа-280 метру цилиндра), а по-260 следующие — в поряд-240 ке возрастания износа.
Анализ данных показал, что при износе ци-
Рис. 3. Зависимость скоростных линдров блока автомо- характеристик двигателя ГАЗ-51 билей ЗИЛ-164 на вели-
от величины износа деталей ЧИНУ 0,42 мм эффективная мощность уменьши
лась на 27%, крутящий момент снизился на 24,5%, а минимальный удельный расход топлива увеличился на
24,5%. Аналогичная картина наблюдается и при износе цилиндров блока двигателей ГАЗ-51 (рис. 3).
Снижение мощностных и экономических показателей двигателя это результат износа всех его деталей, но ведущая роль принадлежит износу цилиндров блока, поршней и поршневых колец, непосредственно влияющих на формирование новых, более повышенных площадей проходных сечений.
Отношение площадей проходных сечений у двигателей ЗИЛ-164 при максимальном радиальном износе цилиндров блока 0,21 мм к начальной площади проходного сечения
Р пред 0,671----= — —— 100 = 800% . Для дизеля ЯМЗ-2Э6 отноше-F нач 0,084ние проходных сечений в результате износа гильз ци-
F пред Ы 70линдров — -- = • 100 = 930 % . . Следовательно, к мо-
/нач 0,126менту постановки двигателя на капитальный ремонт площади проходных сечений в результате износа цилиндров блока увеличиваются в 8—10 раз и их рост характеризуется высокой интенсивностью. Так, при радиальном износе цилиндров блока двигателей ЗИЛ-164 на 0,045 мм, что соответствует пробегу автомобиля всего лишь 25—30 тыс. км, площадь проходного сечения увеличивается в 2 раза. Увеличение площадей проходных сечений непосредственно влияет на рабочий процесс двигателя: происходит потеря рабочей смеси, снижаются индикаторная мощность и показатели работы карбюраторного двигателя, изменяются параметры, определяющие экономичность и эффективность протекания рабочего
цикла дизеля. Исследования показали, что при проектирова
нии и изготовлении двигателей необходимо учитывать износ
деталей цилиндро-поршневой группы с позиции не только рас
хода запасных частей и трудовых затрат в эксплуатации, но
и снижения эффективных и экономических показателей рабо
ты двигателей.
УДК 629.113.001.2«401.7»
Назначение количества объектов при испытаниях на долговечность
Кандидаты техн. наук Е. И. БУРДАСОВ, Е. А. КИРСАНОВ
А в то п о л и го н Н А М И , М оск о в ск и й а в том об и л ьн о -д ор ож н ы й и н с ти тут
ОТКАЗЫ деталей автомобиля, возникающие при достижении ими предельного состояния из-за усталости мате
риала и износа поверхностей, носят вероятностный характер и требуют статистического подхода при оценке параметров долговечности. Поэтому точность и достоверность получаемых оценок находятся в прямой зависимости от количества испытываемых объектов.
Если количество объектов испытаний рассматривать статистически, то оно с помощью центральной предельной теоремы [1] определяется как
AnО)
Логарифмическое преобразование распределения долговечности часто приводит к его нормализации в середине области [2]. Если вместо наработки рассматривать ее логарифм, то формулу (1) можно записать в следующем виде:
п >о2
Algv(2)
где
где п — число объектов испытаний;а — среднеквадратичное отклонение ресурса;
Av — допускаемая абсолютная погрешность оценки среднего ресурса;
Za — решение уравнения 2 Ф0 (Za ) = а, выполняемое
с помощью таблицы нормированной функции Лапласа;
а — требуемая доверительная вероятность (надежность оценки).
Рассеивание признака в генеральной совокупности, характеризуемое среднеквадратичным отклонением ресурса, можно назначить с учетом результатов ранее выполненных испытаний.
сг2 — среднеквадратичное отклонение логарифма долговечности;
Alg v — абсолю т н а я погрешно с т ь лог а р и ф м а долговечн о- сти.
По определению относительная погрешность оценки среднего ресурса
\ОА
1 41
1®1
IS oj
Т =Х — у
Рис.где X — оценка сред
него ресурса; v — генеральное среднее.
' ;Р №'’ I f ,OfДолговечность, км
1. Рассеивание логарифма долговечности рессор
Автбм
обй
льй
ая
про
Мы
шл
енй
остЬ
Jft 6,
1973
г.
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ост
ь
№ 6,
19
73
г.%98
95
90
80
70t 1 60
30
20
10
5
3
///А/
И1 /j NГ\///у
//////
—
—
/// _
у.. .1
№ t}f 0,2 0,3 0*4 0,5Среднек1адратичное отклонение
логарифма долговечности I______ I____ I___I I—I________ I_______ I I
0,2 0,3 М 0,50,6 0,8 1J0 1,5Коэффициент дариации
долговечности
Рис. 2. Распределение среднеквадратичного отклонения логарифма долговечности
рессор
10' ю’ ю1ДолгобечностЬу цикл
Рис. 3. Рассеивание логарифма долговечности при усталостных испытаниях
образцов
Отсюда
х--~ v ( n - 1);
1«A '= IgN + lgCr 1-1)
или Ig X - Ig v = lgfr+ l). (3)
По логарифмы средних ресурсов связаны со средними логарифмами ресурсов зависимостями [3]:
I g X = l g X + 1,1513S^,
Ig v = lg V + 1,1513 02 .
16
Если допустить, что выборочная дисперсия S j близкао
к генеральной о2 , то
д Ig м = lg X — Ig v « Ig X — lg v
или Д lg ч = Ig (f + 1). (4)
При аналнзе рассеивания долговечности автомобильных рессор в зависимости от интенсивности нагрузочного режима обнаружено отсутствие корреляции между среднеквадратичным отклонением логарифма долговечности и самой долговечностью.
Анализируемые данные представлены по 43 партиям рессор грузовых автомобилей серийного отечественного и зарубежного производства объемом от 4 до 40 рессор каждая (рис. 1). Их долговечность определялась как на дорогах полигона, так и в условиях эксплуатации.
Как видно из рис. 1, среднеквадратичное отклонение логарифма долговечности рессор изменяется от 0,1 до 0,35. Нанесение имеющихся данных на логарифмически нормальную вероятностную бумагу (рис. 2) показало, что распределение среднеквадратичного отклонения логарифма долговечности рессор хорошо описывается логарифмически нормальным законом, а его среднее (геометрическое) значение, равное 0,2, с 95%-ной доверительной вероятностью находится между 0,17 и 0,23.
Такие узкие пределы изменения среднеквадратичного отклонения логарифма долговечности облегчают планирование объема испытаний. Поэтому сделана попытка выяснить, в какой степени обнаруженное на примере рессор рассеивание признака в генеральной совокупности свойственно результатам других усталостных испытаний.
Были проанализированы результаты по усталостным испытаниям образцов из различных материалов, с различными концентраторами напряжений, при различных видах напряженного состояния и различных уровнях напряжений, включая нагружение при постоянной амплитуде, по программе, при различной асимметрии и т. п. [4—7]. Все собранные результаты показаны на рис. 3, из которого видно, что так же, как и при испытании рессор, пределы изменения среднеквадратичного отклонения логарифма долговечности ограничены довольно узкими пределами. Кроме того, оказалось, что при прочих равных условиях для испытаний с постоянной амплитудой нагружения характерно некоторое увеличение среднеквадра-
Среднекбадрати чное отклонение логарифма долговечности
________I____________I______ 1____ I___ !_1____;___ L L J ________й/ 0,2 ЦЗ т 0.5 Ц6 Ц81,0 (f
Козффициент вариации долговечности
Рис. 4. Распределение среднеквадратичного отклонения при усталостных испытаниях
образцов
тичного отклонения логарифма долговечности с ростом долговечности. Однако рассеивание среднеквадратичного отклонения при этом настолько велико (точки, соединенные прямой, при получении которых менялся только уровень нагружения) по сравнению с общим диапазоном изменения среднеквадратичного отклонения логарифма долговечности, что этой тенденцией, по крайней мере для целей планирования, можно пренебречь. Для программных испытаний эта тенденция еще менее заметна. Распределение среднеквадратичных отклонений логарифма долговечности 146 рассмотренных испытаний также нанесено на логарифмически нормальную вероятностную бумагу (рис. 4). Как видно, результаты, полученные для рессор, хорошо согласуются с обобщенными данными.
Таким образом, результаты испытаний позволяют рекомендовать при назначении количества объектов испытаний задавать среднеквадратичное отклонение логарифма долговечности 0,2. Тогда с учетом выражения (3) формула для определения числа объектов испытаний примет вид
п >Г 0,2Za у
[ lg (Y + D J ’ (5)
Приведенные в таблице количества объектов испытаний с заданными точностью у и надежностью а следует рассматривать как ориентировочные значения. После проведения испытаний параметры распределений должны быть оценены точно из-за весьма вероятных расхождений истинного и рекомендованного среднеквадратичных отклонений логарифма долговечности в каждом конкретном случае.
Точ
нос
ть
y
Количество объектов испытаний
а—80 а =90 ас—95
0,05 157 254 3420,06 110 178 2400,08 64 102 1380,10 41 67 900,12 29 47 640,15 19 31 420,17 15 25 330,18 14 22 300,20 И 18 250,25 8 » 16
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
ЛИТЕРАТУРА
1. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории
вероятностей и математической статистики для технических
приложений. М., изд-во «Наука», 1965.
2. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их резуль
татов. М., изд-во «Машиностроение», 1964.
3. Шор Я. Б., Кузьмин Ф. И. Таблицы для анализа и контроля надежности. М., изд-во «Советское радио», 1968.
4. Когаев В. П., Голубев А. А. — «Заводская лаборатория»,1970, № 5.
5. Слободянюк В. Я. — «Стандарты и качество», 1968, К» 5.6. Когаев В. П. — «Заводская лаборатория», 1957, № 5.7. Weibull W. Trans. «Fatigue and Fracture of Metals».
New-Iork, 1966, c. 182— 196.
Оценка
ПРИ РЕШЕНИИ общей проблемы уменьшения шума и вибраций автомобиля очень важно исследовать шум, который
вызывается вибрациями автомобиля.В последние годы все большее внимание при исследовании
вибрационного шума уделяется оценке динамических характеристик тех или иных конструкций. Одной из таких характеристик является механическое сопротивление (импеданс), по которому оценивается склонность конструкции к передаче и возникновению вибраций при действии на нее возмущающей силы.
Импеданс конструкции может определяться как расчетным, так и экспериментальным путем. При исследовании сложных конструкций, например кузова легкового автомобиля, предпочтение следует отдать экспериментальным методам оценки импеданса.
Кузов легкового автомобиля воспринимает усилия различного характера. От двигателя и карданной передачи кузов воспринимает периодические усилия. Эти усилия передаются через подвеску силового агрегата, промежуточную опору карданной передачи, заднюю подвеску автомобиля, создавая звуковые вибрации и шум. О г мнкропрофиля дороги через подвеску автомобиля передаются усилия случайного характера, которые вызывают в кузове низкочастотные вибрации и шум (так называемый дорожный шум).
Рассмотрим вопросы возникновения вибраций и шума в кузове под действием периодических сил, приложенных в точках крепления подвески силового агрегата к кузову автомобиля.
В легковых автомобилях часто устанавливаются четырехцилиндровые быстроходные четырехтактные двигатели, максимальное число оборотов в минуту которых достигает в настоящее время 6000 и более. Общий уровень вибраций таких двигателей предопределяется неравномерностью опрокидывающего момента и неуравновешенной силой инерции второго порядка возвратно-поступательно движущихся частей двигателя. Расчеты показывают, что неуравновешенная сила инерции второго порядка в большей степени, чем опрокидывающий момент, оказывает влияние на вибрации кузова; при числе оборотов вала двигателя в минуту более 1000 величина передаваемой силы обычно не превышает 6— 12 кгс [1].
Оба возмущающих фактора, опрокидывающий момент и неуравновешенная сила инерции второго порядка, действуют с одной и той же частотой 2п/60 в диапазоне 30—200 Гц. Поэтому при оценке виброакустических характеристик кузова очень важно исследовать диапазон частот до 200 Гц.
Кратко остановимся на некоторых положениях метода механических сопротивлений [2], который был положен в основу проведенного исследования.
Для линейных механических систем уровень колебательной скорости в точке приложения силы пропорционален уровню динамической силы:
(|>где у — колебательная скорость точки приложения силы;
-^г— коэффициент пропорциональности между силой и
скоростью;F —■ динамическая сила;Z — механическое сопротивление.
Как видно из выражения (1), при увеличении механического сопротивления снижается уровень колебательной скорости
УДК 629.11.011.5
виброакустических характеристик кузова легкового автомобиля
Е. М. РЕЗВЯКОВ, канд. техн. наук В. Е. ТОЛЬСКИЙ
Н А М И
в точке приложения силы и, наоборот, уменьшение сопротивления приводит к увеличению уровня колебательной скорости.
Для механической системы, состоящей из массы, упругости и активного сопротивления, уравнение движения имеет вид
Щ + hy + ky —f e;m<, (2)
где My, hy, ky — соответственно силы инерции, сопротивления и упругости рассматриваемой колебательной системы (рис. 1);
у, у — соответственно ускорение массы М и относительное перемещение концов упругого элемента;
k — жесткость упругого элемента; h — коэффициент, характеризующий затухание
. системы;
F = f e ,a>t— гармоническая сила, действующая на систему;
со — частота возбуждения.
Учитывая, что у’ = г— и у = j iл у, имеемJ
у je>'M + h+ j^j = f . (3)
Полное механическое сопротивление Z рассматриваемой системы будет складываться из трех сопротивлений:
Z = ZM + Z/t + Zft, (4)
где Zu=ju>M — механическое сопротивление массы (оно возрастает с повышением частоты на 6 дБ на октаву);
Zh = h — активное механическое сопротивление, не зависящее от частоты возбуждения;
7 k£ k = — — механическое сопротивление упругости, ко- Ju>
торое падает с повышением частоты на 6 дБ на октаву.
Рис. 1. Модуль механического сопротивления массы \ZM\, упругости \Zh\, активного сопротивления h и модуль \Z\ колебательной системы, состоящей из массы, упру
гости и активного сопротивления
3 Зак. 1301
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
При этом модуль механического сопротивления
|Z| = ' (5)
На рис. 1 приведена зависимость \Z\ от частоты для системы, состоящей из массы, упругости и активного сопротивления с параметрами М — 0,5 кГ; й=1800 кгс/см; h = 27 кгс/м/с.
Экспериментами установлено, что для кузова легкового автомобиля характерна линейная зависимость между колебательной скоростью и силой, приложенной к кузову. Это позволяет применить теорию импедансов, основные положения которой были изложены при исследованиях вибраций кузова.
Одно из известных положений акустики говорит, что звуковое давление пропорционально колебательной скорости источника звука. Это положение в полной мере справедливо и для кузова автомобиля. Звуковое давление, создаваемое в какой-либо точке кузова автомобиля, пропорционально колебательной скорости кузова автомобиля и пропорционально силе, приложенной к кузову автомобиля. Это может быть записано в виде
P=BF, (6)
где Р — звуковое давление в кузове автомобиля;/•'— сила, приложенная к кузову автомобиля;
В — коэффициент пропорциональности между силой, приложенной к кузову, и звуковым давлением в кузове.
Данная зависимость хорошо согласуется с экспериментом.Коэффициент В может быть назван коэффициентом «вибро-
акустической возбудимости кузова».Коэффициент виброакустической возбудимости показы
вает, какое звуковое давление возникает в кузове автомобиля при приложении в то или иное место кузова единицы возбуждающей силы. Обычно звуковое давление измеряется в логарифмическом масштабе, поэтому коэффициент В удобнее выразить в логарифмическом масштабе:
lB = 2 0 I g 4 = 2 0 1 g ^ - - 2 0 ^ = L - 2 0 \ g ~ . (7)
Принимая F0— 1 кгс, получаем
lB = L - 2 0 lg F , (8}
где /в — виброакустическая возбудимость кузова в дБ/кгс;
F — возбуждающая сила в кгс;L — уровень звукового давления в дБ;
Во=2-10~5 н/м2-кгс — пороговое значение коэффициента виброакустической возбудимости кузова.
Виброакустическая возбудимость кузова может служить параметром, характеризующим как совершенство конструкции кузова, так и эффективность примененных в автомобиле шумо- и вибропоглощающих материалов.
Для экспериментальной оценки механических сопротивлений и виброакустической возбудимости кузова использовалась из-
18
Рис. 2. Блок-схема измерительной установки для исследований виброакустических характеристик
кузова:/ — возбудитель вибраций ВЭД-ЮЛ; 2 — датчик силы РК 1000/1;'Л — акселерометр 4330; 4 — кузов автомобиля: 5 — предусилитель 1(306; 6 — микрофон 4145; 7 — усилитель 2003; 8 — самописец Н320; 9 — фазометр Ф 21; 10 - логарифмический самописец типа 2305; II — звуковой генератор 1014: /? — л-силитрль 2112; 13 — "педусилитель
1C0J; 14 — усилитель мощности ВЭД-10
мерительная установка, блок-схема которой показана на рис. 2. Общая схема подобного устройства для определения механических сопротивлений конструкций приведена в работе [2]. При определении механических сопротивлений усилие, создаваемое электродинамическим вибратором 1, передавалось через датчик силы 2 на кузов автомобиля, вибрации которого воспринимались акселерометром 3. После интегрирования (для получения колебательной скорости) и усиления сигнал с акселерометра 3 использовался в системе обратной связи, необходимой для поддержания постоянного уровня колебательной скорости в точке приложения силы. При этом сигнал с датчика силы 2, пропорциональный модулю механического сопротивления, регистрировала логарифмическим самописцем. Фазовый сдвиг между силой и скоростью измерялся фазометром и регистрировался самописцем.
При переключении тумблеров /71 и П2 в положение 2 измерялась виброакустическая возбудимость кузова. Возбуждающая сила в этом случае поддерживалась постоянной и равной 1 кгс. Звуковое давление воспринималось микрофоном, расположенным в середине кузова, и регистрировалось логарифмическим самописцем.
Экспериментальная установка позволяла выполнять измерения в диапазоне частот 20—£000 Гц. Максимальная сила, создаваемая возбудителем, составляла 10 кгс.
Исследование двух кузовов легковых автомобилей, отличающихся по конструкции, показало, что в области частот (примерно до 300—500 Гц) механическое сопротивление кузова, измеренное в точках крепления резино-металлических амортизаторов силового агрегата, имеет характер упругости, т. е. с повышением частоты сопротивление уменьшается (рис. 3, а и б). Для кузова № 1 механическое сопротивление в точках крепления передних амортизаторов двигателя, опирающихся на довольно жесткую балку переднего моста, соответствует упругости с динамической жесткостью около £=9000 кгс/см в диапазоне частот 40—500 Гц.
Механическое сопротивление кузова у места крепления заднего амортизатора двигателя в диапазоне частот 30— 1000 Гц соответствует сопротивлению механической системы, состоящей из упругости £=1800 кгс/см, массы Л1=0,5 кг и активного сопротивления h= 27 кгс/м/с (рис. 1 и 3, а). Для кузова № 2 (рис. 3, б) зависимость механического сопротивления от частоты имеет более сложный характер, чем для кузова № 1. Это связано с тем, что в кузове № 2 кронштейны крепления амортизаторов двигателя присоединены непосредственно к панелям кузова через усилители. Отличительной особенностью является то, что в диапазоне частот до 500 Гц механические сопротивления обоих кузовов у места крепления заднего амортизатора силового агрегата меньше, чем в точках крепления передних амортизаторов.
Следовательно, под действием одной и той же силы уровни вибраций кузова у места крепления заднего амортизатора будут больше, чем в местах крепления передних амортизаторов. При этом для кузова № 2 разница сопротивлений кузова в местах крепления передних и заднего амортизаторов двигателя меньше, чем для кузова № 1.
Измерения виброакустической возбудимости кузовов № 1 и 2 показали, что наибольшие уровни шума в кузовах отмечаются при приложении силы у места крепления заднего (кривые 1) амортизатора силового агрегата (рис. 4, а). Частота-
Рис. 3. Модуль механического сопротивления кузова легкового автомобиля:
а — кузов № 1: С) — кузов № 2; / — около места крепления заднего амортизатора силового агрегата к кузову; 2 — в месте крепления переднего амортиза
тора силового агрегата к кузовуВологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
U S
SO
ВО
10
л (\А/И J J \ U1 и*
К
lB,dS
90
SOг\#> |*\ 1
70
' \ IVu 1 II 1 '*1III На
Л11 м/И
41 >!1
ВО1 1
Эксперименты показали, что необлицованные панели кузова имеют величину коэффициента потерь порядка 0,003—0,03 и резонансные частоты в диапазоне от низких (30—50 Гц) до самых высоких частот (1000 Гц и выше).
Облицовка панелей вибропоглощающими материалами повышает их коэффициент потерь г|, что приводит к снижению уровней вибраций панелей «а их резонансных частотах и, как следствие, к снижению виброакустической возбудимости кузова.
Эффект от применения вибропоглощающих материалов может быть оценен по формуле
20 50 100 200 500 1000 и,Гц 20 50 100 200 500 и>Д
а) 5)
Рис. 4. Виброакустическая возбудимость кузова легконого автомобиля
ми наибольшей виброакустической возбудимости кузова № 1 являются 65—75, 130, 280 Гц. При совпадении гармоник возбуждающих сил, возникающих при работе двигателя и карданной передачи, с частотами наибольшей виброакустической возбудимости кузова следует ожидать увеличения уровней шума в кузове автомобиля. Измерения шума, проведенные на автомобиле с кузовом № 1 в дорожных условиях, показали, что уровни внутреннего шума автомобиля резко возрастают при скоростях движения около 120 км/ч. При этом частоты наибольшей виброакустической возбудимости кузова 65—75 и 130 Гц совпадают с частотами, вызываемыми действием неуравновешенных сил первого порядка п/60, второго порядка и газовых сил (2п/60).
Для кузова № 2 наибольшие значения виброакустической возбудимости также отмечаются при приложении силы в месте крепления задней опоры силового агрегата к кузову (рис. 4, б). При этом разница в значениях виброакустических возбудимостей, измеренных в случае, приложения силы в места крепления передних амортизаторов силового агрегата, для кузова № 2 меньше, чем для кузова № 1 (кривые 2). Это объясняется описанными особенностями конструкции кузова № 2.
Измерения шума, проведенные на автомобиле с кузовом № 2, показали, что в спектре внутреннего шума автомобиля, измеренного при числах оборотов двигателя Л=3000 об/мин, наибольший уровень имела составляющая с частотой 85 Гц, совпадающая с одной из частот наибольшей виброакустической возбудимости кузова. Поочередное отключение опор силового агрегата от кузова показало (испытание проводилось при холостом ходе двигателя), что частота 85 Гц передается в кузов через заднюю опору. Когда с кузовом были связаны только передние опоры силового агрегата, наибольший уровень в спектре шума имела составляющая с частотой 100 Гц, соответствующей частоте рабочего процесса двигателя 2/г/60, и было отмечено также увеличение составляющей с частотой 200 Гц.
Внося конструктивные изменения в кузов автомобиля или меняя схему подвески силового агрегата, можно влиять на значения механических сопротивлений и виброакустической возбудимости кузова. При этом для обеспечения минимальных уровней внутреннего шума автомобилей необходимо иметь как можно меньшие значения виброакустических возбудимостей кузова, особенно в диапазоне частот до 200 Гц.
Уменьшения виброакустической возбудимости кузова автомобиля можно достигнуть также применением высокоэффективных вибропоглощающих материалов.
(9)
где V и L" — уровни вибраций панели соответственно до нанесения внбропоглощающего материала и после его нанесения;
11/> >Г — коэффициенты потерь панели соответственно до нанесения внбропоглощающего материала и после его нанесения.
В результате нанесения вибропоглощающего материала коэффициенты потерь панелей могут достигать 0,1 и выше, при этом вибрации панелей уменьшаются на 10 дБ и более.
Рис. 5. Виброакустическая возбудимость кузова № 2 легко
вого автомобиля
На рис. 5 приведены значения виброакустической возбудимости кузова без вибропоглощающих материалов (кривая 1) и кузова, облицованного вибропоглощающими материалами.
Кривая виброакустической возбудимости необлицованного кузова характеризуется наличием большого количества дискретных составляющих, связанных с резонансными частотами панелей. За счет применения вибропоглощающих материалов характер протекания кривой виброакустической возбудимости становится более сглаженным (рис. 5, кривая 2). Как следует из рис. 5, виброакустическая возбудимость кузова, измеренная при приложении силы в месте крепления задней опоры силового агрегата, существенно уменьшилэсь в результате нанесения вибропоглощающих материалов.
По характеру протекания кривой виброакустической возбудимости кузова можно судить об эффективности применения вибропоглощающих материалов для того или иного легкового автомобиля.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тольский В. Е. — «Автомобильная 1969, № 11.
2. Клюкин И. И., Колесников А. Е. Акустические измерения в судостроении, изд-во «Судостроение», 1966.
промышленность»,
УДК 629.113.011.5
Расчет пассажирского салона кузова легкового автомобиля на кручение
РАБОТА [1] посвящена изучению состава статически неоп-* ределимых сил кузова легкового автомобиля при кручении. Показано, что, если предварительно выполнен расчет основания и крыши, являющихся также статически неопределимыми конструкциями, кузов легкового автомобиля с тремя парами стоек по методу сил строительной механики име^т
Канд. техн. наук М. Б. Ш КОЛЬНИКОВ, А. А. КРЫЛОВ
Н А М И
15 групповых кососимметричных неизвестных. Оценим, нельзя ли уменьшить .количество лишних неизвестных, используя другие методы строительной механики, для чего рассмотрим построение расчета на базе смешанного метода строительной механики.
В соответствии с этим методом сделаем поперечные разре
3*
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
зы передних и задних стоек, выделив таким образом часть кузова, рассчитываемую по методу сил. Для расчета полученной статически неопределимой основной системы используем метод перемещений. Вначале построим геометрически изменяемую шарнирную систему, вводя пространственные шарниры в верхнем и нижнем концах средних стоек (рис. 1, а). Затем наложим связи, исключающие возможные неулругие перемещения, образовав таким образом часть кузова, рассчитываемую по методу перемещений. Учитывая симметрию конструкции и косую симметрию внешней нагрузки, целесообразно сгруппировать попарно наложенные связи, как показано на рис. 1, а. Связи 6 и 7 не влияют на деформации кузова, а только закрепляют его в пространстве. Остальные связи по методу перемещений строительной механики дают 8 лишних
Рис. 1. Основные системы кузова для расчета по смешанному методу
неизвестных. Так как в разрезах передних и задних стоек по методу сил обнаруживается 12 лишних неизвестных, то общее их количество по смешанному методу составит 20. В частном случае, когда справедлива гипотеза об отсутствии депланаций в местах перехода к багажному и капотному отделениям кузова, число лишних неизвестных по методу перемещений может быть уменьшено до 5 [2]. Однако если средняя стойка имеет перелом и переменное сечение по высоте, то по методу перемещений будут еще 6 лишних неизвестных (соответственно 26 или 23 неизвестных) и возникают трудности с расчетом элементов, содержащих переменные по длине сечения. В то же время, используя основную систему по методу сил [1], при любой конфигурации стоек число неизвестных равно 15, причем, когда средние стойки прямолинейны и вертикальны, величина
■ср [I] тождественно равна нулю, и ее
не надо вычислять.
Недостатком смешанного метода является то, что в силу теоремы о взаимности
перемещений и деформаций 5,-к = — гк
матрица канонических уравнений по смешанному методу несимметрична относительно главной диагонали. По методу сил 8тя матрица симметрична.
Несмотря на явные преимущества применимости метода сил для расчета кузова легкового автомобиля на кручение, смешанный метод дает более простые выражения для некоторых коэффициентов при неизвестных в канонических уравнениях.Можно убедиться, что эти упрощения полностью определяются членами, учитывающими депланации основания и крыши кузова. Поэтому если желательны упро
щения, получаемые от смешанного метода, целесообразно строить основную систему, показанную на рис. 1, б. В этой системе накладываются только бимоментные связи, закрепляющие депланацию сечения, но не препятствующие другим перемещениям. На рис. 1, б для большей ясности бимоментные связи наложены в концевых сечениях оболочек. Однако их более выгодно накладывать в сечениях, где к оболочкам примыкают средние стойки. Используя такую основную систему, получим только 2 дополнительных неизвестных по сравнению с методом сил в общем случае и одно дополнительное неизвестное, когда справедлива гипотеза об отсутствии депланаций концевых сечений основания. Основная система (рис. 1, б) не изменится, если средние стойки имеют перелом.
Расчеты с использованием основной системы по методу сил [1] и по смешанному методу (рис. 1, б) показали, что их трудоемкость практически одинакова. Поэтому для построения метода расчета было решено использовать метод сил.
Для построения метода расчета пассажирского салона кузова на кручение экспериментально исследовали приемлемость основных гипотез и допущений, принятых в работе [1].
Крышу и основание, вырезанные из кузова типа седан, исследовали, чтобы получить представление о правомерности основной системы расчета [1]. Для экспериментальных исследований кузов или его основные элементы (крыша и основание, под которым здесь донимается вся нижняя часть кузова, включая капотную часть, основание пассажирского салона и багажное отделение) закрепляли специальными опорами нэ стенде, создающем крутящие нагрузки, и подробно обследовали напряженное и деформированное состояния.
Рассмотрим некоторые результаты исследований элементов кузова. Крыша в основной системе рассматривается как тонкостенная двухконсольная балка-оболочка (рис. 2, а) открытого профиля (или открытого профиля с коробчатыми усилителями по продольным кромкам), постоянного по длине сечения, загруженная крутящими моментами и бимоментами, вызванными единичными значениями неизвестных обобщенных сил.
Для экспериментального исследования крышу автомобиля устанавливали на два специальных шарнира с ползунами в местах крепления средних стоек. К переднему концу крыши прикладывали крутящий момент, имитирующий обобщенные силы, передаваемые ей от передних стоек, и измеряли напряжения в поперечных сечениях /— VI крыши (рис. 2, а). Сравнение экспериментальных и теоретических значений напряжений (рис. 2, а) показывает их хорошую сходимость.
Все экспериментальные напряжения близки по характеру и величине теоретической эпюре, максимальное значение которой зависит от крутящего момента М и величины сектори- альной координаты.
Основание пассажирского салона, представленное в основной системе как тонкостенная балка-оболочка открытого профиля с коробчатыми усилителями по продольным кромкам и жесткими заделками по концам, имеет постоянное сечение и загружено единичными значениями неизвестных обобщенных сил. Бго устанавливали на закручивающем стенде, а для воспроизведения среднего шарнира, не препятствующего депланации, средние стойки крепили через шарниры скольжения на поперечных балках. По всей длине основания были на-
Рис. 2. Значения бимоментов и крутящих моментов для различных схем нагружения:
а — крыши без заделки; б — основания; в — крыши с заделкойВологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
клеены тензодатчики, показывающие напряжения при нагружении основания крутящим моментом.
Результаты сравнения теоретических эпюр нормальных напряжений с экспериментальными величинами приведены на рис. 2, б.
Для основания, кроме того, измеряли напряжения для случая нагружения двумя равными и противоположно направленными крутящими моментами, приложенными в вертикальных поперечных плоскостях, которые совпадают с плоскостями переднего и заднего моста. Такое нагружение имитирует внешнюю крутящую нагрузку, приложенную к основанию в основной системе.
Анализ различных случаев нагружения крыши и основания показал, что большинство экспериментальных величин напряжений удовлетворительно накладывается на теоретические эпюры. Это дает основание говорить о правильности выбора ряда гипотез и допущений, изложенных в работе [1], т. с. рассмотрение крыши и основания как балки-оболочки, допущение о жесткой заделке концов основания в сечениях, где оно сопрягается с капотной частью и багажным отделением, и применение формул для случая изгибно-крутильной характеристики пассажирского салона, равной нулю.
Представляется необходимым более подробно остановиться на вычислении перемещений для консольных стержней-оболочек, которые являются расчетными схемами в основной системе для основания и крыши.
Рассмотрим консольные стержни оболочек двух видов — со свободно депланирующими концами (рис. 2, а) и одним концом, жестко заделанным против депланаций (рис. 2, о). Для стержня-оболочки первого вида используем метод начальных параметров и получим следующие выражения бимомента и сенвенановского крутящего момента:
М sh k (/ — l t) sh к г
к sh к/
Мsh (z — /о;
2 > / ,
мк р = м — м (I — /О ch к (/ — /Ось к г
/ ch к /+
+ | М ch к (z — l t) — М.г>1\
(1)
(2)
При £->0 сенвенановский крутящий момент М„р не стремится к нулю, а имеет предел:
MKV = M (3)
женни к =
в^зшюЦЯ*252000 B=2780Uu-
В данном случае при &->-0 и Мкр->0.Таким образом, для крыши и основания по-разному следует
вычислять перемещения, когда для основания допустима гипотеза о жесткой заделке против депланаций сечений в месте перехода пассажирского отделения в багажное и капотную часть (это допущение достаточно хорошо, как указывалось выше, подтверждается экспериментами).
Для крыши перемещение определяется по двучленной формуле
-S-Мкр i Л1|кр.к
GJd+
B jB K
EJw(6)
Для основания удерживается только второй член. Так как при /е->0, эпюры бимоментов и крутящих моментов прямолинейны, то допустимо нахождение Д1К методом перемножения эпюр. При малом значении k этот прием дает практически те же результаты, что и точные формулы в работе [3].
Учет сенвенановских крутящих моментов снимает ограничения основной системы. Если не разрезаны средние стойки, то крыша будет испытывать и чистое, и стесненное кручение, если передние или задние, то эпюры бимоментов крыши в основной системе будут нулевыми, но останутся эпюры моментов чистого кручения, несмотря на то, что для нее принято k=0. В данном случае для крыши перемещения вычисляются по формуле (6) с удержанием только первого члена.
Гаким образом, кроме эпюр бимоментов в основной системе, для крыши необходимо строить еще эпюры сенвенановских крутящих моментов, которые имеют вид прямоугольников. Тогда общий вид канонических уравнений метода сил для раскрытия статической неопределимости кузова примет вид
Nn Bj j + Хп 6j (2 + • • • 4- Л1| + Д^ р — 0;
Nn ^2,1 + Хп в2)2 + • • • + Щ 82,15 + Дг>р = 0;
^15,1 + Х п 5i5 2 + • • • + Щ ®15,15 + ^15, р = ®>
(7)
Это объясняется тем, что для стержней-оболочек величина k стремится к нулю не из-за абсолютной малости GJа в выра-
системе по вычисленное ..., 15 k=\,
а из-за его малости по сравнению с
Мх/к1ср
EJм, т. е. если использовать малость k для упрощения расчетных формул, то при этом вовсе не обязательно, чтобы GJd = 0 и, следовательно, сенвенановские крутящие моменты чистого кручения равнялись нулю.
всег-
прене-
имею-
где Ai, р — перемещения от внешней нагрузки;5,-, к — единичное перемещение в основной
направлению i-й силы от fe-й силы, с учетом изложенного выше ( i= l,..., 15).
Как указывалось выше, групповое неизвестное
да равно нулю, а неизвестными К И Щ можно
бречь, исходя из вида экспериментальных эпюр стоек, щих близкие к нулю ординаты посередине высоты. Далее на найденные из системы (7) групповые неизвестные умножаем соответствующие единичные эпюры. Суммируя полученные эпюры между собой и групповой эпюрой, находим полную эпюру значений бимоментов и моментов (рис. 3).
Далее вычисляем напряжения. Для стоек напряжения получаются как сумма напряжений от изгиба стоек в двух плоскостях, для крыши и основания — как сумма секториальных напряжений и напряжений от изгиба в горизонтальной плоскости.
На рис. 4—6 сравниваются теоретические (штриховые линии) и экспериментальные (сплошные линии) значения на-
6=307000
Рис. 3. Суммарная эпюра бимоментов и изгибающих моментов
Для стержня-оболочки второго вида получим следующие выражения бимомента и крутящего момента при чистом кручении:
М sh к г
ch к I
Мsh к (г — Л);
z>lt
AfKp = М — М + |М ch к (г — I J — M.ch к I г>1\
(4)
(5)
Рис. 4. Сравнение теоретических и экспериментальных значений напряжений по передней стойке автомобиля
при кручении 21
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
г.
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
О 2др УЮт/сп*
Рис. 5. Сравнение теоретических и экспериментальных значений напряжений по средней стойке автомобиля
при кручении
Рис. 6. Сравнение теоретических и экспериментальных значений напряжений по задней стойке автомобиля при
кручении
пряжений на передней, средней и задней стойках исследуемого автомобиля (/—IV — группы датчиков).
Хотя для кузова типа седан со средней стойкой посередине пассажирского салона матрицы системы различны в случае, когда для крыши учитываются только бимоменты и крутящие моменты, однако окончательные эпюры моментов и бимоментов кузова оказываются одинаковыми.
Полученные эпюры бимоментов и моментов кузова легкового автомобиля, вызванные кручением, позволяют представить напряженное состояние основных несущих элементов (рис. 3).
Крыша и основание нагружены преимущественно бимомен- тами, в соответствии с эпюрой которых максимальные напря- жения наблюдаются у основания пассажирского салона в концевых сечениях и у крыши в местах сопряжения со стойками. Стойки нагружены изгибающим и моментами в двух плоскостях и крутящими моментами, причем максимальные значения нормальных напряжений будут на концах стоек. В связи с изгибом стоек оконные и дверные проемы испытывают деформации сдвига в своей плоскости, причем передний и задний оконные проемы, дверные проемы левой и правой боковины имеют деформации сдвига разного знака. Чтобы не затенять общую эпюру, крутящие моменты стоек на рис. 3 не показаны. Они постоянны по длине передних, средних и задних стоек и равны соответственно 89, 32 и 260 кгс-см.
Интересно сравнить эпюры изгибающих моментов стоек кузова при его кручении и изгибе [4]. Характерно, что эпюры изгибающих моментов в плоскости боковин каждой из стоек в отдельности при изгибе и при кручении кузова подобны по форме, однако направления эпюр разные: при изгибе эпюры
левой и правой боковин симметричны относительно вертикальной продольной плоскости, а при кручении кососимметричны, т. е. эпюры левой и правой боковин равны по величине, но обратны по знаку. Эпюры передних и задних стоек одной, например левой, боковины при изгибе направлены в разные стороны, а при кручении — в одну сторону. При изгибе кузова с 'боковинами, параллельными вертикальной продольной плоскости, стойки деформируются только в плоскости боковин, а при крученин — еще и в поперечной плоскости.
Сравнительный анализ работы стоек кузова при его изгибе и кручении дает основание считать, что размеры сечений стоек, выбранные из условий работы кузова на кручение, автоматически удовлетворяют условиям работы кузова при изгибе. Однако это заключение не всегда справедливо относительно крыши и основания, так как при кручении они испытывают преимущественно напряжения от стесненного кручения, вызванного бимоментами, а при изгибе кузова — напряжения от изгиба в вертикальной плоскости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Школьников М. Б. — «Автомобильная промышленность»,1971, № 7.
2. Багров Г. М. — «Автомобильная промышленность», 1972, № 9.
3. Бычков Д. В. Расчет балочных и рамных систем из тонкостенных элементов. М., Стройнздат, 1948.
4. Багров Г. М., Школьников М. Б. — «Автомобильная промышленность», 1970, № 5.
УДК 629.113.012.523
Исследование эксплуатационных качеств легкового автомобиляс шинами низкого профиля
УСТОЙЧИВОСТЬ, управляемость и тормозные качества автомобиля во многом зависят от сцепления шин с дорож
ным покрытием. Непрерывное изменение формы профиля шины (уменьшение высоты и увеличение ширины ее профиля) — одна из основных тенденций развития конструкции легковых шин [1].
Определялось влияние шин 6,45— 13 модели А (эталонные) и 6,95—13 модели Б (табл. 1) с различным отношением высоты к ширине профиля на важнейшие с точки зрения «безопасности движения эксплуатационные характеристики автомобиля «Москвич-412»: сцепные и тормозные качества, устойчивость и управляемость. Для получения более полной оценки их влияния проведены также испытания на топливную экономичность и скоростные качества автомобиля.
Шины обеих моделей имеют диагональную конструкцию каркаса и примерно одинаковый дорожный рисунок протектора. Внутреннее давление в них принято 1,7 кгс/см2 при максимальной нагрузке на шину 345 кгс.
Из табл. 1 видно, что у шин модели Б по сравнению с эта-
Канд. техн. наук И. В. БАЛАБИН, А. А. ЛОГУНОВ, В. В. ПРОКОПОВ
А вто п о л и го н Н А М И
Т а б л и ц а 1
Шины
Показатели МодельА
МодельБ
Наружный диаметр в мм.......................................... 614 609Статический радиус в мм ...................................... 286,5 285Глубина рисунка протектора в мм ......................... 6 6Ширина профиля В в м м ....................................... 163,5 180Высота профиля Н в м м ....................................... 142 139,5Отношение Н \ В ........................................................ 0,87 0,78Ширина беговой дорожки в мм............................Площадь пятна контакта в смг:
120 130
166 194по выступам ........................................................ 105 120
Коэффициент насыщенностн рисунка протектора Удельное давление в см;:
0,63 0,62
по общей площади.............................................. 2.1 1,8по площади выступов...................................... 3,3
7,152,9
Вес покрышки в кг ................................................. 6,8
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
лонными на 10% увеличена ширина профиля, на 8,3% ширина беговой дорожки, на 16,8% общая площадь пяша контакта при мало изменившихся статическом радиусе, высоте профиля и коэффициенте насыщенности рисунка (уменьшение соответственно на 0,6; 1,8 и 1,6%).
Испытания проводились на сухом чистом асфальтобетонном покрытии, плотно укатанном снеге и чистом льду.
Чтобы повысить точность эксперимента, шины перед испытаниями прогревали в течение 1 ч путем безостановочного движения автомобиля со скоростью 90—100 км/ч [2]. Так как коэффициент сцепления на заснеженной и ледяной дорогах в значительной степени зависит от температуры окружающего воздуха, то все испытания проводили примерно в одно время дня.
Методы исследования влияния шин на эксплуатационные качества автомобиля в зимнее время являются сравнительными, поэтому результаты испытаний проводятся в процентном выражении (для эталонных шин на всех дорожных покрытиях принят индекс 100).
При определении тормозных качеств за оценочный параметр приняли тормозной путь автомобиля, который измерялся -прибором путь—время—скорость с пятым колесом фирмы Пайселер. Импульсные датчики фиксировали блокировку колес при торможении. Во время эксперимента отмечался также угол отклонения продольной оси автомобиля от прямолинейной траектории торможения (угол заноса).
Испытания на сухом асфальтобетонном покрытии проводились to скоростей 50 и 80 км/ч, а на снежной и ледяной дороге — с 30 и 40 км/ч (табл. 2).
Таблица 2
Шины
Сухое асфальтобетонное покрытие
Плотно укатанный снег
Чистый лед
50 км/ч 80 км/ч 30 км/ч 40 км/ч 30 км/ч 40 км/ч
Модель А .....................Модель Б .....................
10086,5
10087,0
10085,0
10081,6
10084,4
10085,6
При торможении на сухом асфальтобетонном покрытии со скоростей 50 и 80 км/ч тормозной путь автомобиля на шинах модели Б ’меньше на 13,5 и 13%, чем на эталонных шинах.
На дорогах с низким коэффициентом сцепления тормозные пути автомобиля на шинах модели Б при торможении со скоростей 30 и 40 км/ч на 15— 16,7% меньше, чем на шинах модели Л.
Торможения с более высоких начальных скоростей не дают стабильных результатов и поэтому в качестве зачетных не принимались.
Углы поворота автомобиля на шинах модели А при заносе в результате торможения на льду и на снегу достигали 45— 60°, в то время как у автомобиля на шинах модели Б они не превышали 30°. Это важное обстоятельство характеризует устойчивость автомобиля при торможении.
Таким образом, при использовании шин 6,95—13 уменьшается тормозной путь и повышается устойчивость автомобиля при торможении в различных дорожных условиях по сравнению с шинами 6,45—13.
Управляемость и устойчивость автомобиля «Москвич-412* определяли при объезде неожиданно появившегося на дороге препятствия (маневр «перестановка») [3], движении по синусоидальной траектории («змейка»); движении по криволинейной траектории.
Испытания первого вида проводили на сухом асфальтобетонном покрытии, а остальные — на льду. При всех испытаниях помимо показаний приборов принималась во внимание субъективная оценка водителем-испытателем устойчивости и управляемости автомобиля на различных шинах.
Выполняя первый маневр, водитель должен был осуществить перестановку автомобиля из ряда в ряд в минимально возможное время на скорости, близкой к максимальной. Эта скорость принята равной 100 км/ч. Основными оценочными параметрами являлись время «переставки» (в с), характеризующее всю систему автомобиль—водитель—дорога, и количество оборотов рулевого колеса, характеризующее работу водителя в данной системе.
При этом виде испытаний шины .модели Б имеют явное преимущество: при практически одинаковом управляющем воздействии со стороны водителя (число оборотов руля при
движении автомобиля на этих шинах больше на 2,5% по сравнению с показателем шин модели А) время выполнения маневра на 20% меньше, чем на эталонных шинах.
Движение по синусоиде («змейка») задавалось водителю восьмью вешками, установленными по прямой линии на расстоянии 15 м друг от друга. Автомобиль проходил «змейку» на максимально возможной скорости. Во время заезда скорость поддерживалась по возможности постоянной. За оценочный параметр в данном виде испытаний было принято время прохождения автомобилем участка между третьей и шестой вешками, измеряемое секундомером.
Лучшие результаты получены также при движении автомобиля на шинах модели Б: время выполнения маневра было на 6% меньше, чем у автомобиля на эталонных шинах.
Испытания третьего вида проводились на замкнутой испытательной трассе, представляющей собой несколько криволинейных участков различного радиуса, соединенных одним прямолинейным участком. Траектория выкладывалась вешками, ширина коридора между ними составляла 2,5 м. Автомобиль проходил испытательный участок на максимально возможной скорости, заезд считался зачетным, если автомобиль не сбивал ни одной вешки. Оценочным критерием являлось время прохождения траектории, измеряемое секундомером.
При этом виде испытаний лучшими оказались шины модели Б: время прохождения кривой было на 14,7% меньше, чем на шинах •модели А.
Анализируя результаты всех испытаний, можно заключить, что опытные шины 6,95— 13 улучшают управляемость и устойчивость автомобиля «Москвич-412» в различных дорожных условиях по сравнению с шинами 6,45—13.
Субъективная оценка водителем устойчивости и управляемости автомобиля на различных шинах также подтвердила этот вывод.
Сцепные качества шин испытывались в режиме полного скольжения на всех трех видах дорог. Автомобиль с заблокированными колесами буксировался динамометрическим тягачом со скоростью 3—5 км/ч. За оценочный критерий сцепных <- качеств шин в продольном направлении была принята сила тяги на крюке, которая определялась с помощью электрического динамографа с записью на осциллографе [4].
Результаты испытаний показали, что сцепные качества шин модели Б на всех рассматриваемых дорогах выше, чем на шинах модели А. Так, сила тяги на крюке при буксировании автомобиля на шинах Б оказалась выше .на 11 % на сухом асфальтобетонном покрытии, на 13% на снегу и на 13,5% на льду по сравнению с автомобилем на эталонных шинах.
Влияние шин на скоростные качества и топливную экономичность автомобиля определяли при специальных заездах на динамометрической дороге автополигона. Результаты дают основание для вывода, что шины моделей А и Б обеспечивают автомобилю «Москвпч-412» практически одинаковые топливную экономичность и скоростные качества, так как заметная разница в этих параметрах у автомобиля, оборудованного различными шинами, в процессе испытаний не обнаружена.
Результаты проведенной работы показывают, что ,по сравнению с шинами 6,45— 13, имеющими отношение высоты профиля к его ширине 0,87, низкопрофильные шины 6,95— 13 с отношением 0,78 обеспечивают автомобилю «Москвич-412» лучшие тормозные и сцепные качества, устойчивость и управляемость, при практически одинаковом уровне скоростных качеств и топливной экономичности автомобиля.
Улучшение устойчивости и управляемости, а также тормозных качеств, являющихся элементами активной безопасности конструкции автомобиля, оборудованного низкопрофильными шинами, достигается повышением сцепных качеств за счет увеличения площади контакта шины с дорогой и сопротивления шины боковому уводу за счет увеличенной ширины профиля. Преимущества шин обнаруживаются не только на сухой, но и на заснеженной и ледяной дорогах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Крушевский Б. В. — «Каучук и резина», 1971, № 3.2. Бидерман В. Л. и др. Автомобильные шины. Госхимиз-
дат, 1963.3. Автомобили. Оценочные параметры управляемости. Ме
тоды определения. ОН 025-319—68.4. Балабин И. В., Логунов А. А. В сб. «Автомобилестрое
ние», НИИНавтоиром, 1970, Л"» 4.
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
оби
льн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
УДК 629.113.012.83
Исследование тепловых потерь энергии в пневмогидравлических рессорах
А. М. ПЕТРЕНКО
D РАБОТАХ [1—3] отмечается влияние потерь энергии,0 обусловленных теплообменом на рабочий процесс в .пневмогидравлических рессорах. Рассмотрим теоретически влияние теплообмена на характеристику упругости пневморессоры при сжатии или расширении газа в замкнутом объеме. Допустим, что внутренние необратимые потери равны нулю, трение в уплотнениях и перетекание жидкости отсутствует, а показатель процесса на ходе сжатия или отбоя постоянный. Количество выделяемого в результате теплопередачи тепла выражается известным уравнением теплообмена [1]
dq = K-tH (Гокр — T)dt, (1)
где Лт — обобщенный коэффициент теплопередачи отгаза к окружающей среде в ккал/м2-ч-град;
Я — площадь теплообмена в м2;Токр и Т — температура окружающей среды и температура
газа.С учетом уравнения (1) первый закон термодинамики для
1 кг газа имеет вид
С у dT + Apd V = КуН(7окр — Т) dtс, (2)
где t0 — время, в течение которого происходит сжатие илиотбой пневморессоры;
Су — теплоемкость газа при постоянном объеме.При Т — Tonp- -dT уравнение (2) преобразуется:
1 +k — \
1 + ^ Л е
dV dp
+ У = (3)
T(t) = т,окр
К, Н
1 — еС у
toн
Су(6)
где Тк — температура газа в конечной стадии процесса.Уравнение (6) является основным, определяющим измене
ние параметров состояния газа в конечных точках процесса за счет теплообмена с окружающей средой.
Изменение давления газа в конечной стадии процесса (соответственно усилия рессоры) имеет вид
* , н
24 P{t)=Po 6 \1 — е
*гт яС у
+ Рк*С у
to
(7)
[.кг И
где г =
+ е ( е”-1—1).
— степень сжатия;
(7)P (t)= P o *
Ур
УКРо, Рк, Vo, Ук — давление и объем газа в начале и конце
процесса.Уравнения (4), (6) и (7) позволяют проследить за изме
нением характера потерь по перемещению S поршня в долях от полного хода Sn. л
На рис. 1 показано изменение ординаты потерь, вычисленной по уравнению
Ар =Рк-
Ро
Ь .-С у
(8)
где р — текущее значение давления;п — показатель процесса, представленный выражени
ем (4).
где k — показатель адиабаты.Выражение (3) является известным уравнением политроп-
ного процесса р V n = const, где показатель политропы
k — \
И = 1 + ¥ 7Г ~ (4)
Используя выражение (4) для оценки характера процесса теплообмена, можно применить сравнительно простые зависимости [2] для расчета колебаний системы при периодическом и случайном нагружении пневморессоры. Сжатие или отбой рессоры под действием возмущающей силы происходит в конечный промежуток времени. Следовательно, независимо ог характера изменения состояния газа в рабочем процессе системы имеется переходная стадия, в которой скорость и перемещение поршня пневморессоры равны нулю. Можно предположить, что определенное количество тепла будет выделяться (или подводиться) при переходе от сжатия к расширению газа (или наоборот). Это предположение подтверждается тем, что в крайних точках процесса наблюдается наибольшая разность температур газа и окружающей среды. Во время перехода от сжатия к расширению газа процесс теплообмена происходит при постоянном объеме. Следовательно, первый закон термодинамики для 1 кг газа при изохорном процессе будет
— С у dT — K jH (7окр (5)
где t0 — время, в течение которого происходит переход от сжатия к расширению.
Разделив переменные в этом уравнении и проведя интегрирование, после несложных преобразований получим
Рис. 1. Зависимость потерь, обусловленных теплообменом, от степени сжатия и показа
теля политропы
Время Atc сжатия или отбоя связано со временем переходного процесса зависимостью Atc=St0; Н = const.
Расчеты показывают, что потери, обусловленные теплообменом в пневморессоре, возрастают при ее деформации и соответственно при увеличении степени сжатия и уменьшаются при росте показателя процесса сжатия. Суммарные потери, представленные разностью работ сжатия и расширения газа, при условии, что сжатие и расширение происходят с разными показателями, можно выразить какВологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
540 Рис. 2. Пневмогидравли* ческая рессора:
1 — поршень; 2 — цилиндр; 3 — крышка; 4 — вкладыш;
5 — диафрагма
Для колец
Я дк = / (0 ,2 ч- 0,25)рт. X
XD2— D i
для манжеты 7мЩ = / я Dhp ,
где f — коэффициент трения;
— . WIcjk l- lpW(t)
Ро V0
X
„л-1— 1
п — 1 (п'— 1)( е"'-1)
н
X
1 + еcv ( г " " 1- ! ) . (9)
где‘И1сж; И 1 р — работа при сжатии и расширении газа.В случае равенства показателей процесса сжатия и расши
рения уравнения (9) примет вид
/ К „н_ to
W (t) = ' vcv
(Я — 1) e‘ti—1(10)
p — давление уплотняемой среды в кгс/см2;
D — диаметр цилиндра в см;
DK — диаметр канавки для кольца в см;
h — высота уплотняющей поверхности манжеты в см.
Поскольку коэффициент трения зависит от изменения давления, температуры, скорости относительного перемещения и качества поверхности трущихся тел, для расчета целесообразно выбирать значение } в пределах 0,05—0,1 при чистоте обработки поверхности не менее V 9. Большие значения f следует выбирать при относительных скоростях не более 0,01 м/с и твердости резины до 80 единиц по Шору. Рост сил трения при
При анализе уравнения (9) видно, что потери, обусловленные теплообменом, возрастают с ростом показателя процесса расширения и уменьшаются с ростом показателя процесса сжатия. При этом рост потерь при возрастании показателя процесса расширения более интенсивен, чем уменьшение потерь при возрастании показателя процесса сжатия. Следует обратить внимание на время переходного процесса, определяющее интенсивный рост потерь в конечных стадиях процесса. Наличие ® основном низкочастотных процессов колебаний автомобиля при движении по разбитым дорогам [4] позволяет предположить, что теплообмен в пневморессоре может влиять на работу подвески, особенно с большим динамическим ходом. Проведенный по уравнению (9) расчет тепловых потерь для различных конструктивных вариантов телескопических с одной ступенью давления пневморессор показывает, что наибольшая величина относительных потерь при р0< 30 кгс/см2, е<1,5; пФп' и Atc = 5t0 не превышает 0,005. Таким образом, можно предположить незначительное влияние теплообмена на работу пневморессор с небольшим начальным давлением газа и степенями сжатия даже при относительно больших ходах перемещения поршня (предполагается отсутствие контакта газа и жидкости).
Для проверки теоретических положений проведены экспериментальные исследования на простейшем пневмогидравличе- ском упругом элементе (рис. 2) при наличии и отсутствии контакта рабочего таза с жидкостью. Определялись силы трения в уплотнительном узле поршневой группы, внутренние потери при гармоническом возмущении, относительные коэффициенты затухания при свободных колебаниях подрессоренной массы, нагружающей рессору.
Силы трения в уплотнительном узле определялись, используя как обычный цилиндр и поршень, так и специальный поршень. Применение специального поршня позволило определить зависимость силы трения от изменения давления и различной комбинации уплотнений (рис. 3) . Трение в направляющих поршня без уплотнений при наличии тонкого слоя смазки составляет величину не более 10 кгс при наклонах цилиндра и имитациях перекоса поршня. Для колец круглого сечения составляющая сухого трения прямо пропорциональная числу колец (рис. 3, точки отмечены треугольником), причем для двух колец она удваивается, для трех утраивается и т. д. При увеличении давления от 20 до 150 кгс/см2 наблюдается незначительный рост силы трения для колец круглого сечения (изменение в пределах 5%), а для манжетных уплотнений — пропорционально изменению давления. Таким образом, суммарные потери на трение в уплотнениях /7у=Я0+ Л д (Я0 — потери на трение за счет натяга или предварительного контактного давления Я д за счет изменения давления -уплотняемой среды).
Рис. 3. Зависимость силы трения от давления и различной комбинации уплотнений:
1 — две манжеты Л и М; 2 — манжета Л и кольцо К; 3 — манжета М и кольцо К; 4 — два кольца К: 5 — кольцо К; I — одно кольцо; I I — два кольца; I I I —
три кольца
увеличении давления происходит и за счет изменения характера 'процесса при динамическом нагружении. В этом случае выражение для потерь примет вид
Пд = / я Dhp0 (П) 25
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ость
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
а превышение потерь за счет трения при динамическом нагружении над статическим при /=const равно
Силы неупругого сопротивления в пневморессоре при гармоническом возмущении определялись на стенде. Испытания проводились за счет использования замкнутого потока упругих сил двух одновременно испытываемых упругих элементов при задании колебаний всей системе с помощью кривошипно-шатунного механизма [5]. Исследовались пневморессоры со степенями сжатия от 1,5 до 3,4, изменявшимися установкой вкладыша в газовую полость рессоры, при различных начальных давлениях от 25 до 55 кгс/см2. Амплитуда колебаний поршня выдерживалась постоянной ±0,3 Sn при частоте нагружения от0,7 до 6,1 Гц. Силы неупругаго сопротивления определялись по замкнутой петле как по.туразность сил, возникающих в про-
£-100% ____________ .
La
/ fГ '" 7Г У
/I х? l i f а
f t ? Г р /J / У
У / / ауГ / , *
О 0,5
Рис. 4. Зависимость сил неупругого сопротивления ПГУЭ от характера нагружения и степени сжатия:
I, 2, 3 — динамическое нагружение с частотой 0,76 Гц при е — 3,4; 1,9; 1,55 соответственно; сплошная линия — ПГР с разделением полостей газа и жидкости, штриховая линия — ПГР без разделения полостей; Г, 2', Зр — статическое нагружение; П — половина ординаты потерь в кгс; Si и Sn — текущее положение и максимальный ход поршня в см
цессе сжатия и расширения газа при одинаковом прогибе рессоры. Разность сил неупругого сопротивления, полученных в результате динамического нагружения гармонической силой и статического нагружения с учетом выражения (12) характеризует потери, обусловленные теплообменом. Исследования, проведенные при различных начальных давлениях газа в пневморессоре, показали, что при начальном давлении 25 кгс/см2 и степенях сжатия до 3 тепловые потери в зоне, наибольших перемещений поршня составляют не более 10% от сил трения, т. е. практически не влияют на работу рессоры. При начальных давлениях больше 35 кгс/см2 влияние теплообмена более существенно. При динамическом нагружении средняя величина неупругаго сопротивления возрастает. Увеличение степени сжатия вызывает рост внутренних потерь, при этом неупругое сопротивление в случае разделения полостей газа и жидкости в 1,35—1,4 раза больше в зоне сжатия, чем без разделения полостей. Результаты экспериментов аналогичны с теоретическими зависимостями (рис. 1) и показывают близкое совпадение кривых с условным показателем процесса, вычисленным по средней линии характеристики. Экспериментами (рис. 4) подтверждено теоретическое обоснование величины потерь з
результате теплообмена в конечных точках процесса: соответственно для пневморессор с разделением полостей газа жидкости и без разделения внутренние потери уменьшаются п1,2— 1,4 раза при увеличении частоты колебаний поршня от0,7 до 6,1 Гц. При этом на частотах больше 3 Гц прекращается уменьшение внутренних потерь и процесс стабилизируется, т. е. для реальных систем, колебания которых происходят на частотах больше 3 Гц, потери будут обусловлены только трением в узлах уплотнения. Контакт газа с жидкостью при условии растворения части газа в ней ускоряет теплообмен, влияние которого сказывается на изменении показателя процесса и соответственно на степени превышения температуры в конечной точке над окружающей средой.
Относительные коэффициенты затухания при свободных колебаниях определялись при подтягивании груза (сжатие пневморессор) и мгновенном снятии нагрузки. Чтобы уменьшить влияние трения на результаты испытаний, опорную часть нагружающей рессору балки устанавливали на подшипниках качения. Относительный коэффициент затухания 1|) вычисляли как натуральный логарифм отношения амплитуд затухающих колебаний, отстоящих друг от друга на величину периода т как со стороны зоны сжатия, так и со стороны зоны отбоя.
Результаты испытаний пневморессор с начальным давлением 45 кгс/см2 представлены в таблице. Значения л|) даны для
Степень
сжат
ия
«
Зона сжатия пневморес
соры А
Зона отбоя пневморес
соры Б
Зона сжатия пневморес
соры А
Зона отбоя пневморес
соры Б Статический
прогибрессоры
Ф X Ф X Ф х Ф т
1,55
0,14 0,87 0,110 0,89 0,10 0,9 0,076 0,9 0,35 Sn
0,18 0,85 0,14 0,9 0,15 0,86 0,13 0,9 0,5 Sn
0,4 0,80 0,22 0,85 0,3 0,86 0,175 0,88 0,65 Sa
1,9
0,049 0,73 0,045 0,74 0,052 0,75 0,05 0,75 0,3 s „
0,062 0,74 0,06 0,75 0,055 0,75 0,052 0,75 0,5 S„
0,125 0,70 0,115 0,74 0,125 0,75 0,082 0,76 0,65 Sn
3,4
Птельн
0,055 0,66 0,053 0,66 0,049 0,67 0,01 0,67 °,3 s n
0,048 0,67 0,041 0,67 0,046 0,67 0,04 0,67 °,5
0,002 | 0,65 j 0,06 | 0,66 | 0,055 | 0,67 | 0,05 | 0,68 | 0,65
р и м е ч а н и е. А — пневмогидравлическая рессора с раздели- он диафрагмой; Б — пневморессора без диафрагмы.
первого периода т свободных колебаний системы относительно статического положения рессоры, которое выбиралось для трех значений нагрузки: номинальной Р (прогиб 0,5 SD), перегрузки 1ДР и недогрузки 0,6 Р.
Анализ результатов испытаний показывает преобладающее влияние сил неупругого сопротивления при увеличении статической нагрузки для б < 2 и уменьшении амплитуды колебаний, что обуславливается ростом составляющей сухого трения в сопряженных деталях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Галащин В. А. — «Автомобильная промышленность», 1965, № 11.
2. Певзнер Я. М., Горелик А. М. Пневматические и гидропневматические подвески. Машгиз, 1963.
3. Фандеев Я. J1. — «Известия высших учебных заведений. Машиностроение», 1969, № 18.
4. Мельников А. А. — «Труды Горьковского политехнического института», 1971, № 16.
5. Петренко А. М., Гуров М. М. — «Автомобильная промышленность», 1971, № 10.
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
УДК 629.113.011.4
Испытание легковых автомобилей на ударКанд. техн. наук А. В. АРУТЮ НЯН, д-р техн. наук В. А. ИЛАРИОНОВ
Московский автомобильно-дорожный институт
ГЯ СПЫТАНИЯ проводились на специально оборудованном- * * полигоне. На схеме (рис. 1) показано следуадщеё^обору- дование.
Полоса 1 разгона тягача — горизонтальная площадка длиной 280 и шириной Ю м е ровным асфальтобетонным покрытием хорошего качества. Неподвижное препятствие 2, расположенное в начале полосы разгона, представляет собой массивный железобетонный параллелепипед. Основанием препятствия служит металлический каркас, залитый бетоном марки 600. Общие размеры каркаса 1,7Х0,8ХЗ,5 м. С учетом поверхностной бетонной обмазки толщиной 2,5—3 см общий объем препятствия составляет примерно 5 м3, а вес -- около 15 т. Для большей устойчивости вертикальные концы каркаса заглублены в землю на 50 см. Торцовая поверхность препятствия перпендикулярна продольной оси полосы разгона. Жесткий упор 3 представляет собой сварную конструкцию из двух стальных плит, скрепленных двумя швеллерами, и рельса, приваренного к верхней плите. Направляющие рельсы 4, уложенные рядом с полосой разгона но ширине колеи испытываемого автомобиля, кончаются на расстоянии 5 м от препятствия. Направляющие блоки 5 установлены на задней стенке препятствия. Через них протянут тяговый трос 6, один конец которого закреплен па задней части автомобиля-тягача 7, а второй связан с испытываемым автомобилем 8. Мерительные рейки 9 длиной 4 м уложены параллельно полосе разгона. На кузов автомобиля нанесены краской мерительные ромбики. Фиксация положения ромбик:ж но отношению к мерительной рейке в каждый момент испытания дает возможность анализировать процесс удара.
Испытывались три легковых автомобиля «Волга» ГАЗ-21. В качестве тягача был выбран автомобиль 3IIJI-130.
К началу эксперимента испытываемый автомобиль находился в начале полигона, а автомобиль-тягач 7 — у препятствия. По сигналу испытателя автомобиль-тягач трогается с места и в возможно короткий срок набирает максимальную скорость. Испытываемый автомобиль буксируется в направлении препятствия. На расстоянии 8 м от стенки срабатывает автоматический замок тросодержателя (рис. 2), трос отцепляется, а автомобиль но инерции продолжает движение до удара о препятствие. В этот же момент начинает действовать фиксирующая аппаратура.
Принятый способ разгона позволил проводить испытания при неработающем двигателе и без бензина в системе питания. Это обеспечило необходимую противопожарную безопасность.
Датчики ускорений размещались как на испытываемых автомобилях, так и в теле манекена. Усилители и блоки питания, а также осциллограф Н-700 находились в автомобиле-лаборатории 10 (рис. 1).
Процесс столкновения фиксировался на кинопленке тремя скоростными кинокамерами 11 типа СКС-1М и одной обычной 16-миллиметровой кинокамерой. Кинокамеры имели устройства для записи на пленку хронометрированного сигнала времени с частотой 100 Гц и включались за 2 с до момента удара.
Рис. 1. Общий вид полигона для испытаний автомобиляна удар
'Для регистрации измеряемых параметров использовался шлейфовый осциллограф Н-700.
Методика исследований предусматривала три вида испытаний: центральный прямой, нецентральный прямой и нецентральный косой удары.
При ударе первого вида нормаль к поверхности соударяющихся тел в точке их соприкосновения проходит через центр масс автомобиля, а скорость центра масс направлена по этой нормали. Для воспроизведения прямого центрального удара передний бампер был поднят на высоту центра масс и закреплен. При ударе второго вида центр масс автомобиля расположен выше точки удара. При косом центральном ударе центр t- масс смещен от точки удара не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении.
Перед испытанием у всех автомобилей были определены габаритные размеры, база, колея, высота центра масс, распределение веса по осям, моменты инерции относительно вертикальной и поперечной осей.
Для определения кинематических параметров автомобиля (перемещения, скорости и ускорения центра тяжести), а также деформации отдельных его частей в процессе удара был проведен анализ скоростной киносъемки.
В целях более точного измерения расстояний был использован большой инструментальный микроскоп УБМ-1, который, не искажая изображения, дает возможность увеличить картину на кадре до желаемых размеров. Перемещения автомобиля для начальной и конечной стадии удара отсчитывались через5 кадров (0,00625 с), для остальных стадий — через 10 кадров (0,0125 с).
Полученные данные по перемещениям автомобиля обрабатывались двумя методами: табличного дифференцирования играфическим. Это дает возможность получить значения скорости и ускорения для каждого момента времени.
В результате обработки записи киноленты были получены сведения о деформациях испытываемых автомобилей, их перемещениях, скорости и ускорениях в процессе удара.
На рис. 3 показано изменение перемещения s, скорости v и ускорения w при центральном прямом ударе (сплошные кривые получены аналитически, штриховые — графическим способом) .
Из рис. 3 видно, что деформация ударяющейся части в начальной стадии протекает очень интенсивно, а затем темп ее уменьшается, так как по мере увеличения деформации включаются все новые элементы конструкции автомобиля, увеличивающие суммарную жесткость. После окончания деформации автомобиль под действием упругих сил начинает откатываться назад. Величина пути отката составила 250 мм, а время отката 0,605 с.
Скорость перед началом удара практически постоянна.В процессе удара она быстро убывает, в конце удара становится равной нулю, а затем приобретает обратное направление с максимальным значением 1,73 м/с.
Ускорение в начале удара автомобиля резко возрастает, вызывая замедленное движение автомобиля, а затем меняет направление. Аналогичные результаты получены и при других испытаниях (табл. 1).
Во время испытаний был получен большой материал по деформациям и поломкам автомобилей «Волга» ГАЗ-21. Для этого автомобили тщательно измеряли до и после испытаний. Согласно методике НАМИ измеряли 5 размеров по верти- 9 7 кали Н 1—Я 5 и 12 размеров по горизонтали A i—А Места
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
S.MMХарактер движения автомобиля перед наездом на препятст
вие зависит от дорожных условий и действий водителя. Если водитель не заметил вовремя препятствия и не успел принять необходимых мер безопасности, то на последнем отрезке пути перед ударом автомобиль перемещается с постоянной скоростью. Если водитель успел только выключить сцепление или передачу, автомобиль перед ударом движется накатом с отно-
J75 200 225 250 275 300 350 Ш 4>50 500 550 600 650 700 Ьы,с.................. .... ■ 1 1 ' _ ' ' ' 1 ' ' | 1 ' 1 '
Рис. 3. Изменение перемещения s, скорости v и ускорения w центра масс автомобиля при центральном
прямом ударе
Т а б л и ц а 2
измерений показаны на рис. 4, а результаты измерений по трем испытаниям приведены в табл. 2.
Обработка результатов испытаний показала, что процесс удара состоит из двух фаз. Во время первой фазы автомобиль деформируется, его скорость уменьшается до нуля, а кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию сил упругости, во время второй фазы детали частично восстанавливают свою форму. Из-за остаточных деформаций и потерь на нагревание кинетическая энергия полностью не восстанавливается и автомобиль отделяется от препятствия со скоростью, модуль которой меньше модуля скорости до удара.
Степень упругости удара оценивают коэффициентом восстановления Ку представляющим собой отношение модуля скорости и, с которой автомобиль движется по.сле удара, к модулю скорости ууд сближения с препятствием.
Т а б л и ц а 1
Размеры в мм
Расстояниеев Эксперимент
Индекс
1 разм
ер! ев£оч
№ 1 № 2 № 3
я,От опорной поверхности до:
передней верхней точки лонжерона 430 455 448 455я , верхней точки облицовки радиатора 840 780 780 820Я, передней части головки блока 835 881 873 878Я, средней точки картера рулевого механизма 585 615 605 710Я, задией части головки блока 825 775 773 789
д .От базовой линии до:
края переднего буфера 2900 2395 2463 2575Аг переднего торца лонжерона рамы 2500 2385 2435 2190Л, полки щитка радиатора 2450 2335 2358 2175А, оси переднего колеса 2000 1954 1960 1800Лб картера рулевого механизма 2210 2012 2020 1910Ав заднего торца блока 1670 1575 1580 1585л7 передней точки дверного проема 1328 1328 1328 1328А8 панели приборов 1254 1196 1198 1184А, торца рулевого вала 1002 874 877 777Л\о переднего сиденья 935 1000 996 993Аи края заднего буфера 1930 1930 1930 1930А 12 оси заднего колеса 700 700 700 700
Показатели
передней части
Полный вес автомобиля в кг ..................Скорость перед наездом* в км/ч (м/с)
Продолжительность удара в с Максимальная длина смятия
автомобиля в м ..................Кинетическая энергия автомоби!Я перед ударом
в кгс • м ...............................................................Средняя величина силы, деформирующей авто
мобиль, в к г с .....................................................Максимальное замедление кузова** в м/с2. . .
Эксперимент
№ 1 № 2 ДЬ 3
* По записи на кинопленке.** Исследуемая точка на левом заднем крыле.
164852,20
(14,50)0,120
164350,00
(13,87)0,127
159047,20
(13,10)0,095
0,505 0,437 0,325
17 900 16 000 13 900
20 400 357
18 300 492
11 200 435
сительно малым замедлением. Если водитель успел нажать на педаль тормоза, замедление может быть достаточно велико.
Движение автомобиля после удара также может быть различным. Анализ большого числа дорожно-транспортных происшествий показывает, что автомобиль, двигавшийся перед ударом с небольшой скоростью ууд^ 154-25 км/ч равномерно или накатом, после наезда на препятствие откатывается назад
1,73= 0,119.
28
Для рассматриваемого случая (рис. 3) К14,5
Использование других экспериментальных данных (путь отката, коэффициент сопротивления движению, коэффициент сцепления, длина вертикальных царапин, оставленных на препятствии) показало, что величину К для автомобилей «Волга» ГАЗ-21 с достаточной уверенностью можно считать равной 0,11—0,17.
Зная величину коэффициента восстановления, можно определить начальную скорость автомобиля перед ударом, что необходимо, например, при анализе дорожно-транспортных происшествий. Вологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
свободно. Если начальная скорость была большой, то двигатель, сместившийся от удара, вызывает заклинивание деталей трансмиссии и блокировку тормозов задних колес. Передние колеса в результате удара, прижатые смятыми крыльями, брызговиками, облицовкой радиатора и другими деформированными деталями, также утрачивают возможность вращаться. Поэтому после удара со скоростью чуд^ 5 0 км/ч автомобиль перемещается назад, как правило, с полностью блокированными колесами «юзом». Наконец, если в момент перед ударом водитель применил экстренное торможение, то после наезда автомобиль может двигаться только «юзом», так как за время удара тормозная система в силу своей инерционности не может разблокировать колеса и свободное качение автомобиля после наезда в этом случае исключается.
В табл. 3 приведены расчетные формулы для определения начальной скорости автомобиля при рассмотренных разновидностях наезда.
В этих формулах:
/пр — приведенный коэффициент сопротивления движению, учитывающий сопротивление дороги, воздуха и трения в трансмиссии;
Ф — коэффициент сцепления шин с дорогой;tу — время увеличения замедления автомобиля в процессе
торможения;s„ — перемещение автомобиля до удара накатом;5Т — то же, в процессе торможения;
s0T — перемещение автомобиля при свободном откате назад после удара;
•Sm — то же, при движении «юзом» после удара.Перечисленные параметры можно установить в процессе
осмотра места дорожно-транспортного происшествия и экспертного исследования его обстоятельств.
Т а б л и ц а з
*а,км/ч
20 40 60 100 v/м /ч
800
600
т
2002.0
0 ^ 7
П “40
Режим движения автомобиля
до удара после удара
Формулы для начальной скорости V в м/с
Равномерноедвижение
Свободноекачение
Торможение
Свободноекачение
Торможение
Свободноекачение
Торможение
Торможение
v = J j V l g f np *от
v = ~ r V * в 1*1К
8)60 VpK М/ч
О 100 200 300 т А,ММ5)
Рис. 5. Зависимость показателей удара от начальной
скорости: а — коэффициента восстановления К; б и в — максимальной
деформации
Представляет практический интерес сравнение полученных результатов с данными других авторов.
На рис. 5, а показана кривая изменения коэффициента К, полученная экспериментально [3]. График (рис. 5,6) составлен по отчетным данным Уэйнского государственного университета (США). Заштрихованные зоны характеризуют зависимость деформации Л передней части автомобиля от начальной скорости удара при различных видах дорожно-транспортных происшествий. Зона 1 соответствует наезду автомобиля на неподвижное препятствие, зона 2 — столкновению автомобилей, а зона 3 — наезду на дерево или столб.
Сопоставление рис. 5, в с данными табл. 1 показало, что значения деформации передней части автомобилей ГАЗ-21 при ударе (325—505 мм), полученные во время экспериментов, находятся в пределах зоны /.
На рис. 5, в показана зависимость между начальной скоростью 1>а автомобиля и деформацией передней части Д при наезде на неподвижное препятствие по данным НАМИ.
Крестиками на рисунке отмечены результаты экспериментов, описанных в статье. Цифрами 1—3 обозначен номер эксперимента. Во всех рассмотренных случаях результаты удовлетворительно совпадают с данными других исследователей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арутюнян А. В. — «Промышленность Армении», 1970, № 6.
2. Арутюнян А. В. — «Промышленность Армении», 1967, № 7.
3. Eberan-Eberhorst R. — «Osterreichische lngr-Z», 1962, т. 5, № 5,
Уважаемый товарищ!
Продолжается подписка на журнал
«АВТОМОБИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»
на 1973 годПодписка оформляется во всех отделениях связи на любой срок
без ограничения до первого числа предподписного месяца.
Журнал можно приобрести только по подписке!
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
УДК 629.113.002
Внедрение прогрессивной технологии на Уральском автозаводе
Н. Г. ЖУГИН, В. М. КОГАН
У р а л ь с к и й автозавод
П О ТЕХНИЧЕСКИМ показателям, прежде всего по проходимости, автомобиль «Урал-375» и его модификации
являются одними из лучших отечественных трехосных автомобилей и не уступают зарубежным образцам. За высокие эксплуатационные качества и современный уровень изготовления автомобили семейства «Урал» награждены дипломами ВДНХ. Свидетельством высокой оценки качества автомобиля «Урал-375Д» является награждение его золотой медалью и Почетным дипломом Лейпцигской ярмарки. В 1972 г. автомобилю «Урал-375» присужден Государственный знак качества.
Организация выпуска современных трехосных автомобилей высокой проходимости вместо выпускавшихся ранее двухосных потребовала принципиальной реконструкции всего многоотраслевого комплекса производства во всех основных и вспомогательных подразделениях завода, внедрения новых технологических процессов, технически совершенного и экономически эффективного оборудования, механизации и автоматизации трудоемких и ручных работ. Все это привело к глубоким качественным изменениям в организации производства и его технической оснащенности. При реконструкции завода максимальное внимание уделялось также комплексному внедрению мероприятий по научной организации труда, созданию наиболее благоприятных условий для работающих.
Основным критерием оценки разрабатываемых и внедряемых новых технологических процессов, оборудования, оснастки, помимо технической целесообразности и конструктивного оформления, являлся экономический фактор, без всестороннего анализа которого не рассматривался и не принимался ни один проект. Только если предлагаемая конструкция или вариант организации производства гарантировали повышение производительности труда и повышение фондоотдачи, принималось решение о внедрении их в производство.
За годы реконструкции на заводе введены в эксплуатацию новые специализированные цехи и осуществлена реконструкция старых цехов на базе их полного технического переоснащения.
Построены агрегатный цех, комплексно-механизированный н автоматизированный сталелитейный цех, цех испытания и сдачи автомобилей, оснащенный современными средствами контроля и механизации производственных процессов, прессово-кузовной корпус и корпус вспомогательных цехов, высокомеханизированный цех оболочкового литья и д
В литейном производстве все основные технологические процессы претерпели коренные изменения. Загрузка шихты в вагранки и электропечи полностью механизирована. Па всех вагранках внедрена грануляция шлака, уборка отходов механизирована. Кроме того, все вагранки оборудованы мокрыми искрогасителями, которые позволили резко сократить загрязнение воздушного бассейна выбросами ваграночной пыли.
В настоящее время литейные цехи располагают комплексномеханизированными смесеприготовительными отделениями. Процессы распределения смесей по бункерам автоматизированы. На заводе внедрено горячее плакирование формовочной смеси для оболочкового литья, значительно повысившее безопасность работы и качество отливок. Освоена установка для прокаливания песка, снизившая расход смолы.
Для изготовления форм внедрены машины типа 2М265 с одновременной автоматизацией процессов выбивки форм и накладывания грузов перед их заливкой.
Тяжелую малопроизводительную операцию безопочной формовки на заводе заменили разработанные высокопроизводительные полуавтоматические формовочные линии мелкого литья (конструкции Р. Беневоленского). Их внедрение повысило производительность труда в 2,5 раза; только по трем
литейным конвейерам экономический эффект составил 100 тыс. руб. в год.
Более 90% стержней изготовляется сейчас на полуавтоматических иескострельных машинах, спроектированных и изготовленных заводским отделом автоматизации. За разработку полуавтоматов и организацию их серийного производства группа работников завода награждена медалями ВДНХ.
Внедрены первые полуавтоматы для изготовления стержней в горячей оснастке.
Полностью ликвидирована пескоструйная очистка и очистка в галтовочных барабанах. Сейчас все отливки очищаются в автоматизированных дробеметных камерах и барабанах непрерывного действия.
В новом сталелитейном цехе обычные разливочные ковши заменены разработанными на заводе «чайниковыми» емкостью 8 т. Их внедрение позволило отменить трудоемкую операцию удаления шлака из ковша и наведения нового шлака сухим кварцевым песком. При старой конструкции ковша во время этой операции металл насыщался газом, температура его снижалась и требовался нагрев до 1680— 1700°, что вызывало дополнительный расход электроэнергии и электродов.
В этом цехе внедрена разработанная на заводе система грануляции электропечных шлаков и полного извлечения остатков металла из шлака. Для этого создана установка, на которой жидкий шлак, рассекаемый струей воды, подаваемой под давлением из специального насадка, попадает с водой в емкость, в которой происходит глубинное перемешивание. Из емкости шлак транспортируется наклонным ковшовым элеватором, а металл отделяется от него магнитной системоп сепарации. Остаточная вода отделяется от шлака в специальном вибробункере, что позволяет избежать смерзания шлака в зимнее время в бункерах для отходов или на железнодорожных платформах.
Таким образом, комплекс мероприятий по реконструкции литейного производства позволил значительно повысить экономические результаты работы. Так, съем литья с 1 м2 общей площади по чугуну в 1,2 раза, а по стальному литью в новом литейном цехе почти в 1,5 раза выше, чем средний уровень, достигнутый в литейных цехах заводов автомобильной отрасли. В 1972 г. съем литья с 1 м2 общей площади возрос по ковкому чугуну на 13, по стальному литью на 6,1, по литью по выплавляемым моделям на 8,5%- Себестоимость литья на Уральском автозаводе — одна из самых низких в отрасли и существенно ниже среднего отраслевого уровня. Потери от брака в 1972 г. составили 1,09%, за годы реконструкции онл снижены на 44%.
В термическом производстве внедрена закалка деталей с нагревом т.в.ч. Автоматизированные процессы нагрева и охлаждения позволяют получить гарантированное качество закалки. Внедрены изготовленные на заводе по опыту Московского автозавода им. И. А. Лихачева безмуфельные агрегаты для химико-термической обработки деталей из различных сталей, что резко улучшило их качество, уменьшило коробление, повысило стабильность глубины слоя цементации и насыщения. В результате потери от брака в термическом производстве снижены более чем в 3 раза.
В гальваническом производстве введено в строй новое отделение с четырьмя автоматическими агрегатами для металлопокрытия мелких деталей. Процессы растворения солей и их раздача по автоматам механизированы.
В цехах механосборочного производства полностью обновлена активная часть основных производственных фондов. Рациональный выбор нового прогрессивного оборудования и технологической оснастки, согласованность производительностиВологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
Наиболее высокопроизводительными являются линии окраски кабин и оперения, агрегаты которых связаны между собой толкающими конвейерами. Значительно изменены также номенклатура и качество применяемых материалов: на всех окрасочных операциях используются высококачественные синтетические эмали.
Изменения в характере и производительности труда, повышение культуры и улучшение санитарно-гигиенических условий работы произошли за счет газификации основных технологических процессов во всех ведущих отраслях заводского производства.
Большая работа выполнена по механизации погрузочно- разгрузочных и складских работ. Введена затаренная транспортировка большинства видов сырья, заготовок и изделий.Для этого созданы два новых цеха — технологического автотранспорта и электрокарный, построены многие тысячи метров дорог и прицеховых площадок, изготовлено разной тары более 70 тыс. единиц. Использование богатого опыта автозавода им. И. А. Лихачева позволило найти более целесообразные пути в решении этих вопросов и ускорить их решение.
Значительно расширена сеть внутрицеховых и межкорпус- ных конвейеров, в числе которых более 3 км толкающих конвейеров. Представляют интерес многоярусные склады для штампов и штамповок в прессовом производстве, обслуживаемые лифтами-штабелерами. В результате резко увеличилась производительность труда на транспортных операциях и складской переработке материалов. За последние пять лет общий грузооборот на заводе увеличился в 2 раза, при этом численность рабочих осталась прежней.
Успешное внедрение новых технологических процессов явилось результатом деятельности заводского «научного центра»— лабораторий отделов главного металлурга и главного конструктора, центральной технологической лаборатории.
Среди научно-исследовательских работ, внедренных в производство, особенно интересны следующие:
1) комплекс работ по исследованию и разработке процесса, проектированию инструментальной оснастки для обработки и высокоточных зубчатых ' колес из высоколегированной хромоникелевой стали 12X2II4A в условиях массового производства;
2) разработка нового литейного крепителя УСК-1, при внедрении которого получен годовой экономический эффект более 500 тыс. руб. За эту работу, выполненную на уровне изобретения, работники завода получили два авторских свидетельства;
3) разработка и внедрение процесса горячего плакирования песка термореактивной смолой вместо холодного плакирования с применением этилового спирта. Этот процесс применен впервые, и за его изобретение выдано авторское свидетельство;
4) разработка и внедрение технологического процесса термообработки с автоматическим регулированием углеродного потенциала на безмуфельных агрегатах;
5) разработка и внедрение процесса ультразвуковой очист-шлифовальных и хонинговальных станков увеличилось почти ки деталей тормозной системы автомобиляв 3 раза, алмазно-расточных в 4 раза и т. д. Повое оиорудо- Реконструкция завода, его техническое переоснащение яви-вание спроектировано и изготовлено на отечественных стаико- лись „сшвным фактором резкого повышения технико-экономи-строительных заводах, станки иностранных фирм исчисляются . ческих показателей. Вместе с тем полученные результатыединицами. наглядно подтверждают правильность принятых решений и
Для обработки зуочатых колес также внедрены новые тех- экономическую целесообразность затрат,нологические процессы. Наружные и внутренние поверхности Па рИС. 2 приведены данные роста производительности труда оорабатываются методом пластической деформации поверх- л0 заводу, снижения трудоемкости и взаимосвязи этих двух постного слоя металла. Почти 80% операций хонингования показателей. 'точных отверстий в автомобильных деталях выполняется абразивными брусками с алмазами, в результате чего стойкосп QJ,% головок возросла в несколько раз и на 1—2 класса повыси- qq лась чистота поверхности. При доводке твердосплавного инструмента используются круги с синтетическими алмазами.
В новом цехе испытания и устранения дефектов автомобили проверяются на специальных нагрузочных стендах, на которых оГ.катка ведется при различных режимах, определяемых техническими условиями и назначением машин. С внедрением стендов отпала необходимость в дорожных испытаниях, повысилось качество контроля и значительно улучшились условия труда испытателей. Выявленные дефекты устраняются в цехе m двух конвейерных линиях.
Изменения внесены в организацию и технологию окрасочного производства. Высокое качество отделки поверхностей автомобиля и его узлов достигается на 13 поточных линиях.На этих линиях осуществляются механизированная подготов- кч поверхности, грунтовка и окраска с высокотемпературной qq искусственной сушкой. Источником тепла в сушильных каме- рп\ является природный газ. В кузовном цехе внедрена комплексно-автоматизированная линия окраски рам методом окунания, построенная по принципу периодического действия. 1 ............ . _ _Участок, рассчитанный на проектную мощность, занимает ^ ^ 1965 1966 1967 ЫВ 1969 1970 1971 1972 q <всего 600 м2. 0 1
Рис. 2. Трудоемкость Т и производительность труда Q
новой техники с масштабами производства позволили при ми нимальных капиталовложениях и минимальном новом капитальном строительстве довести технический уровень основных цехов до современного уровня.
Как видно из рис. 1, при сравнительно невысоком росте общего количества Р оборудования, которое за годы реконструкции увеличилось всего на 57%, количество станков и агрегатов, работающих по автоматическому и полуавтоматическому циклу, за это время увеличилось почти в 2,5, а количество агрегатных станков в 5,5 раза. Наиболее существенно изменился парк особо точных станков, занятых на доводочных операциях и определяющих качество продукции. Количество
Рис. 1. Изменение состава оборудования в цехах механосборочного производства:
/ - агрегатные станки; 2 — автоматы и полуавтоматы; 3 — общее количество металлорежущего
оборудования
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ость
№ 6,
19
73
г.
Год
Рис. 3. Развитие производственных мощностей и материально-технической базы завода по отношению
к проектному уровню 100%:1 — среднегодовая мощность завода; 2 — основные произ
водственные фонды
За годы реконструкции производительность труда выросла в 2,2 раза при значительном сокращении трудоемкости изготовления трехосных автомобилей, причем за первые два года серийного выпуска новых моделей трудоемкость их изготовления снижена в 2 раза.
В течение последних шести лет достигнуто устойчивое опережение производственной мощности завода по сравнению с созданием и освоением основных производственных фондов (рис. 3).
В то время как реконструкция завода па сравнению с проектным уровнем осуществлена только на 58%, комплексная производственная мощность достигла 75%, что, в свою очередь, обеспечило эффективное использование основных фондов. Несмотря на ежегодный значительный прирост основных производственных фондов, уровень их использования непрерывно возрастал и в настоящее время на 28% превышает проектный.
Это является результатом улучшения структуры основных фондов за счет развития их активной части, прежде всего высокопроизводительного технологического оборудования, средств механизации и автоматизации основных и вспомогательных процессов, разработки и осуществления комплекса организационно-технических мероприятий, основная задача которых состоит в заблаговременном исключении намечающихся «узких мест». На эти работы, как правило, направляются фонды развития производства и усилия заводских служб и цехов подготовки производства.
В результате комплексной реконструкции завода выпуск товарной продукции возрос более чем в 3,5 раза. За последнее пятилетие выпуск автомобилей увеличился на 90%, запасных частей на 70%, поставки по кооперации удвоились. За счет увеличения производительности труда получено более 80% прироста общего объема продукции завода.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гурушкин В. А., Коган В. М. — «Автомобильная промышленность», 1967, № 10.
2. Гурушкин В. А., Коган В. М. — «Автомобильная промышленность», 1971, № 5.
УДК 629.113 — 592:669.13
Тормозные барабаны из магниевого чугунаД-р техн. наук А. А. РЫЖИКОВ, канд. техн. наук И. И. САН КО В
Горьковский политехнический институт
С ПОЯВЛЕНИЕМ магниевого чугуна, обладающего высокими прочностными и эксплуатационными свойствами,
встал вопрос о его применении для деталей автомобилей.Прочностные свойства магниевого чугуна позволяют значи
тельно снизить вес отливок, а его повышенная износостойкость при эксплуатации некоторых деталей, работающих в условиях интенсивного износа, — резко снизить и даже исключить расход запасных частей.
В связи с этим была проведена исследовательская работа с целью замены биметаллических передних и задних тормозных барабанов на автомобилях всех марок цельнолитыми из высокопрочного магниевого чугуна с шаровидным графитом.
Прежде всего сконструировали цельнолитой тормозной барабан с учетом конструктивных и эксплуатационных требований по жесткости, прочности, износостойкости и обрабатываемости (рис. 1). В соответствии с этими чертежами разработали литые заготовки (рис. 2). Технологию формовки, действующую в литейном цехе (в сырых песчано-глинистых формах), сохранили, но литниковую систему заменили: приняли два питателя сечением 12,5X40 мм и переходные питатели, соединенные шлаковиком.
0 Ш _
O Q Рис. 1. Конструкция цельнолитых переднего (а) и заднего (б) тормозных барабанов из магниевого чугуна
Рис. 2. Литые заготовки переднего (а) и заднего (б) тормозных барабанов из магниевого чугуна
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
40
JO
1*0
10
4Поле j
Л0 | \допуска
I/
1 /\6
1 / ь КN170 187 207
Твердость221 MB
Рис. 3. Кривая частоты по твердости НВ для тормозных бараба
нов из магниевого чугуна
Химический состав магниевого чугуна, подобранный из условий исключения термической обработки тормозных барабанов после отливки, приняли следующий (в %): 3,65—3,80 С;2,78—2,85 Si; 0,13— 0,20 Мп; 0,085 Р; 0,006— 0,01 S; 0,033—0,040 Mg.
Основными показателями при механической обработке деталей являются твердость и микроструктура. Полученные результаты показывают высокую однородность твердости цельнолитых барабанов (рис. 3). В чугуне всех плавок це
ментит отсутствовал, с увеличением толщины стенки доля перлита уменьшилась с 50—80 до 30—50%. Микроструктура тонкой, толщиной 4 мм, стенки тормозного барабана показана на рис. 4, а и б, микроструктура обода толщиной 15 мм — на рис. 4, в.
Цельнолитые тормозные барабаны из магниевого чугуна были обработаны в потоке вместе с выпускаемыми заводом биметаллическими барабанами. Обработку проводили на шестишпиндельных карусельных полуавтоматах действующим по технологии инструментом на существующих в цехе режимах резания. При этом на второй позиции дополнительно были введены две операции — обтачивание фланца с внешней и внутренней стороны по 1,5 мм на сторону с получением окончательной толщины фланца 6 = 4,0-=-4,2 мм.
После окончательной механической обработки тормозные барабаны были собраны со стуиицами из ковкого чугуна и проверены на биение. Результаты проверки (рис. 5) показывают, что биение снижено с 0,3—0,55 мм для биметаллических до 0,01—0,12 мм для цельнолитых за счет большей жесткости последних.
Результаты стендовых испытаний обработанных тормозных барабанов показали, что по жесткости опытные барабаны равноценны биметаллическим. Тормоза как с биметаллическими, так и с опытными барабанами по длине пути торможения и моменту торможения имели практически одинаковую эффективность.
Дорожные испытания тормозных барабанов проводились по существующим в КЭО инструкциям и методике.
A I "«-v jk. .4
# •
:ViJr: 6)
20 и 75 мкм по сравнению с 115 и 420 мкм у передних и задних биметаллических барабанов. Следовательно, износостойкость цельнолитых тормозных барабанов из магниевого чугуна возросла в 5—5,5 раза.
Грузовой автомобиль с тормозными барабанами из магниевого чугуна без их замены прошел более 218 тыс. км, после чего наблюдения были прекращены.
Биения
Рис. 5. Кривая частоты по биению тормозных барабанов из магниевого
чугуна
Несмотря на полученные высокие показатели, использование высокопрочного магниевого чугуна с шаровидным графитом для изготовления автомобильных деталей, в частности тормозных барабанов, крайне недостаточно. Это является следствием необходимых существенных изменений в технологии плавки серого чугуна с глубокой десульфурацией расплавленного металла и последующей обработкой его магнием.
с п :
11
С JJ-J СЮ'
Рис. 4. Микроструктура тормозных барабанов из магниевого чугуна
Установка тормозных барабанов на автомобиль была изменена (рис. 6). Опытные и биметаллические барабаны устанавливались по двум диагоналям (1—4): опытный передний правый — выпускаемый передний левый, опытный задний левый — выпускаемый задний правый. Результаты испытаний после пробега 28 тыс. км показали, что износ опытных барабанов при полном отсутствии коррозии на них составил
Рис. 6. Установка тормозных барабанов на автомобиле ГАЗ-51
На Горьковском автозаводе для плавки серого чугуна принят ваграночный (коксовый) процесс, который осуществляется в вагранках различной производительности и конструкций. Это создало определенные потоки металла и материалов, а также размеры плавильных отделений. В связи с этим внедрение сложного технологического процесса плавки магниевого чугуна в действующем производстве сопряжено с известными трудностями. Но, поскольку существует несколько промышленных способов десульфурации и модифицирования чугуна магнием, которые можно применить в условиях существующего на заводе производства литья, эти трудности не являются принципиальными.
Одновременно в условиях автомобильной промышленности необходимо создание центра (например, в г. Саранске) по производству тормозных барабанов из магниевого чугуна для грузовых и легковых автомобилей всех марок с последующим расширением его применения для большинства деталей, изготовляемых в настоящее время из ковкого чугуна.
Примером такого решения является постройка и ввод в эксплуатацию в 1968 г. фирмой Шевроле литейного цеха производительностью 350 тыс. т магниевого чугуна в год'.
1 Щербаков К. Л. «Литейное производство», 1970. № ю .
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
УДК 669.721.5.629.113
Особенности механической обработки магниевых сплавов
Канд. техн. наук А. М. Д АВИ Д СО Н . В. С. ГОЛУБЕВ, В. Г. ДУНЯШЕВ,
А. И. КОНОВАЛОВ, Л. Н. РАБИНОВИЧ, Н. В. СЕДОВ
Запорожский проектно-конструкторский технологический институт
В ПОСЛЕДНИЕ годы наметилась тенденция к увеличению потребления магния отечественной и зарубежной про
мышленностью. Ежегодные темпы потребления магния в СССР и за рубежом подтверждают перспективность его применения.
В автомобилестроении магниевые сплавы применяют для изготовления в основном корпусных деталей сложной конфигурации, отлитых в кокиль или под давлением. Примерно 25% массы двигателя МеМЗ-988 изготовляют из магниевого сплава МЛ5. Зарубежные фирмы Фольксваген, ФИАТ, Дженерал моторе наряду с деталями двигателя изготовляют из магниевых сплавов колеса автомобилей (Фиат-Дино), кузова гоночных автомобилей и детали внутренней отделки легковых автомобилей и автобусов [1].
Непрерывно повышающийся спрос на магниевые сплавы вызывает необходимость установления оптимальных геометрических параметров режущей части инструмента, режимов резания'и разработки технических требований к металлорежущим станкам, предназначенным для обработки деталей из этих сплавов.
Известно, что магниевые сплавы зарекомендовали себя наиболее технологичным материалом, обладающим высокими свойствами обрабатываемости резанием. По сравнению с другими конструкционными металлами и их сплавами он имеет следующие специфические особенности: возможность применения относительно высоких режимов резания при малых силах резания и высокой стойкости режущего инструмента,
<-> а также возможность получения высокой чистоты обрабатываемой поверхности и др. Если принять обрабатываемость резанием магниевых сплавов за единицу, то у алюминиевых сплавов она равна 0,5, у латуни 0,4, у углеродистой стали 0,2. Эти преимущества магниевых сплавов снижают трудоемкость механической обработки, дают экономию по износу оборудования и инструмента, уменьшают расход электроэнергии и снижают себестоимость изделий.
Однако особенности физико-механических свойств магниевых сплавов вызывают некоторые трудности при их механической обработке. Например, низкий модуль упругости требует предусматривать дополнительные опоры в зажимных приспособлениях, так как при снятии стружки больших сечений возможно деформирование обрабатываемых деталей. Кроме того, при сверлении глубоких отверстий происходит увод сверла, а несоответствие геометрических параметров режущей части сверла оптимальным значениям приводит к плохому отводу стружки, спрессовыванию ее в канавках и поломке инструмента. При развертывании отверстий по 2-м классу точности развертки должны быть больше диаметра отверстий, так как магниевые сплавы склонны к «усадке» отверстий.
В СССР и за рубежом опубликован ряд работ [1— 12], освещающих отдельные стороны механической обработки деталей, изготовляемых из магниевых сплавов. Однако в этих работах приводятся противоречивые данные по режимам резания и геометрическим параметрам режущей части инструмента.
Из-за отсутствия ясности в этом вопросе при обработке магниевых сплавов на заводах применяются режимы резания, значительно отличающиеся от приведенных в работах [1— 12], так как разрозненные и несистематизированные данные трудно использовать в практической деятельности.
Так, на Брянском автозаводе при точении резцами, армированными твердым сплавом, применяют скорость резания от 50 до 205 м/мин с подачами от 0,15 до 0,3 мм/об, при фрезеровании фрезами, оснащенными твердым сплавом, — от 28 до 373 м/мин с подачами от 0,1 до 0,8 мм/зуб, при сверлении быстрорежущими сверлами — от 17 до 28 м/мин с подачей0,3 мм/об.
Работа на таких заниженных режимах резания объясняется главным образом тем, что конструкции и геометрические параметры режущей части инструмента применяются без учета специфики пооцесса резания магниевых сплавов.
Ранее на Брянском автозаводе применялись повышенные скорости резания. Однако сочетание малых сечений стружки (что недопустимо) и чрезмерного затупления режущего инструмента приводило к воспламенению мелкой стружки и, как следствие, к отказу в дальнейшем от высоких скоростей резания даже в тех случаях, когда это вполне безопасно.
На Мелитопольском моторном заводе при точении деталей из магниевых сплавов резцами, армированными твердым
сплавом, применяют скорость резания до 1000 м/мин при подачах до 0,6 мм/об, при фрезеровании фрезами, оснащенными твердым сплавом, — до 1200 м/мин при подачах до 0,3 мм/зуб, при сверлении — до 60 м/мин с подачами до 0,7 мм/об. На этом заводе при всех видах механической обработки деталей из магниевых сплавов не допускается подача менее 0,05 мм/об, а изношенный режущий инструмент своевременно заменяется переточенным.
На основании обобщения и анализа литературных данных и опыта передовых отечественных заводов можно указать на следующие специфические особенности механической обработки магниевых сплавов. Их можно обрабатывать на высоких скоростях резания, с большими сечениями стружки. Высокие режимы резания можно применять только при выполнении соответствующих требований к режущему инструменту. Большую часть режущего инструмента можно применять в соответствии с ГОСТами, однако для более полного использования высоких свойств обрабатываемости резанием этих сплавов желательно применять большие значения задних и передних углов, ширину ленточек сверл и разверток уменьшать примерно в 2 раза, передние и задние поверхности режущей части инструмента затачивать с чистотой поверхности не менее V8, стружечные канавки сверл, разверток и метчиков — не менее V9.
Лучшие результаты дает режущий инструмент, специально изготовленный для обработки магниевых сплавов. Образование большого объема стружки за единицу времени требует своевременно удалять ее из зоны резания, поэтому в конструкциях фрез, сверл, разверток, метчиков необходимо предусматривать большие расстояния между режущими зубьями. Число зубьев фрезы должно быть уменьшено в 2—3 раза по сравнению с фрезой, предназначенной для обработки стали, ширину перьев сверла следует уменьшать в 2—3 раза, число зубьев разверток должно равняться 4—6, а метчиков — 3—4.
Своевременная замена затупившегося инструмента предохраняет от воспламенения мелкой стружки и пыли магниевых сплавов. Критериями затупления режущих инструментов являются фаска износа на задней поверхности до 0,2 мм [10], пакетирование стружки в канавках сверла, повышенный нагрев детали и инструмента во время резания, увеличение силы резания. Однако в этом вопросе также нет единого мнения.
Специфические особенности магниевых сплавов не позволяют применять при их механической обработке охлаждающие жидкости, содержащие воды и кислоты. Как правило, обработка ведется без охлаждающей жидкости, однако в работах [2 и 6] имеются рекомендации применять для охлаждения сжатый воздух, бескислотные минеральные масла, керосин.
Несмотря на то, что механическую обработку деталей из магниевых сплавов целесообразно производить в отдельных помещениях, допускается вести ее в общих механических цехах, отделив эти участки несгораемыми перегородками и соблюдая противопожарные нормы. Не рекомендуется обрабатывать магниевые сплавы рядом с черными металлами, обработка которых сопровождается искрообразованием. При пожаротушении применяются специальные флюсы или сухой песок. Как показал многолетний опыт механической обработки магниевых сплавов на отечественных заводах, воспламенение магниевой стружки исключено при соблюдении этих рекомендаций.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Tooling», 1969, т. 23, № 1, с. 44—48.2. «Metalikerarbeitung», 1964, т. 18, № 4, с. 350—356.3. «Rivista di meccanico», 1968, т. 19, № 420, с. 9— 12.4. «Inst. Product. Engr. J.», 1959, 38, № 9, с. 480—484.5. «Machining Production», 1969, т. 32, № 3, с. 32—34.6. Портной К. И., Лебедев А. А. Магниевые сплавы. Свойст
ва и технология. Справочник. М., Металлургиздат, 1952.7. «Light metals», 1959, XII, 22, № 259, с. 300—303.8. Романов К. Ф. В сб. «Развитие инструментальной про
мышленности СССР». ВНИИ, 1969.9. «Mechanical World», 1952, т. 127, № 3304, с. 523—525.10. Инструмент режущий для обработки магниевых сплавов.
Геометрические параметры режущей части и режимы резания. Отраслевой стандарт ОС 92—2187.68. М., 1969.
11. «Automobile Engineer», 1963, т. 53, № 5, с. 190— 195.12. «Iron Age Metal-Working International», 1966, т. 5, с. 39.Вологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
УДК 621.735.32 Ы в.З.
Холодная объемная штамповка внутренней гайки крепления сдвоенных колес автомобиля
Канд. техн. наук А. Н. МИТЬКИН,
канд. техн. наук В. А. ГОЛОВИН, В. П. КУЛИКОВ, В. А. БОГОДИСТ
Н И И Т автопром , М оско вски й а в том е хан и че ски й ин сти тут,К ре м е н чугски й автозавод
В НУТРЕННЯЯ гайка для крепления колес является одной из наиболее массовых автомобильных • деталей. На оте
чественных заводах эта деталь изготовляется резанием.Замена резания холодной объемной штамповкой позволяет
довести коэффициент использования металла до 90% и сократить трудоемкость в 2—3 раза в зависимости от принятой технологии и применяемого оборудования.
Основные конструктивные особенности детали применительно к технологии холодной объемной штамповки состоят в сложности внешнего контура детали, сочетающего многогранник, цилиндр и сферическую поверхность. Для штамповки нужна матрица большой глубины со сложной конфигурацией дна. Близкие диаметральные размеры хвостовика и внутренней полости вызывают разрушение детали при ее оформлении комбинированным выдавливанием.
Вместе с тем особенностью детали является большая относительная глубина полости: отношение глубины 37 мм к диаметру 18 мм равно 2,1. Известно, что при обратном выдавливании из сталей 10 и 20 [1] отношение длины рабочей части пуансона к диаметру рекомендуется не более 2 из условий продольного и поперечного изгиба. К точности и равномерности диаметров внутренней и внешней цилиндрических поверхностей предъявляются жесткие требования, особенно если резьба получается накатыванием, что необходимо учитывать при конструировании инструмента для многопереходного процесса.
В СССР и за рубежом разработан ряд технологических процессов горячей и холодной объемной штамповки гайки. По предложенному НИИТавтопромом совместно с Горьковским автозаводом процесс штамповки предполагалось производить в горячем состоянии за один переход. Несмотря на простоту технологии, процесс малоэффективен как по трудоемкости, так и по расходу металла из-за большого объема доделочных операций, осуществляемых резанием.
НИИТавтопром разработал два процесса, согласно которым вначале на двухударном холодновысадочном автомате получается фасонная заготовка,‘ а затем на кривошипном прессе выдавливается поковка. Оба процесса не обеспечивают необходимой равномерности толщины стенки и требуют применения пуансона с отношением h[d до 2,3.
Швейцарской фирмой Хатебур предложен процесс холодной штамповки на автоматах двух моделей — РКЕ 16S и ВКА-4 с промежуточным отжигом и фосфатированием заготовок. Однако принятая технология не обеспечивает четкого оформления фланца, дна полости и хвостовика, что увеличивает объем доделочных операций.
Согласно процессу фирмы Пельцер (ФРГ) штамповка производится на прессах GB200 за три перехода с. последующей отсечкой заусенца. Полная длина полости получается обрат-
034,¥+o,s 0t8,6.t
01в,6_ао5
■о,OS
0)
ным выдавливанием (hid— 2,3), что не обеспечивает равномерности толщины стенки и высокой стойкости пуансонов.
Фирма Нейшнел и Кайзер (США—ФРГ) предлагает штамповку на пятипозиционном холодновысадочном автомате с последующим накатыванием и нарезанием резьб. Данные о технологии штамповки не сообщаются.
Наибольший интерес представляет штамповка- на четырехпозиционных автоматах, предлагаемая фирмой Мальмеди (ФРГ). В первом переходе заготовка калибруется по диаметру с образованием наметки, во втором происходит обратное выдавливание полости, в третьем калибруются цилиндрические поверхности с набором металла во фланец, в четвертом оформляются выдавливанием фланец и хвостовик. Преимуществом процесса является калибрование по диаметру в третьем переходе, недостатком — возможность образования складок и трещин в поверхностном слое дна полости.
Общий недостаток всех процессов штамповки на многопозиционных прессах-автоматах состоит в отсутствии слоя фосфата на торцах заготовки, что ведет к образованию продольных рисок при выдавливании полости и хвостовика и повышенному износу пояска пуансона для обратного выдавливания.
В результате анализа разработанных процессов и проведенных авторами в лабораториях НИИТавтопрома и Московского автомеханического института исследований предложен новый технологический процесс, состоящий из отрезки заготовок, отжига, фосфатирования и омыливания заготовок, холодной объемной штамповки в четыре перехода с промежуточным фосфатированием после третьего перехода (рис. 1), накатывания наружной и нарезания внутренней резьбы.
Гайки штамповались из стали 10, твердость которой в состоянии поставки IIRBK7, после отжига HRB70.
Наладочная схема инструмента по переходам показана на рис. 2. В первом переходе заготовка калибруется с образованием наметки и предварительным набором металла во фланец. Образование наметки глубиной 5 мм создает благоприятные условия для дальнейшего обратного выдавливания полости за счет сокращения эксцентриситета приложения нагрузки на пуансон. Предварительное образование набора металла для фланца позволяет на 5 мм уменьшить длину рабочей части пуансона.
Во втором переходе обратным выдавливанием получается полость глубиной 18 мм. Это улучшает условия работы пуансона для окончательного выдавливания, так как поступающая заготовка имеет меньшую эксцентричность, следовательно, уменьшается поперечная нагрузка на пуансон. Для того чтобы при выдавливании не образовывался внутренний наплыв во фланце, уровень установки выталкивателя во втором переходе ниже на 1 мм, чем в первом.
/122., а)3б.„
. 030R22018,
^—
1 /Г in
•ч \
1
5!'
028S-oj
Рис. 1. Исходная заготовка, переходы при штамповке и готовая деталь:
а — исходная заготовка; б — заготовка после первого перехода; в — заготовка после второго перехода; г — заготовка после третьего перехода; д — заготовка после четвертого
перехода; е — готовая деталь
35
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
U т IV
Рис. 2. Наладочная схема по переходам (/—IV — номера позиций)
36
В третьем переходе происходит окончательное калибрование фланца выдавливанием излишка металла в цилиндрическую полость матрицы. При этом подпор заготовки при штамповке не допускается. Производственные испытания показали необходимость промежуточного фосфатирования между третьим и четвертым переходом, чтобы исключить возможность появления внутренних кольцевых надрывов на детали и повысить стойкость инструмента на четвертом переходе.
В четвертом переходе происходит прямое выдавливание квадратного хвостовика и обратное выдавливание внутренней полости. При выдавливании квадрата гайки необходим осевой подпор, поэтому выталкиватель четвертого перехода изготовляется со сферической бобышкой, выполняющей роль дополнительного подпора. При выдавливании детали без дополнительного подпора из-за разности скоростей течения внутренних и наружных слоев металла квадратная часть гайки отрывается. Кроме того, чтобы уменьшить разность скоростей, необходимо изготовлять радиусный переход от цилиндрической части матрицы к квадратной, а также получать фаску 3X45 мм на нижнем торце заготовки в первом переходе. На качество внутренней поверхности гайки значительно влияет рабочая часть пуансонов по переходам, профиль которых должен изготовляться по одному шаблону.
По осциллограммам процесса штамповки определена зависимость усилий штамповки от величины рабочего хода пуансона (рис. 3). Максимальные полные и удельные усилия при штамповке в первом переходе 93 тс и 100 кгс/мм2, во втором соответственно 48 и 183, на третьем 63 и 84, на четвертом 48 и 183.
Па основании измерений размеров заготовки после штамповки по переходам определены фактические величины пру- жинения штампуемой детали. Согласно измерениям внешний диаметр цилиндрической части детали увеличивается по сравнению с соответствующим диаметром полости матрицы на0,08—0,1 мм, внутренний диаметр полости по сравнению с соответствующим диаметром калибрующей части пуансона или оправки уменьшается на 0,01—0,02 мм. При проектировании производственной оснастки необходимо учитывать эти изменения.
Особенностью многопозиционной штамповки является размерная взаимосвязь всего комплекта рабочего инструмента, имеющая наибольшее значение для диаметральных (поперечных) размеров полости матрицы. Расчет размерного ряда рабочих частей инструмента сложен, так как зависит от размеров и геометрической формы и с х о д н о й заготовки, заготовок по переходам и готового штампованного изделия, величины деформации и интенсивности упр.очнения, величины износа инструмента, упругих деформаций (пружинения) заготовки и инструмента, оптимальной величины зазора между заготовкой и боковыми стенками инструмента и др. Однако даже при правильно выбранном размерном ряде разность между начальными и конечными размерами ряда (в виде ступенек на изделии) может значительно превышать допуски на размеры изделия. От перехода к переходу накапливается величина радиального биения внутреннего и наружного диаметров штампованной заготовки. Это снижает качество изделия, увеличивает эксцентричность нагрузки на пуансон и соответственно ведет к снижению его стойкости.
Чтобы упростить расчеты по определению размеров полости
матрицы, повышению точности размеров штампованного изделия и снижению затрат на изготовление инструмента, авторами предложена матрица специальной конструкции [2], отличительной особенностью которой является ступенчатость полости, в которой происходит выдавливание. Верхняя, со стороны загрузки, часть полости изготовляется большего диаметра, глубина ее и разность диаметров полостей соответствуют условиям нормальной загрузки заготовки, полученной в предыдущем переходе. Это позволяет получать одинаковые диаметральные размеры штампованных заготовок после первого, второго и третьего переходов, а при малой серийности первые три перехода осуществляются в одной матрице.
Отладка технологического процесса и штамповка партии деталей на Кременчугском автозаводе показали, что дефекты металлургического происхождения (закаты, волосовины и др.) на поверхности проката приводят к браку изделий. Качество
Рис. 3. Зависимость усилия от величины хода пуансона (/—4 — номера переходов)
поверхности проката должно удовлетворять ГОСТу 1051—59 (группа Б). Так как величина деформации достигает 0,5—0,7 в различных элементах, целесообразно на металлургических заводах 'производить технологическую пробу осадкой на 2/з высоты, что обеспечит устойчивое получение штампованных заготовок высокого качества. На основании результатов штамповки производственной партии деталей был выпущен чертеж штампованной заготовки, позволяющий получать деталь, соответствующую заданным требованиям.
Новый технологический процесс внедрен на Кременчугском автозаводе с годовым экономическим эффектом 20 793 руб. при расчетном объеме выпуска 520 тыс. деталей. Результаты испытаний и внедрения позволяют рекомендовать процесс для внедрения на предприятиях отрасли. При годовом выпуске 20 млн. шт. экономический эффект по отрасли составит не менее 6 тыс. т металла.
ЛИТЕРАТУРА
1. Головин В. А., Митькин А. Н., Резников А. Г. Технология холодной штамповки выдавливанием. Изд-во «Машиностроение», 1970.
2. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки», 1971, № 22 (авторское свидетельство № 308807).
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
УДК 061.4:629.113(73)
ОБРАЗЦЫ НОВОЙ ТЕХНИКИ НА ВЫСТАВКЕ В США
ДЕЛЕГАЦИЯ Министерства автомобильной промышленности в 1972 г.
побывала в США, посетив выставку «Транспо-72» в Вашингтоне. Ознакомление с экспонатами выставки помогло составить определенное мнение о современном положении в автомобильной промышленности США и основных тенденциях в развитии научных исследований по важнейшим вопросам автомобилестроения.
Международная выставка по комплексным транспортным проблемам «Транспо-72» проводилась в США по инициативе департамента транспорта. На ней демонстрировались все виды наземного и воздушного транспорта. Участники выставки стремились представить экспонаты в действии, наглядно показать различные способы достижения целей. Для этого использовались кинофильмы, натурные экспонаты в разрезах с показом действия отдельных агрегатов и систем; ежедневно в течение 8 дней работы выставки проводились воздушные парады с демонстрацией новейших самолетов и вертолетов.
Несмотря на то, что в значительной мере выставка преследовала рекламные цели, невольно обнаруживалось стремление фирм показать новую технику и способы ее внедрения на всех видах транспорта.
В разделе, посвященном автомобильным средствам, наряду с фирмами США участвовало более 60 фирм из девяти стран. Всего здесь было представлено около 400 экспонатов.
В результате ознакомления с выставкой выявились следующие основные тенденции:
1) стремление повысить эффективность средств активной и пассивной безопасности водителя и пассажиров в автомобилях всех типов, включая и грузовые;
2) создание средств, снижающих токсичность отработавших газов, выбрасываемых в атмосферу, стремление снизить вредное воздействие автотранспортных средств -на окружающую человека среду;
3) создание для крупных городов принципиально новых транспортных систем, которые могли (бы в перспективе заменить автомобили как в пределах города, так и в пригородной зоне.
Проблемы, над которыми работают автомобильные фирмы США и других стран (по материалам выставки), приведены в таблице.
Ряд фирм, выпускающих легковые автомобили, выставили образцы экспериментальных безопасных автомобилей. В США работы по созданию этих автомобилей начаты в 1966 г., когда был издан закон, требующий разработки и принятия федеральных законов безопасности на автомобили и шины. С этой целью было создано Национальное бюро по безопасности движения (в даль
нейшем — Национальное управление при департаменте транспорта). В 1971 г. в США действовало 30 стандартов на безопасную конструкцию элементов автомобиля. Кроме того, 40 проектов стандартов находилось в стадии разработки и обсуждения.
Вместе с проблемой повышения безопасности конструкции автомобилей серийного производства за счет введен ш отдельных элементов, повышающих безопасность, в США решается задача создания автомобиля, отвечающего более высоким требованиям. В настоящее время разработаны технические условия на экспериментальный безопасный автомобиль среднего класса весом 1800 кг.
Новый автомобиль должен защищать водителя и пассажиров от смерти и серьезных травм в следующих аварийных ситуациях: столкновении с неподвижным препятствием при скорости до 80 км/ч; переворачивании автомобиля; ударе сбоку под углом 90° в стоящий автомобиль другим, весящим в 2 раза больше, автомобилем, движущимся со скоростью до 50 км/ч; ударе боком о неподвижное препятствие (столб) при скорости 24 км/ч; наезде автомобиля на неподвижное препятствие (барьер) при скорости 80 км/ч под углом 15° и при 48 км/ч под углом 45°; наезде на впереди стоящий автомобиль, весящий в 2 раза больше.
В 1972 г. автомобильные концерны Форд и Дженерал моторе изготовили экспериментальные автомобили, отвечающие повышенным требованиям безопасности.
Среди экспериментальных безопасных автомобилей других стран вызвап интерес автомобиль японского концерна Ниссан весом 1250 кг с малотоксичным двигателем Датсун рабочим объемом 1800 см3. Габаритные размеры автомобиля 4440X1640X1420 мм. На всех колесах установлены дисковые тормоза. Фары — усиленные. Для улучшения обзорности с места водителя на крыше установлен перископ, увеличивающий обзорность примерно в 3 раза по срав
нению с обычным зеркалом заднего вида. В конструкцию кузова внесены существенные изменения: каркас и панели образуют комбинацию жесткого салона и ударостойких передней и задней частей; внутри салона применен толстый обивочный материал и установлены надувные подушки; приняты меры противопожарной безопасности. Автомобиль снабжен ударопоглощающими передним и задним буферами, а также радарным датчшеом, связанным с механизмом взрывного наполнения расположенных под передним щитком аварийных надувных подушек.
Значительный объем работ по созданию экспериментального безопасного автомобиля выполнил шведский концерн Вольво. Основными особенностями показанного на выставке автомобиля «Вольво» являются: возможность открытия по меньшей мере двух дверей u при любой катастрофе, что необходимо для проведения спасательных работ; обтекаемость выступов снаружи автомобиля; установка огнестойкой мягкой внутренней обивки кузова, смягчающей удары при боковом столкновении, системы регулирования постоянного положения кузова, противоблокировочной тормозной системы с электронным управлением. Усиленный буфер предохраняет кузов от повреждений при наезде на неподвижные препятствия со скоростью 16 км/ч. Автомобиль снабжен телескопической рулевой колонкой и системой «полу массивных» ремней безопасности.
Образец экспериментального безопасного автомобиля концерна Фольксваген был изготовлен с учетом требований безопасности, установленных министерством транспорта ФРГ. При создании автомобиля проведено много испытаний на столкновение с использованием опытных рам с ударно-динамическими характеристиками, идентичными характеристикам рам, которыми оснащались другим подобные автомобили.
Автомобиль имеет некоторые отличия от таких же автомобилей, разрэбаты-
Проблема Метод решения Результат
Безопасность движения
Воздействие на окружающую среду
Проблема стоянок
Перегрузка городских улиц автомобилями
Качество и надежность продукции
Конструктивные мероприятия по автомобилю в целом; рациональная организация движения
Установка дополнительного оборудования на двигателях внутреннего сгорания существующих типов; разработка новых типов двигателей
Многоэтажные передвижные полуавтоматические гаражи-стоянки
Разработка принципиально новых транспортных систем
Автоматизация производственных процессов с использованием средств вычислительной техники
Снижение травматизма на транспорте; повышение цен на продукцию
Оздоровление воздушного бассейна городов
Улучшение условий хранения автомобилей
Частичная замена автомобилей скоростным общественным транспортом
Повышение прибылей; снижение числа отказов на единицу пробега автомобиля
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ост
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
ваемых в США: его снаряженный вес 1440 кг, в то время как аналогичные образцы, созданные в США, весят около 2000 кг. Вместо систем воздушных подушек для защиты пассажиров внутри кузова при столкновении применена система ремней безопасности, которые удерживают пассажиров более надежно, нежели воздушные подушки. Ремни безопасности защищают пассажиров при всех ударах, включая удары сбоку, опрокидывания и повторные столкновения. Ремни, которые не нужно застегивать пассажирам, автоматически затягиваются поршнем, срабатывающим вэ время ударов при скоростях свыше 24 км/ч.
Экспериментальный безопасный автомобиль «Фольксваген» — четырехдверный седан с колесной базой 2794 мм; габаритные размеры кузова 4724Х1778Х Х1397 мм. Внешне он отличается от серийного усиленными передним и задним буферами.
Автомобиль спроектирован, исходя из требований защиты пассажиров от смертельных травм при фронтальном ударе на скорости 80 км/ч. Это достигается комбинированным воздействием гидравлической системы буферов, поглощающей энергию удара, и средствами удержания пассажиров с помощью ремней безопасности. Передний гидравлический буфер имеет длину хода 20 см. При столкновениях на относительно небольшой скорости до 16 км/ч буфер автоматически возвращается в первоначальное положение, поглотив энергию удара. Длина хода заднего буфера 13 см; он поглощает энергию удара при скорости до 8 км/ч.
Установленный сзади на автомобиле четырехцилиндровый двигатель воздушного охлаждения мощностью 100 л. с. отвечает федеральным стандартам США на 1973 г. по составу отработавших газов.
Большое внимание на выставке «Транспо-72» уделялось вопросам организации движения, патрулирования, сигнализации, оказания технической и медицинской помощи на автострадах, внедрения средств вычислительной техники в управлении дорожным и уличным движением.
В качестве средств снижения токсичности отработавших газов на выставке демонстрировались дожигатели различных конструкций, устройства для вентиляции картеров двигателей, оборудование для контроля и регулирования топливной аппаратуры на соответствующих станциях перед продажей автомобилей и в эксплуатационных условиях.
Значительное число экспонатов отражало перспективные направления з создании энергетических установок ми
нимальной токсичности — электромобилей, газотурбинных силовых установок и др.
Известно, что газовая турбина не выделяет в атмосферу несгоревший углеводород НС и окись углерода СО, но зато выделяет большее количество, чем это допускается федеральными стандартами США 1976 г., окиси азота N0*. Работы исследователей направлены на уменьшение содержания N0» до уровня требований 1976 г.
Концерн Форд демонстрировал на выставке газотурбинный двигатель серии 3600, установленный на грузовом автомобиле модели 900. Производство этого двигателя планируется на специальном заводе в штате Огайо. Производственная площадь завода . составляет 22 тыс. м2, однако предусмотрена возможность значительно расширить ее до 8,8 га.
Первоначально завод будет выпускать двигатель серии 3600 мощностью 450 л. с., затем — серии 4200 мощностью 525 л. с. и серии 2500 мощностью 320 л. с. (корпуса двигателей этих серий унифицированы). Вес двигателя серии 3600 составляет 794 кг, что меньше веса дизеля соответствующей мощности.
По сравнению с поршневым двигателем значительно уменьшены дымность, шум, запах и токсичность выпуска. По токсичности двигатель в будущем может быть доведен до требований федеральных стандартов.
Электронная система регулирования дозирует подачу топлива и устанавливает положение поворотных лопаток соплового аппарата тяговой турбины. Система предохраняет двигатель от попадания в помпажный режим и обеспечивает большую устойчивость числа его оборотов. Разработаны три типа регуляторов числа оборотов большой точности и надежности (каждый с электронным датчиком). Регулятор изохронного типа обеспечивает регулирование заданных оборотов с точностью ±0,25%.
Конструкцией предусматриваются автоматическая остановка двигателя в случае превышения предела температуры, автоматическое зажигание при срыве пламени, контроль температуры и давления масла и др.
Отбор мощности для вспомогательных агрегатов автомобиля осуществляется от компрессорной турбины.
Наличие регулируемого соплового аппарата позволяет применять обычную коробку перемены передач с ручным управлением, но с меньшим числом передач.
Двигатель может работать на дизельном топливе, природном газе, мазуте,
сжиженном газе, авиационном керосине и на большинстве неэтилированных продуктов перегонки нефти. Двигатели имеют эффективные воздухоочистители. Наличие в двигателе теплообменника обеспечивает низкую температуру отработавших газов 288° на рабочем режиме и 124° на холостых оборотах.
На выставке был показан опытный образец газотурбинного двигателя мощностью 70 л. с., разработанный фирмой Уильямс Рисерч Корпорейшн (штат Мичиган) по договору с концерном Фольксваген для установки на легковые автомобили.
Форд, а также прочие автомобильные фирмы, работающие в настоящее время и над другими источниками энергии, в том числе над двигателями внешнего сгорания и паровыми двигателями, полагают, однако, что ни один из них не сможет иметь практического применения до конца 70-х годов.
В ноябре 1971 г. концерн Форд купил патент на роторный двигатель Ванкеля и подписал договор на лицензию с фирмами Ауди НСУ, Ауто Юнион и акционерным обществом Ванкель. По этому договору филиал концерна Форд в ФРГ получает техническую информацию и право на производство двигателей в этой стране.
Крупнейший в мире автомобильныйконцерн Дженерал моторе в последнее время также проявил повышенное внимание к роторному двигателю Ванкелл и заключил лицензионное соглашение с американской авиационной фирмойКартис—Райт, фирмой Ауди НСУ(ФРГ) и самим изобретателем Ф. Ван- келем.
Президент этого концерна ассигновал большие суммы на разработку двигателя. В концерне организован отдел в составе 250 инженеров, которые должны устранить некоторые недостатки в конструкции двигателя Ванкеля, в том числе повысить долговечность радиальных уплотнений ротора и решить проблему несколько повышенной в настоящее время токсичности отработавших газов.
Имеются сведения о том, что проблема надежности действия уплотнения ротора уже практически решена.
Предполагается, что двигатель первого образца будет двухроторным с эквивалентным рабочим объемом 3—4 л и мощностью 175 л. с. Примерно к концу 1973 г. ожидается появление на рынке легкового автомобиля «Вега» с роторным двигателем.
Интерес к двигателю Ванкеля вызван прежде всего его компактностью, что имеет большое значение для создания безопасности конструкции автомобиля в целом.
Кандидаты техн. наук М. С. ВЫСОЦКИЙ, В. П. КОЧЕУЛОВ
УДК 621.77.002
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СЕМИНАР «ТЕХНОЛОГИЯ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРЕССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА»
НИИТАВТОПРОМОМ совместно с Волжским автозаводом в октябре
1972 г. проведен в г. Тольятти отраслевой научно-технический семинар «Тех
нология и средства механизации и авто
матизации прессового производства».
В работе семинард участвовали пред
ставители заводов, научно-исследова
тельских и проектно-конструкторских институтов автомобильной промышленности, а также специалисты других министерств и ведомств.
Семинар открыл главный специалист Управления главного технолога Министерства автомобильной промышленности по прессово-кузовному и радиаторному производствам В. И. Ершов.
На семинаре были рассмотрены вопросы повышения производительности труда в прессовых цехах, повышения безопасности работы и улучшения условий труда, снижения норм расхода листового проката при изготовлении деталей, повышения качества деталей а снижения брака при штамповке, новые направления в технологии холодной лиВологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
стовой штамповки, современные требования к листовому прокату.
С докладами об опыте работы средств механизации и автоматизации на заготовительных и штамповочных операциях и при уборке отходов производства, а также комплексно-механизи- рованных и автоматизированных линий для штамповки панелей дверей автомобилей «Москвич-412» и «Запорожец» выступили представители НИИТавто- прома и автомобильных объединений АвтоВАЗ и Авто-Москвич. С особым интересом были выслушаны сообщения о штамповке мелких и средних деталей на универсально-гибочных и многопозиционных прессах-автоматах, позволяющих штамповать до 6000 деталей в час. Таким, образом, на конкретных примерах была показана возможность роста производительности труда в прессовом производстве в 2—3 раза, повышения безопасности работы и коренного улучшения условий труда.
Участники семинара высказались за быстрейшую организацию серийного выпуска средств механизации и автоматизации для прессового производства, хорошо зарекомендовавших себя в работе.
Представитель Экспериментального научно-исследовательского института кузнечно-прессового машиностроения сообщил о типаже средств механизации и автоматизации для листоштамповочного производства автомобильной промышленности, которые должны выпускаться в 1973— 1975 гг. отечественным станкостроением.
Вопросам снижения норм расхода листового проката в прессовых цехах были посвящены доклады представителей автомобильных объединений ЗИЛ и ГАЗ. Основными путями экономии листового проката являются повышение технологичности деталей, уменьшение толщины заготовок с введением дополнительных ребер жесткости, изготовле
ние некоторых деталей из пластмасс и алюминиевых сплавов вместо стали, повышение коэффициента использования деловых отходов и др.
Большой резерв по экономии листового проката имеют новые, прогрессивные технологические процессы: ротационное выдавливание, штамповка деталей с предварительным растяжением и др. Этот вопрос был рассмотрен в докладах. представителей НИИТавтопро- ма, Московского автомеханического института, Производственного объединения ЗИЛ.
Участникам семинара были показаны кинофильмы о Волжском автогиганте. Проведены экскурсии по Волжскому автозаводу.
Участники семинара приняли рекомендации, направленные на интенсификацию работ по внедрению средств механизации и автоматизации в прессовых цехах и внедрению новых техноло1 гических процессов на заводах отрасли.
Канд. техн. наук В. И. ОЛЕНЕВ, В. И. ЕРШ ОВ
УДК 621.43:061.3
XXXI НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОСКОВСКОГО АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНОГО ИНСТИТУТА
(Некоторые результаты исследований автомобилей и их систем)
D МОСКОВСКОМ автомобилыю-до- рожном институте с 22 января по
5 февраля 1973 г. проходила XXXI научно-исследовательская конференция, посвященная пятидесятилетию образования СССР. Со вступительным словом выступил проректор института д-р техн. наук В. Ф. Бабков. О современных проблемах автомобилизации и о задачах, стоящих перед автомобилестроителями сделал доклад ректор института д-р техн. наук Л. Л. Афанасьев.
Исследованиям автомобилей и их систем было посвящено много докладов. Кроме того, были заслушаны и обсуждены доклады по безопасности движения, по автомобильным перевозкам, по вопросам эксплуатационной диагностики и технического обслуживания, по технологии ремонта и т. п. (в статье эти доклады не рассматриваются).
На секции автомобилей об основных принципах построения теории рабочих процессов функциональных систем сделал доклад зав. кафедрой автомобилей (МАДИ) д-р техн. наук А. Н. Остров- цев. Он изложил цели и задачи теории рабочих процессов и показал, как влияет эта теория на развитие теории автомобиля. Подчеркнул роль рабочих процессов функциональных систем в формировании потенциальных свойств систем. Проанализировал влияние рабочих процессов на эксплуатационные свойства автомобиля и эксплуатационную надежность конструкций. Дал обоснование выбора исходных положений теории рабочих процессов и использования системного подхода при построении основ теории.
Об исследовании возмущающего воздействия микропрофиля дорог в связи с оценкой усталостного повреждения автомобильных конструкций рассказали в своем выступлении В. С. Красиков и канд. техн. наук О. Ф. Трофимов (Московский автозавод им. И. А. Лихачева). Они предложили для описания функций спектральных плотностей микропрофи
лей использовать математические зависимости, позволяющие оценивать интенсивность возмущающего воздействия дороги в условиях движения с переменными скоростями. Рекомендовали уровень возмущающего воздействия микро- профиля на конструкцию оценивать с учетом ее динамических свойств. Дали уравнения, характеризующие связь среднеквадратичных значений воздействия со скоростью автомобиля и динамическими свойствами конструкции. Сопоставили расчетные зависимости с экспериментальными данными для дорог автополигона НАМИ и асфальтированного шоссе.
Д-р техн. наук Н. А. Бухарин, канд. техн. наук В. С. Лукинский, Ю. Г. Котиков (ЛИСИ) сделали сообщение о проведенной работе по сравнению эксплуатационных качеств автобусов ЛАЗ-695Е с карбюратором и с электронной системой впрыска топлива (АВТЭ). Было определено место автобуса ЛАЗ-695Е в городском потоке для расчета динамических характеристик основных моделей автомобилей, формирующих поток, включая автобус с карбюратором К-88 и с АВТЭ. Оценена по предложенному понятию «условная вероятность внедрения в поток рвп» степень успешности участия в городском потоке. Установлено, что целесообразно форсировать мощности двигателя на автобусе ЛАЗ-695, применяя АВТЭ. Материалы стендовых и дорожных испытаний обработаны на ЭВМ «Минск-32». Предложена обобщенная характеристика циклического движения автобуса для сравнения автомобилей по мощностным, топливноэкономическим, токсическим -и другим качествам.
Определению параметров управляемости и устойчивости автомобиля с различными комбинациями подвесок расчетным путем был посвящен доклад д-ра техн. наук Б. М. Фиттермана и Д. И. Хашимова. Получены уравнения, описывающие поведение автомобиля как
трехмассовой динамической системы с четырьмя степенями свободы (боковое движение, поворот вокруг вертикальной оси, поворот подрессоренных масс относительно оси крена и поворот управляемых колес вследствие эластичности рулевого привода). Представлены некоторые результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований.
В докладе д-ра техн. наук А. К. Фрум- кина и Т. В. Сыыро рассмотрено влияние характеристик рулевого управления на параметры движения автомобиля при смене полосы движения. Показано, что на параметры движения автомобиля значительно влияют как характеристики рулевого управления, так и характеристики шин и подвески. Передаточное число, а также деформации деталей рулевого управления и зазоры в рулевом управлении значительно влияют на величину и время запаздывания реакции автомобиля на управление при смене полосы движения, если угол поворота рулевого колеса изменяется по синусоиде.
О принципах оптимизации выходных характеристик тормозов в системе автоматического регулирования тормозных сил автомобиля сделал сообщение канд. техн. наук А. Ф. Мащенко. Показано, что одним из основных параметров соответствия оценки тормозной системы автомобиля его эксплуатационно-техническим параметрам и дорожным условиям является оптимальное распределение тормозных сил по осям автомобиля, оцениваемое оптимальным коэффициентом распределения или коэффициентом сцепления ф0. Рассмотрены факторы, определяющие длительное или временное изменение распределения тормозных сил. Показано влияние процессных факторов, связанных с проявлением фрикционных свойств автомобильных тормозов в условиях переменного скоростного и силового режимов нагружения тормозов. Проанализированы принципы оптимиза- q q ции выходных характеристик тормозов •ЗУ
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ост
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
автомобиля. Рассмотрена возможность улучшения эксплуатационных свойств автомобиля — тормозной динамики за счет рационального выбора скоростных характеристик тормозов по процессному принципу.
Д-р техн. наук А. К- Фрумкин и Ю. И. Семенов сообщили о результатах исследования тормозной эффективности и нагруженности трансмиссии в режиме торможения двигателем. Анализировалась нагруженность трансмиссии седельного тягача при торможении двигателем путем выключения подачи топлива, дросселированием отработавших газов и переводом двигателя в компрессорный режим работы. Экспериментами установлено, что динамические нагрузки трансмиссии седельного тягача в составе автопоезда в указанных режимах работы двигателя соизмеримы с нагрузками, происходящими в процессе интенсивного разгона автопоезда.
В результате совместной работы отдела двигателей НАМИ и кафедры автомобилей Московского автомобильно-дорожного института д-ром техн. наукН. С. Ханиным и Ю. И. Семеновым был сделан доклад о нагруженности трансмиссии автомобиля с дизелями различной степени наддува. Эксперименты проводились на автомобиле типа КрАЗ-258 в составе автопоезда. Двигатель Я М3-238, оборудованный турбокомпрессором с меньшим моментом инерции по-
L! движных частей, обладает более жесткой характеристикой в смысле влияния на нагруженность трансмиссии по сравнению с двигателем, оборудованным турбокомпрессором с большим моментом инерции подвижных частей. Двигатель с турбокомпрессором ТКР-П позволил существенно повысить ускорение автомобиля в режиме разгона.
В докладе канд. техн. наук Б. М. Тверскова и М. И. Каргапольцева (Курганский машиностроительный завод) сообщалось о результатах испытаний многоприводных автомобилей с асинхронными карданами вместо шарниров равной угловой скорости. Испытаниями (пробег тягача 20 000 км) не выявлены отрицательные последствия применения асинхронных карданов. Не наблюдалось повышенного износа деталей трансмиссии, вибрации, .потери управляемости. Дополнительные нагрузки от асинхронных карданов, хорошо заметные при движении по кругу на асфальтированной площадке, при движении по кругу на грунтовой площадке не выявляются. Дополнительная пульсирующая нагрузка при движении по кругу на асфальтированной площадке не превышала 5— 10% от максимальной, рассчитанной из условия сцепления колеса с сухой твердой дорогой (коэффициент сцепления 0,7).
Исследованиям нагруженности трансмиссий с гидротрансформатором на не- установившнхся режимах работы автомобиля был посвящен доклад канд. техн. наук А. Н. Нарбута и А. Л. Сергеева. Нагрузки в трансмиссии можно условно разбить на длительные, кратковременные и аварийные. Формирование нагрузок в трансмиссии с .гидротрансформатором рассматривалось на следующих этапах: разгоне при резком открытии дроссельной заслонки; торможении системы двигателем и гидротрансформатором при резком закрытии дрос-
Л(\ селыюй заслонки; воздействии крутиль- ных колебаний в трансмиссии при рабо
те гидротрансформатора на тормозных и обратимых режимах.
Использованы нелинейные дифференциальные уравнения движения валов трансмиссии, точное решение которых в общем виде невозможно. Выяснено, какие факторы и в какой степени влияют на- формирование нагрузок в трансмиссии с гидротрансформатором.
Канд. техн. наук А. Н. Нарбутом иВ. И. Осиповым разработаны и исследованы гидротрансформаторы с упрощенной лопастной системой. Докладчики представили результаты работы по созданию гидротрансформаторов с упрощенной лопастной системой, которая должна обеспечивать существенно меньшее изменение параметров характеристик из-за производственных отклонений. Форма лопаток для радиально-осевых колес была принята .плоской, для осевых — цилиндрической. Входные и выходные кромки лопаток радиально-осевых колес располагали в одной плоскости, перпендикулярной осп вращения.
Были приведены результаты исследования структуры потока во всех межко- лесных зазорах. Исследованы нерасчетные режимы работы, встречающиеся в реальных условиях работы автомобиля.
Некоторые вопросы исследования переключений гидромеханических передач автомобиля были рассмотрены в докладе канд. техн. наук А. Н. Нарбута иВ. Ф. Шапко. Гидротрансформатор, установленный в силовой передаче автомобиля способствует снижению динамических нагрузок. Однако переключение передач может сопровождаться формированием значительных динамических нагрузок, что влияет на плавность переключений, а также на надежность и долговечность передачи. Выявлены причины формирования динамических нагрузок и намечены некоторые пути их снижения.
Е. Г. Нагорный посвятил свой доклад вопросам методики оценки комфортабельности автомобилей по микроклиматическому фактору. В настоящее время субъективные и экспертные оценки микроклиматических факторов — недостаточные. Аппаратурой, разработанной в НИИАТе, пользовались для объективной оценки микроклимата в салоне легкового автомобиля. В качестве прибора-измерителя был взят человек. Мерой комфортабельности среды, в которой он находился, было принято время возвращения его внутренней терморегуляционной системы в исходное состояние. В результате была установлена зона микроклиматического комфорта.
Сопоставлению усталостного повреждения при установившихся и переменных условиях движения автомобиля был посвящен доклад Л. М. Аксенова и О. Ф. Трофимова (Московский автозавод им. И. А. Лихачева). В установившихся условиях движения автомобиля процессы нагружения автомобильных конструкций являются стационарными и случайными. В реальных условиях эксплуатации на нагруженность конструкций влияет ряд переменных факторов, характеризующих режим движения. В результате формируется нестационарный процесс, определяющий фактическую долговечность конструкции и отличающийся уровнями нагрузок от стационарного процесса.
Показано влияние колебаний скорости движения автомобиля на изменение дисперсий процесса нагружения, выведены формулы, описывающие результирую
щее распределение нагрузок нестационарного процесса в зависимости от типа распределения дисперсий.
На секции технической эксплуатации автомобильного транспорта и электротехники и электрооборудования было заслушано около 70 докладов.
Некоторым вопросам организации технической диагностики в автотранспортных предприятиях (АТП) посвящен доклад канд. техн. наук И. Н. Аринина (Владимирский политехнический институт). Рассмотрены условия целесообразной организации технической диагностики в АТП различной мощности и даны критерии, позволяющие оптимизировать процессы диагностирования автомобилей. Диагностика рассматривается как процесс управления техническим состоянием автомобиля, в результате которого повышается уровень вероятности безотказной работы и технической готовности подвижного состава автомобильного транспорта.
По вопросу обеспечения эксплуатационной надежности гидромеханической передачи ЛИАЗ-677 сделал сообщение Ф. Ю. Керимов, который привел данные по долговечности элементов конструкции, лимитирующей надежность гидромеханической передачи в эксплуатации. На основе полученных данных разработана карта надежности агрегата и разрабатываются виды текущего ремонта и по каждому из этих видов определяются показатели безотказности и ремонтопригодности.
В докладе кандидатов техн. наук Е. А. Кирсанова и Г. М. Напольского о принципах организации сбора информации на станциях технического обслуживания автомобилей анализируются существующие системы сбора и обработки информации. Выявлены показатели, характеризующие производственную сторону деятельности станций технического обслуживания. Разработаны основные первичные документы для производственно-технического учета и проведения научно-исследовательских работ, а также проект технологического процесса прохождения этих документов по различным производственным подразделениям станций.
Канд. техн. наук М. С.. Коренев, И. Г. Рузаев и В. И. Фиксен (НАМИ) в своем докладе показали, что улучшение очистки воздуха — это резерв увеличения моторесурса автомобильных двигателей. В докладе приведены результаты сравнительных износных испытаний двигателей в лабораторных и дорожных условиях. Установлено, что современные воздухоочистители позволяют уменьшить износы гильз цилиндров в 2 раза. Рассмотрены основные показатели работы современных воздухоочистителей. Рассказано об основных тенденциях совершенствования воздухоочистителей.
Исследованию процессов экспресс-диагностирования технического состояния автомобилей был посвящен доклад канд. техн. наук Б. В. Левинсон (Госав- тотрансНИИпроект). В результате исследований стало возможным разработать технические требования к конструкции стендов, определить предельные значения контролируемых параметров и создать автоматизированную линию, на которой проверяются тормоза, рулевое управление, давление воздуха в шинах, установка передних колес, а также действие приборов освещения и сигнализации. Исследования газопроницаемости и деформационных качеств шин, а такжеВологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
эффективности действия тормозной системы дали возможность создать новые средства контроля, обеспечивающие и выдачу документальной информации.
О. И. Манусаджяиц (НИИАТ) рассказал об исследовании влияния сраба- тываемости присадок в маслах на надежность работы автомобильного двигателя. Установлено, что надежность работы современных форсированных двигателей в большой степени зависит от качества применяемого масла и эффективности добавляемых присадок. Во время работы двигателя присадки расходуются, а при хранении они выпадают из масел. Изучены стабильность присадок при хранении и закономерности расхода присадок в моторных маслах во время эксплуатации автомобиля и выявлено влияние этих факторов на надежность работы двигателя.
Об основных направлениях развития эксплуатационной диагностики автомобилей доложил канд. техн. наук Л. В. Мирошников. Диагностика технического состояния автомобилей в настоящее время предписана «Положением» как составная часть технологического процесса технического обслуживания и текущего ремонта. Разработан .и поставлен на производство основной типаж диагностических средств. Диагностику необходимо внедрять для повышения эффективности технического обслуживания и технического ремонта автомобилей. Лабораторией диагностики МАДИ предложена для рядовых АТП организация технологического процесса диагностики, оптимально совмещенной с техническим обслуживанием и ремонтом автомобилей;
Исследованию температурных режимов и износов агрегатов трансмиссии автомобиля в условиях зимней эксплуатации был посвящен доклад Л. Г. Резника и А. И. Яговкина (Тюменский индустриальный институт). Рассказано о разработанных методиках и созданных экспериментальных установках для исследования температурных режимов и изнашивания агрегатов трансмиссии автомобиля. Получены закономерности, характеризующие зависимость температурного режима и интенсивности изнашивания агрегатов трансмиссии от климатических и других эксплуатационных факторов при работе автомобиля зимой.
Канд. техн. наук Ю. П. Созонтов (НИИАТ) и А. Л. Раскин доложили о некоторых возможностях прогнозирования трудоемкости технического обслуживания и текущего ремонта автомобилей новых моделей. Основным преимуществом метода экстраполяции является минимальный объем исходной информации для прогнозирования, что позволяет применять его на самых ранних стадиях проектирования. Этот метод применим только для изделий, имеющих прототипы. Поэтому более перспективным, хотя и более трудоемким, является расчет нормативов трудоемкости путем моделирования на ЭВМ процессов ТО и ремонта.
Принципы прогнозирования надежности элементов автомобиля освещены канд. техн. наук А. Г. Сергеевым (Владимирский политехнический институт). Показана классификация методов прогнозирования состояния элементов автомобиля. Рассмотрены физические, статистические и кибернетические принципы прогнозирования. Приведены экспериментальные данные по прогнозированию
элементов переднего моста автомобиля.
О корректировании ресурса автомобилей с учетом влияния дорожных условий рассказали канд. техн. наукА. В. Серов (МЛТИ), канд. техн. наукА. В. Бодров (ЯрТИ), канд. техн. наук Р. П. Лахно (НАМИ), В. В. Смирнов. Показано, что влияние дорожных условий практически нивелируется, утрачивается возможность объективного корректирования нормативов, правильной оценки фактического положения и работы. Установлено, что влияние дорожных условий на режим работы автомобилей выражено в большей степени, чем это предусмотрено нормативами.
Выявлено, что влияние категории дороги, ее профиля, геометрических параметров, качества покрытия на режим работы и ресурс выражено весьма заметно. Кроме того, в условиях одной категории видна динамика изменения состояния покрытия и степени ее влияния на режим работы. Определены зависимости, характеризующие влияние категории дороги на ресурс на примере двигателя ЗИЛ-121, установленного на лесовозном автомобиле ЗИЛ-157. Наряду с этим, в условиях одной категории дороги наблюдается динамика изменения режима работы. В широких пределах изменяется нагрузка на механизмы трансмиссии, детали подвески и др. Важна также динамика изменения состояния покрытия дороги под влиянием атмосферно-климатических условий. Разработаны коэффициенты корректирования ресурса не только с учетом категории дорог. Разработана методика определения и применения коэффициентов, учитывающих динамику изменения состояния покрытия и микропрофиля по сезонам в конкретных условиях. Установлена возможность применения методики корректирования в целях более объективного прогнозирования ресурса перспективных конструкций автомобилей или агрегатов на основе относительных обобщенных ресурсных характеристик.
Л. М. Соскин осветил некоторые математические вопросы внедрения диагностики в систему технического обслуживания автомобилей. Для режима с принудительными профилактиками количественно показано снижение эффективности с ростом коэффициента вариации ресурса и обоснована целесообразность перехода к профилактике по результатам диагностики. Введена альтернативная модель, основанная на диагностике по дискретным предотказным состояниям.
Диагностике топливной аппаратуры автомобильных дизелей был посвящен доклад В. А. Цейхмейструка. Им рассмотрена возможность диагностирования топливной аппаратуры по параметрам вибрации форсунок при их работе. Изложена методика исследований и приведены результаты исследований.
В докладе В. А. Янчевского о разработке метода прогнозирования по повышению уровня надежности автомобильных конструкций изложены результаты исследования с применением ЭЦВМ уровня надежности изделия на основе стоимости и различных численных значений показателей надежности его элементов. Уровень надежности оценивается соотношением затрат на производство изделия и поддержание его в технически исправном состоянии за оптимальный пробег, определяемый по критерию снижения эффективности.
Об исследовании надежности и разработке методов ускоренных испытаний автомобильных генераторов переменного тока, проведенных с целью сокращения сроков разработки и внедрения новых перспективных конструкций генераторов, рассказали д-р техн. наукС. П. Банников и В. Д. Гусев. Дан анализ эксплуатационной надежности генераторов, их классификация и количественные закономерности отказов. Приведены результаты исследования зависимости долговечности генераторов от условий эксплуатации. На основании исследований разработана и внедрена в заводскую практику методика ускоренных стендовых испытаний автомобильных генераторов переменного тока.
О состоянии исследований и перспективах развития униполярных электрических машин сделали обзор П. Д. Бондаренко, Ю. В. Егоров и канд. техн. наук Б. И. Петлснко. Широкое применение униполярных машин в различных областях техники и научных исследованиях началось только в последние десятилетия. Эти машины могут работать в режиме и двигателя, и генератора. Униполярные генераторы могут применяться в качестве источников питания электромагнитных индукционных насосов и электромагнитов ускорителей, в качестве преобразователей переменного тока в постоянный и т. д. Вследствие специфики работы некоторых типов транспортно-строительных установок применение униполярных машин в них и может дать в ряде случаев заметные преимущества по сравнению с обычными двигателями постоянного тока.
Канд. техн. наук Ю. И. Боровских и М. А. Гуревич (завод АТЭ-1) доложили об особенностях температурной компенсации регулируемого напряжения бесконтактных регуляторов на кремниевых транзисторах. Они показали, что для расчета таких регуляторов можно использовать методику расчета, ранее разработанную для регуляторов с германиевыми транзисторами. Установлены особенности работы кремниевых транзисторов. Выявлено, что регуляторы, выполненные на кремниевых транзисторах, имеют положительную термокомпенсацию (0,2—0,4 В). Для получения отрицательной температурной компенсации в этих регуляторах необходимо применять стабилизаторы с отрицательной величиной температурного коэффициента или иные методы термокомпенсации. Таким образом, во время пуска двигателя при температуре электролита аккумуляторной батареи (— 10ч- ч— 40°С) необходимо, . чтобы стартер потреблял относительные токи в пределах 0,7— 1,0 от номинального. В этом случае влияние низкой температуры электролита батареи на снижение мощности, развиваемой стартером, сказывается меньше.
Канд. техн. наук С. И. Румянцев доложил об основных направлениях в научно-исследовательской работе кафедры производства и ремонта автомобилей. Коллектив кафедры главные усилия сосредоточил на разработке теоретических основ авторемонтного производства; научном обосновании технических условий на контроль и сортировку деталей, а также на ремонт основных агрегатов автомобилей; совершенствовании существующих и разработке новых способов восстановления деталей; совершенствовании организации технологического процесса авторемонтного производства.
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
оби
льн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
Кроме научно-исследовательских работ по технологии авторемонтного производства, на кафедре проводились исследования по научному обоснованию и совершенствованию методики преподавания.
Основные аспекты внедрения процесса вневанного проточного осталивания в ремонтное производство изложены канд. техн. наук В. Ф. Борщовым. В его докладе приведены некоторые результаты исследований по обоснованию оптимальных условий для получения электролитических железных покрытий в проточном электролите при применении нестационарных электрических режимов, а также работ по созданию специальной автоматизированной промышленной установки для вневанного остп- ливания.
О проблемном подходе к авторемонтному производству сделал доклад канд. техн. наук Г. А. Малышев. Предметом теории ремонта автомобилей является исследование общих законов устранения отказов и, следовательно, восстановления работоспособности автомобилей, а предметом теории авторемонтного производства — установление общих законов наиболее эффективного устранения отказов в автомобилях массового производства. Сформулировано 12 принципов, лежащих в основе теории авторемонтного производства: принцип многостороннего подхода к объек ту; принцип неразрывности с теорией
u машин; принцип несовпадения предельного состояния автомобиля, агрегата с предельным состоянием его деталей и т. д.
Канд. техн. наук Г. Н. Доценко и И. М. Ребенко рассказали об исследованиях состояния деталей рулевых управлений, поступающих в капитальный ремонт. Эти исследования показали, что количество отказов нового рулевого управления составляет 3,5—4%, отремонтированного — 5—5,5% от общего количества отказов автомобиля.
Вопросу методики разработки технических условий на капитальный ремонт автомобильных агрегатов был посвящен доклад канд. техн. наук Г. Н. Доценко. При разработке ТУ на капитальный ремонт автомобильных агрегатов обычно используют методики В. В. Ефремова и В. И. Казарцева, по которым каждое сопряжение исследуется отдельно, а также методику Л. В. Дехтерин- ского, согласно которой исследуется группа сопряжений, образующих замкнутую размерную цепь.
Следующим этапом в развитии методик разработки ТУ на ремонт может быть такая методика, которая позволит проводить исследования и разработки ТУ одновременно для всего агрегата в целом. В докладе освещены некоторые пути подхода к разработке такой методики.
Некоторые вопросы изучения и прогнозирования дефектов кузовов автобусов освещены Л. С. Брейтерманом (завод Аремкуз). На основе систематизации и изучения дефектов большой партии автобусов ЗИЛ-158 на заводе Аремкуз, опыта капитального ремонта первых партий автобусов ЛИАЗ-677 на заводе СВАРЗ с учетом результатов тен- зометрирования их, проведенных в НАМИ, в докладе сделаны попытки прогнозировать разрушительные процессы в кузовах автобусов, даны рекомендации по дальнейшему увеличению долговечности кузовов.
Вопросу восстановления деталей гидросистем осталиванием был посвящен доклад канд. техн. наук А. Н. Швецова и В. Ф. Крылова (СибАДИ). До настоящего времени детали золотниковых пар не восстанавливались осталиванием из- за больших внутренних напряжений и трещеноватой дефектной структуры покрытий твердого электролитического железа. В результате разработок в СибАДИ по применению периодического тока с обратным импульсом для питания ванн осталивания стало возможным получение бестрещиноватых железных покрытий высокой твердости, которые удовлетворяют требованиям, предъявляемым к рабочим поверхностям деталей золотниковых пар гидросистем.
Канд. техн. наук Н. И. Доценко и Ш. Ш. Джанемедзе (НИИАТ) доложили об изучении влияния некоторых факторов на физико-механические свойства металла при электромеханической обработке. Исследованиями установлено, что при обработке на известных режимах за счет нагрева и пластической деформации поверхности металла может изменяться ее кристаллическая решетка, химический состав и концентрация в ней элементов. При этом в поверхностном слое могут возникнуть зародыши трещины, вызывающие разрушение детали. В докладе приведены сведения по изучению влияния режимов электромеханической обработки при восстановлении деталей.
О восстановлении деталей из высокопрочного чугуна без защитной среды рассказали канд. техн. наук Н. И. Доценко и Н. А. Дядиченко (НИИАТ). По сравнению с применяемыми способами восстановления деталей новая технология более производительна и экономична, исключает флюсы и защитные газы и обеспечивает хорошее качество наплавленного металла: без пор, трещин и т. п. При этом твердость и износостойкость наплавленного металла выше, чем у основного. Сущность нового способа заключается в применении для наплавки проволоки с активными веществами. Дополнительной защиты расплавленного металла не требуется.
Канд. техн. наук Н. И. Доценко и Б. П. Перегудин (НИИАТ) доложилиоб определении экстремальных значе
ний режимов сварки чугуна прением и изучении области оптимума. Они привели сведения об экспериментальной оценке технологических свойств материалов, применяемых в качестве прослойки. Критерием оценки служит прочность сварного соединения на срез. Методами металлографического анализа выявлен характер распределения частиц основного металла в материале прослойки. Найдены границы предельных значений параметров режимов сварки трением. Сварное соединение получается без твердых закалочных и отбеленных структур, поэтому оно может быть легко обработано обычным режущим инструментом.
Об исследовании возможности уменьшения потерь усталостной прочности деталей машин, возникающих при нанесении на них износостойких хромовых покрытий рассказали В. Т. Степуренко иВ. И. Барановский (Одесский политехнический институт). Сущность усовершенствованных технологических приемов гальванического хромирования — это непрерывный обмен и тщательное перемешивание электролита в зоне электролиза, осуществляемые возвратным способом под воздействием сжатого воздуха, который подается в распыленном состоянии (снизу вверх) непосредственно в межэлектродное пространство равномерно по всему его периметру и вдоль всей поверхности перфорированного анода со стороны, противоположной от катода. При этом создаются условия, при которых можно получить равномерные осадки хрома высокого качества и улучшенных механических свойств. Наибольшее влияние на предел выносливости среднеуглеродистой стали, хромированной указанными способами, оказывает температура электролита. Установлены условия, позволяющие избавиться от вредного влияния хромового слоя на усталостную прочность стали.
Л. Е. Аронов (Ташкентский автодорожный институт) доложил о выявлении возможности применения металлокерамических втулок при ремонте двигателя ЗИЛ-130. Проводится работа по замене материала подшипника при ремонте на металлокерамику, чтобы увеличить срок службы пары шейка—подшипник распределительного вала. Для определения удельных нагрузок на подшипник выполнен расчет действующих усилий на опоры распределительного вала и были экспериментально определены эти нагрузки методом тензометриро- вания. Исследования показали, что максимальное удельное давление приходится на среднюю опору и не превышает11 кгс/см2. Это дает основание считать, что материал, предлагаемый для замены сталебаббитовых втулок на металлокерамические, после ремонта двигателя, соответствует своим прочностным качествам.
С. А. СПЕСИВЫХ, Е. И. ЛЕЖНЕВА
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
УДК 629.113.012.3
БЕЗОПАСНОЕ КОЛЕСО ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯU A ВЫСТАВКЕ автомобилей в 1973 г. “ в Женеве отделение шин компании Авон Руббер (Англия) представило без-
Рис. 1
опасное колесо. При случайном проколе шины во время движения автомобиля сохраняется его управляемость и безопасность, так как проколотая шина не соскакивает с обода. Фирма экспонировала колеса с бескамерными шинами диаметром 254, 304, 330 и 381 мм всех типов. Предлагаемый обод безопасного колеса отличается от глубокого обода (рис. 1) существующих колес тем, что
кольцевая канавка седла располагается ближе к одному из бортов обода. После установки и выравнивания бескамерной
шины на ободе канавка закрывается металлической лентой с замком (рис. 2). Испытания показали, что при резком
торможении и крутом маневрировании автомобиля с проколотой шиной последняя остается на ободе, исключая воз
можность контакта металлического обода с дорожным покрытием и возможность аварии.
М. Б. АНДРЕЕВ
ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА В ЗАРУБЕЖНОМУДК 621.791.72:629.113
АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ
1Л СПОЛЬЗОВАНИЕ в качестве источ- *■ ника тепла электронного луча с большой концентрацией мощности обусловливает высокий к.п.д., малое коробление при сварке, возможность сварки тугоплавких, легкоокисляющихся и разнородных металлов.
За рубежом применяются следующие три вида электроннолучевой сварки: в высоком вакууме (при 10-4 мм рт. ст. и более), в частичном вакууме (при1—3-10-1 мм рт. ст.) и при атмосферном давлении.
В настоящее время созданы высоковакуумные сварочные установки мощностью до 30 кВт, при эксплуатации которых можно широко применять средства автоматизации. Установки, работающие в частичном вакууме, рассчитаны на напряжение ускорения 60 или 150 кВ, причем электронный луч формируется при вакууме 10-5 мм рт. ст. и более.
Установки для электроннолучевой сварки при атмосферном давлении бывают двух систем: с неподвижной электронной пушкой и устройством для перемещения свариваемой детали (система «Гамильтон Стандарт») и с подвижной электронной пушкой (система «Вестин- гауз»). Для первой — источник электронов имеет вид тонкой иглы для нити, для второй — в качестве электронного эмиттера используется катод с косвенным подогревом. В отличие от установок высокого и частичного вакуума установки, работающие при атмосферном давлении, не имеют устройств противолучевой защиты, так как при их конструировании применяется точный расчет уровня электронного излучения.
Особый интерес для автомобильной промышленности представляют прочные и аккуратные электроннолучевые швы.
полученные в процессе сварки с высокой скоростью.
На предприятиях фирмы Форд Мотор Корп. (США) пластина и кулачковый узел соединялись твердой иайкой; теперь они свариваются на электроннолучевой машине фирмы Сейки Су (США) со скоростью 1100 деталей/ч. Сварочная машина состоит из 12-позиционного загрузочного устройства, камеры с электроннолучевой пушкой, двойного вакуумного уплотнения, системы насосов, вибропитателей и механизма автоматической разгрузки. Свариваемые детали устанавливаются в гнезда загрузочного стола. На машине можно сваривать блок шестерен, клапаны, диски сцепления и детали трансмиссии. Для этих целей предусмотрен поворот свариваемых изделий в гнездах загрузочного стола. Кулачки распределителя свариваются с помощью системы кругового отклонения луча, которая позволяет обходиться без поворота деталей.
Кроме того, предприятия фирмы Форд Мотор Корп. используют электроннолучевую сварку для соединения со скоростью 240 узлов/ч в камерах с низким давлением венцов маховика с подкладочной плитой. Однако размер изделий и производительность ограничивают применение этого процесса на практике.
Сварка в частичном вакууме применяется на предприятиях концерна Дже- нерал Мотор Корп. (США) при изготовлении колонок пулевого управления. Трубки длиной 457 мм с толщиной стенок1.8 мм свариваются со скоростью 660 шт/ч на машинах с поворотными столами. Конструкция колонок рулевого управления специально приспособлена Фирмой тля электроннолучевого пронесся. В этом случае электроннолучевая сварка втрое сократила количество необходимых
операций. Электроннолучевая сварка применяется также для изготовления сферических сочленений. Температура шарнира при сварке никогда не превышает 93°С, при этом пластичное уплотнение внутри этих узлов не повреждается. Сферические сочленения изготовляются со скоростью 1200 шт/ч.
Ранее для этих узлов использовалась сварка сопротивлением. Применение без- вакуумных машин электроннолучевой сварки фирмы Гамильтон Стандарт позволило удвоить выпуск сферических сочленений по сравнению с прежним методом. Две части небольшой толщины в картере гидротрансформатора соединяются также электроннолучевой сваркой. Швы длиной 89 см создаются автоматически со скоростью 508 см/мин. Раньше при сварке под флюсом эта операция длилась 5 мин, а при данном способе — 15 с.
Фирма Электрон Бимз Процесис (Англия) разработала технологию и создала оборудование (машины «Дайна- вельд») для электроннолучевой сварки статоров автомобильных генераторов переменного тока. Каждый статор сваривается из 19 блоков пластин. Перед сваркой блоки,' разделенные алюминиевыми перегородками, надеваются на четыре разжимные трубчатые оправки (по 20 комплектов на оправку) и закрепляются. Далее оправки помещаются в камеру для электроннолучевой сварки, закрепляются в фиксаторе с четырьмя кулачковыми патронами, и камера откачивается до вакуума 10-4 мм рт. ст.Во время сварки оправка перемещается в продольном направлении под лучом и после одного прохода вручную поворачивается на 60°. В результате каждый статорный пакет оказывается сваренным 4 Д по периферии шестью равноотстоящими
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
леннос
ть
№ 6,
19
73
г.друг от друга швами. Производительность машины «Дунавельд» — 1000 статоров за восьмичасовую смену, но она может быть увеличена при полной автоматизации процесса.
Центральным институтом сварки совместно с автомобильным заводом ВЕБ Сахенринг в Цвикау (ГДР) проведены исследования, посвященные вопросу применения способа электроннолучевой сварки для сборки ответственных деталей автомобиля, в частности нодрес- сорной вилки автомобиля «Трабант», которая обычно изготовляется ковкой. При электроннолучевой сварке она собирается из трех деталей: вилки из стали С 15, шайбы из стали С35 и контрольного болта из стали С35. Для соединения этих деталей было предложено несколько вариантов, из которых самым удачным признан способ комбинированного применения электроннолучевой сварки и дуговой сварки в среде углекислого газа. К головке центрального болта с помощью электронного луча привариваются шайба и вилка. Вилка дополнительно приваривается к шайбе дуговой сваркой в среде углекислого газа двумя угловыми швами длиной по 30 мм каждый. Для электроннолучевой сварки подрессорной вилки была создана специальная установка с электронной пушкой (конструкция исследовательского института «Мон- фред фон Арден») мощностью 6 кВт, напряжением 30 кВ и максимальным током 200 мА. Скорость электроннолучевой сварки 300 мм/мин. Собранные таким
образом 'подрессорные вилки прошли испытания на прочность дугового шва и вибропрочность электроннолучевого шва. Кроме того, вилки испытывались на автомобилях при пробеге 70 170 и 82 250 км. В конце испытаний материал вилок был подвергнут металлографическому анализу. Результаты испытаний показали хорошее качество получаемых соединений и выгодность применения электроннолучевой сварки для сборки подрессорной вилки из штампованных деталей. Установка окупается в течение года.
Наиболее известными изготовителями электроннолучевых сварочных машин за рубежом являются фирмы Сиаки (США); Электрон Бимз Прокасизл Лтд., Бритиш оксиген и Ко. и Вестингауз (Англия) и др. Фирма Гамильтон Стандарт намечает создать оборудование для электроннолучевой сварки топливных баков, глушителей, кондиционеров и свечей зажигания. Фирма Меч Троник проводит работы по электроннолучевой сварке колес центральных ребер с ободом пластин автоматической трансмиссии. Фирма Фольксваген (ФРГ) осуществляет электроннолучевую приварку приводной планки к тормозному барабану автоматической трансмиссии и приклеивание фрикционной накладки на подготовленную дробеструйной обработкой поверхность барабана. Это обеспечивает лучшее качество изделия и повышает срок его службы. Приварку осуществляют на электроннолучевой машине Сиаки, а склеивание — под давлением
на 12-:позиционном станке с вращающимся столом при температуре 220°С.
Новой разновидностью электроннолучевой сварки является сварка тлеющим разрядом. По этому методу электронный луч образуется при низком давлении в инертном газе, азоте или водороде с использованием холодного металлического катода. Фокусировка достигается электрическим полем благодаря аноду. Магнитной фокусировки в данном случае не требуется. По новому методу могут быть получены точечный фокус, как в обычных электроннолучевых пушках, а также линейные и кольцевые лучи, которые позволяют делать соответствующие швы за один импульс в течение 0,1—1 с. Имеются экспериментальные установки, работающие при относительно грубом вакууме, в которых отсутствуют горячие катоды и фокусирующее оборудование. На них получают кольцевые швы диаметром до 32 мм.
Сейчас американские исследователи ведут работы по применению электроннолучевой сварки расфокусированным лучом. Такой метод, по сообщениям зарубежной печати, дает хорошие результаты .при многопроходной сварке.
Очевидно, что хотя электроннолучевая сварка считается дорогим процессом, преимущества, получаемые при ее применении (особенно высокая производительность и качество продукции), экономически оправдывают первоначальные затраты на приобретение дорогого оборудования.
Т. В. РОГОЖ ИНА
УДК 621.74:65:011.56
НОВОСТИ В ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ ЗА РУБЕЖОМ
Пистолет ТК 66 для приваривания шпилек
Пистолет приваривает шпильки к деталям из низкоуглеродистых и легированных сталей, латуни и меди методом конденсаторной сварки в строго перпендикулярном к основному материалу положения. При этом материал шпилек и деталей, к которым они привариются, может быть неодинаков. Пистолет снабжен системой управления на транзисторной схеме. Техническая характеристика пистолета следующая:
Напряжение цепи питания в В . . . 220Частота сети питания в Г ц .............. 50Диапазон бесступенчатого регулиро- '
вания напояжения заряда конденсатора в В .......................................... 90—200
Диапазон регулирования емкостиконденсатора в м к Ф ......................... 16000—66000
Число ступеней регулирования емкости конденсатора................................ 4
Диаметр шпильки в мм:минимальный................................... Ямаксимальный................................... 8
Производительность при приваривании стальных шпилек диаметром6 мм в шт/мин................................... 12
Габаритные размеры блока управле- ' ния и питания в мм:
ширина .......................................... 255длина................................................. 515вы сота.............. ............................... 390
Общий вес комплекта в к г ................ 38Вес пистолета без кабеля в кг . . . . 1Длина кабеля дчя соединения писто
лета с блоком управления и питания в м ................................................. 4,3
«WO-Maschinen — Funk», ноябрь 1972, №11, с. 28—29.
Сушка холодом металлических порошков
Около шести лет назад английская фирма Edwards High Vacuum использовала сушку холодом при изготовлении металлических порошков. Затем была разработана подобная технология для переработки паравольфрамата аммония в порошок вольфрама, используемый при изготовлении карбида вольфрама.По этому методу раствор соли металла подвергается быстрому замораживанию и возгонке в вакууме, после чего частицы полученного порошка вольфрамаимеют размеры -~500 А. Принципиальное преимущество этого метода перед остальными состоит в получении мелкозернистого и однородного продукта.Размер частиц порошка регулируется концентрацией раствора соли металла и скоростью замораживания. Раствор соли должен быть предварительно охлажден. Фирма предлагает применять распыление в охлаждаемую жидкость.При этом раствор замерзает и скапливается на дне сосуда, после чего охлажденные частицы выбираются из сосуда и подаются к обычному полочному холодильнику. Чтобы предотвратить расплавление, полки с кристаллами охлаждаются до — 10° и производится ва- куумирование камеры сушки. При достижении необходимого вакуума процесс охлаждения прекращается, полки с кристаллами нагреваются до 60° и происходит возгонка для получения сухого порошка. Превращение порошка в окись вольфрама производится его на
гревом и восстановлением в атмосфере осушенного водорода. Размер получаемого порошка зависит от ’температуры процесса и влажности атмосферы.
«Metallurgia and Metal Formine», ноябрь 1972, т. 39, № 11, с. 377—378.
Установки для литья под низким давлением
Фирмой Soag Machinery (Англия) создана автоматическая установка литья под низким давлением. Емкость печи машины от 272 до 510 кг. Вес изготовляемых отливок до 45 кг.
Фирмой Dimo International Cwmbran Mon. (Англия) изготовлена установка литья под давлением особой конструкции. Вся формовочная оснастка, расположенная на вертикальной колонне, по которой она поднимается вверх, может отделяться от печи. Это позволяет создавать различные комбинации между печью и формами.
«Maschinenmarkt», ноябрь 1972, т. 78, № 90, с. 2085—2086.
Автоматические машины для литья под давлением с холодной
и горячей камерами прессования
Фирмой'ЕМВ Со, Ltd. (Англия) изготовлена машина с холодной камерой прессования с гидравлическим приводом, предназначенная для изготовления алюминиевых отливок. Запирающее усилие машины 250—400—600 тс. Впрыскивание производится в три ступени, выталкивание — гидравлически и с помощью упорной плиты.Вологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
Фирмой Herbert Associates Ltd. (Англии) изготовлена машина с холодной камерой прессования с запирающим усилием от 100 до 400 тс. Вес изготовг ляемых алюминиевых деталей до 3 кг. Машина снабжена гидравлическим выталкивающим приспособлением, приспособлением для изготовления стержней и установкой низкого давления запирающего агрегата.
«Maschinenmarkt», ноябрь 1972. т. 78, № 90, с. 2086.
Оборудование для изготовленияклапанов автомобильных двигателей
Польская организация Centrozap of Catowlce заключила с фирмой British Federal Welder and Machine Co, Ltd. (Англия) контракт на поставку шести электрических установок для жидкоге- кучей штамповки. На каждой установке изготовляется в час 200 нагретых высаженных заготовок клапанов для автомобильных двигателей. Прямые стержни из хромистой стали подаются из бункера в специальную штамповочную наковальню. Один конец стержня нагревается трансформатором мощностью 45 кВа, к другому концу прикладывается гидравлическое давление, чтобы придать нагретой зоне форму «тюльпана» определенного размера. С этой позиции заготовки выталкиваются и передаются на чеканочный пресс, на котором клапан оформляется окончательно.
«Welding and Metal Fabrication», ноябрь 1972, т. 40, № 11, с. 402.
Улучшение свойств железного порошка оловом
При добавлении олова и меди к порошку железа температура спекания снижается с 1148 до 954°, причем олово дает возможность контролировать размеры деталей. При добавлении 2% Sn и 3% Си температура спекания не влияет на размер частиц порошка. Олово благоприятно влияет на сжатие и, когда применяется органическая смазка (з этих случаях олово действует, как твердая смазка), увеличивает плотность и прочность деталей. Используя олово в качестве смазки при прессовании, можно облегчить проблему удаления органической смазки из центра отпрессованных деталей. Влияние олова и меди снижается в присутствии углерода в порошке железа. Ведутся научно-исследовательские работы по использованию олова с другими элементами вместо меди: никелем, кобальтом, марганцем, но пока хорошие результаты не получены.
«Materials Ingineering», октябрь 1972, т. 76. № 5, с. 22—23.
Высокоскоростная сварка двутавровых балок для грузовых
автомобилей
Английская фирма Jork Frailer Со, Ltd. при сборке двутавровых балок длиной 2,36—3 м для грузовых автомобилей и тягачей использует сварку под флюсом. Полки шириной 7,62 см изготовляются из стали с высоким сопротивлением разрыву, а перемычка шириной 10 см — из низкоуглеродистой стали. Испытания показали, что сварные поперечные балки имеют стойкость к общему разрушению 12,6 тс по сравнению с 6,76 тс у стального проката двутаврового профиля.
Для- изготовления двутавровых балок используется машина с двумя столами и двумя сварочными головками. Изделия автоматически подаются под сварочные головки «Innershield» для одновременного приваривания двух полок к перемычке угловым швом 4,7 мм со скоростью 274,34 см/мин. Сверху над сварочными головками расположены четыре катушки весом 22,7 кг с проволокой диаметром 1,2 мм. Сварочные головки снабжаются энергией через четыре выпрямителя R3S 600, которые обеспечивают максимальный ток 1200 А. Для сварки используется агломерированный флюс типа 761 американской фирмы Lincoln Electric Со. Возбуждение и отключение дуги в процессе сварки происходит автоматически. Вначале полки привариваются к одной стороне перемычки, затем сварочные головки подаются к другой ее стороне и процесс повторяется. По окончании сварки поперечные балки подвергаются снятию напряжений и после подготовки поверхности грунтуются и окрашиваются.
«Welding and Metal Fabrication», ноябрь 1972, т. 40, № 11, с. 374—375.
Стыковая сварка сталей с покрытием
Известно, что при сварке стального листа с покрытием, полученным горячим погружением, происходит разрушение электродов вследствие налипания материала покрытия на контактную поверхность. Фирма Messer Griesheim (ФРГ) разработала новый метод сварки стального листа с таким покрытием, используя контактные полосы из фольги, подаваемые на обе стороны между стыковыми поверхностями изделия и
сварочными роликами машины для ров
ной роликовой сварки. При этом стыко
вые концы изделия плавятся сквозь их
полное поперечное сечение и фольга сваривается с основным металлом. В результате использования фольги устраняется прямой контакт электрода с покрытием, имеющим низкую точку плавления. Это значительно улучшает надежность и долговечность электрода. Последующая антикоррозионная обработка требуется, если используется фольга из низкоуглеродистой стали; при использовании фольги из нержавеющей стали коррозионностойкие швы получают без обработки. Такой метод сварки, при котором получаются прочные и пластичные сварные швы с незначительной деформацией и хорошим качеством поверхности, можно применять для изготовления панелей крыши и боковых стенок автобусов, автомобилей-рефрижераторов, железнодорожных вагонов, сварных изделий в форме дуги и т. д.
«Sheet Me;tal Industries», ноябрь 1972, т. 49, № 11, с. 679—684.
Сварочный пистолет с вытяжным устройством
Фирма Hobart Brothers изготовляет сварочные пистолеты на 600 А, снабженные системой вытяжки выделений из зоны сварки. Система вытяжки улучшает условия работы оператора, видимость дуги и сварочной ванны, качество шва. Воздух, проходящий сквозь выпускные отверстия, охлаждает пистолет, что также улучшает условия' сварки. Чтобы удалить выделения из зоны дуги без разрушения газовой защиты, отверстие для сбора выделений размещено под отверстием газовой защиты на наконечнике. Эффективная вытяжка достигается при помощи значительно меньшего объема воздуха, чем при наличии вытяжной камеры, вытяжных зонтов и других подобных систем вытяжки. Система вытяжки включает насос вакуумного типа, который откачивает1,13 м3/мин воздуха к фильтровому yci- ройству. Отфильтрованный воздух выпускается на расстоянии 11 м от зоны сварки. Кроме пистолета на 600 А, имеется другая модель на 400 А, которая рассчитана на ПВ = 60%, легче и дешевле первой модели и также использует защиту СОг. В новом оборудовании используется присадочная проволока диаметром от 0,8 до 1,6 мм или порошковая проволока диаметром от 1,2 до2 мм. Пистолеты с вытяжным устройством используются на предприятиях фирмы Caterpillar в Европе:
«Sheet Metal Industries», ноябрь 1972, т. 49, № 11, с. 720.
УДК 629.113.012.857.2
УСТАНОВКА УПР-1 ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРЕЛЫ ПРОГИБА РЕССОРЫ ПО КОНТРОЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ
НА ОРЕНБУРГСКОМ заводе гидравлических прессов «Металлист» из
готовлен опытно-промышленный образец установки модели УПР-1 (техническая документация разработана Азовским специальным конструкторским бюро кузнечно-прессовых автоматов и гибочных машин). Установка предназначена для испытания рессор автомобиля «Москвич-408» и 432.
Испытание заключается в нагружении рессор контрольным грузом и измерении стрелы прогиба рессоры в нагруженном состоянии. Техническая характеристика установки следующая:
Число ступеней нагружения ............................. 2Величина контрольной нагрузки в кгс:
первой ступени........................................250второй ступени........................................405
Рабочее давление сжатого воздуха в кгс/смг 4Отклонение контрольной нагрузки в % . . . ±1Высота (над уровнем пола) места установки
рессоры в мм..............................................1140Габариты в мм:
слева направо .......................................... 1500спереди назад...........................................620вы сота.....................................................2150
Вес в к г ......................................................... 850
На рисунке приведена кинематическая схема установки, состоящей из сварной станины 1 коробчатого типа, штан
ги 2 с грузами 3 к 4, пневмоцилиндра 5, указателя 6 стрелы прогиба рессоры.
В верхнем положении поршня 7 пневмоцилиндра 5 серьга 8 удерживает штангу 2 с грузом 3 через бочкообразный ролик 9 в подвешенном состоянии.
Испытуемая рессора 10 устанавливается ушками на две призмы 11, которые могут перемещаться на роликах по направляющим 12.
Включением крана, управляющего работой пневмоцилиндра 5, поршень 7 перемещается вниз и вилка 13 штанги 2 с грузом 3 опускается на рессору, кото- Д С рая прогибается до положения равнове,-
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленност
ь
№ 6,
1973
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ост
ь
№ 6,
1973
сия сил упругости и приложенной нагрузки. При этом штанга 2 с грузом 3 прекращает движение вниз, а шток пневмоцилиндра вместе с серьгой 8 продолжает перемещаться вниз за счет паза в серьге 8 до упора поршня 7 в нижнюю крышку .пневмоцилиндра 5. Таким образом, рессора остается нагруженной только контрольным грузом 3.
Стрела прогиба рессоры определяется по указателю 6, который выполнен в виде сектора, установленного на оси 14 и прижимаемого к упору 15 пружиной 16.
В установке предусмотрены два контрольных груза 3 и 4. Груз 4 накладывается на груз 3 при испытании рессоры второго типа (более жесткой).
При работе установки только с грузом 3 груз 4 лежит на поворотных упорах 17 механизма накладывания груза 18, размещенного в тумбе станины 1.
Накладывание груза 4 иа груз 3 осуществляется в крайнем верхнем положении поршня 7, которое он занимает при повороте рукоятки 19 фланца 20 на 90°.
При этом серьга 8 заходит в паз фланца 20 и груз 4 поднимается грузом 3 над упорами 17. В этом положении упоры 17 поворотом рукоятки 21 выводятся из-под груза 4 и остаются в выведенном положении во время испытаний рессоры второго типа. Грузы от раскачивания в процессе работы удерживаются роликами 22. Установка проста в изготовлении и надежна в эксплуатации. Возможность испытания на ней двух различных типов рессор значительно повышает коэффициент использования установки.
Ю . Д. КОЗЕЛЬ, Л. Н. БОБЯТИНСКИЙ
Азовское СКБ кузнечно-прессовых автоматов и гибочных машин
Р. М. Пе т р и ч е н к о , В. В. О с о н о в с к и й. Рабочие
процессы поршневых машин (двигатели внутреннего сгора
ния и компрессоры). Изд-во «Машиностроение», 1972.
Р ЕЦЕНЗИРУЕМАЯ книга является одной из немногих публикаций для широкого круга специалистов, интере
сующихся новым в расчете рабочего цикла поршневых двигателей. Новые положения, касающиеся расчета процесса сгорания, который характеризует совершенство рабочего цикла, осуществляемого в цилийдре, до сих пор не находят надлежащего освещения в учебниках и учебных пособиях для студентов втузов специальности «Двигатели внутреннего сгорания».
Найденные авторами зависимости представляют собой уравнения, которые отражают изменение давления в массе газа в результате разностороннего воздействия на него внешних условий. Приведено уравнение для идеального газа в общем виде, из которого путем известных допущений получены выражения, служащие основой для расчетов изменения состояния рабочего тела в цилиндре двигателя внутреннего сгорания при впуске, расширении, выпуске и сжатии. Учитывая сложность интегрирования этих зависимостей, авторы заменяют бесконечно малое приращение элементарным малым изменением параметров с их последующим суммированием, назвав этот метод методом элементарных балансов.
Математическая модель рабочего цикла, на основании которой разрабатывается алгоритм его расчета с помощью ЭВМ, предполагает использование метода итераций. При этом, задавшись значением Тт и выполнив весь цикл расчета для всех процессов рабочего цикла, сопоставляют заданное и полученное расчетом значения температуры газов в цилиндре в конце выпуска. Расчет считается удовлетворительным, если эти величины совпадут с точностью до 1,5°/0. Несомненным достоинством данной работы является разработка вопросов лучистого и конвекционного теплообмена в цилиндрах поршневых машин, а также влияния организации теплообмена на параметры их рабочего процесса.
Предлагаемое авторами математическое моделирование рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания основывается на внутренней итерации, когда, варьируя величиной Тт, добиваются ее удовлетворительного совпадения в начале и конце расчета, а также на внешней итерации, когда, направленно влияя на максимальную величину интенсивности теплообмена Nu max добиваются равенства тепла, отданного в охлаждаю
щую среду по условиям теплового баланса Еохл и в резуль
тате теплопередачи g 0KJI. Несмотря на то, что внешняя ите
рация в настоящей работе выполняется при интуитивно выбираемой средневзвешенной температуре деталей цилиндропоршневой группы Тт , аналитическое определение которой
связано с нахождением термических сопротивлений передачи тепла от гйзов в охлаждающую среду, сам факт введения ее в методику расчета рабочего цикла — явление положительное.
Рассматриваемая работа содержит методику оценки температурного уровня деталей цилиндро-поршневой группы поршневых машин. Книга снабжена приложением, в котором приведена программа моделирования рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания применительно к ЭВМ «М-2» и «Минск-22». Это, по мнению авторов, будет способствовать внедрению моделирования рабочих циклов в практику конструкторских бюро моторостроительных заводов.
Элементы использованного в настоящей работе метода расчета рабочего цикла поршневой машины способом элементарных балансов были ранее применены И. И. Вибс при расчете процесса сгорания. Действительно, в разработанной им методике расчета процесса сгорания правильность выбранного первоначально приращения температуры рабочего цикла на элементарном участке линии сгорания АТ проверяется конечным результатом расчета параметров цикла на этом же участке. В качестве фиксированной точки индикаторной диаграммы здесь принят момент подачи искры (впрыска топлива). Очевидно, что в этом случае результат расчета рабочего цикла зависит от достоверности определения параметров газа в цилиндре при впуске и сжатии.Вологодская областная универсальная научная библиотека
www.booksite.ru
Авторами при расчете процесса сгорания использовано уравнение выгорания топлива, полученное И. И. Вибе.
В главе II рассматриваемой книги допущены некоторые неточности.
Так, согласно выражению (1.II-I5) текущее значение абсциссы логарифмической аноморфозы уравнения выгорания предлагается определять как ^= lg [ —1п(1—х()—0,839]. Учитывая, что выражение для абсциссы названной аноморфозы получено путем повторного логарифмирования и изменения
-6-91(f-)z+Iзначения выражения е ' г ' = 1 — х и обозначенияlg<р через У, уравнение ординаты логарифмической аноморфозы выгорания следует выразить как X = lg[—In(1—*;)] —
Выражение (1.II-28) следовало бы задать в виде
Z + 1
так как рекомендовать конкретные значения а=0,192 и 6=1,09 по данным обработки индикаторных диаграмм двенадцати дизелей одного типа несколько преждевременно, даже при хорошей аппроксимации их зависимости q>z = <Pz(£) в логарифмической системе координат.
УДК 658.56
С оверш енствовани е м етодов о п е р а ти в н о го к он трол я и у п р а в л е ния основны м пр ои зводством на авто завод ах . К и с е л е в Ю. М., Б о р и с е н к о Л. К, С у в о р о в а В. И. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Рассм атриваются задачи автоматизированной подсистемы оперативного управления основным производством , приводится перечень этих задач, реш аем ы х в области производственного межцехового и цехового планирования и учета, и излагаются функции, осуществляемые контрольно-диспетчерской ч а стью подсистемы. Р и с . 1.
УДК 658.56
О п овы ш е ни и те хн о л о ги чн о сти к о н с тр ук то р с к и х * р а зр аб о то к на п р е д п р и яти ях автом обилестроения. Ф е д о р ц о в П. В. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Приводятся некоторые прогрессивны е методы организации, анализа и контроля конструкторской документации на ранних стадиях подготовки производства и в ходе ее развития. Т а б л .1. Рис . 2. Библ. 2.
УДК 621.43.033/035
М етодика анал и за работы к а р б ю р а то р а с п о м о щ ью ЭВМ .Т р е т ь я к о в Н. П. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Предлагается метод расчетного построения характеристик автомобильного к арбю рат ора , учитывающий взаимодействие его систем, плотность эмульсии и влияние н ап ора на к о эф ф и циенты расхода. Р и с . 3. Б и б л . 2.
УДК 621 43.3:629.113
Н ом ограм м а для определения пар ам е тр о в га за в цилиндре и вы п ускн о й системе двигателя. К р у г л о в М. Г., Ч и с т я к о в В. К. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Приведена номограмма для определения парам етров газа в цилиндре и выпускной системе двигателя внутреннего с г о р а ния и объясняется, как ею пользоваться. Р и с . 2.
УДК 621.43:62-3
П овы ш ение долговечности цепей при вод а р аспредел ительно* го вала двигателя. Г р ы ж е н к о в В. М.. Р о м а н о в с к и й Б. В. «Автомобильная промышленность», 1973, Кя 6.
На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований показано наличие циклической микропод- внжности в сопряж ении вала с промежуточными пластинами звена цепи. Указы ваются мероприятия, направленные на сни жение амплитуды микроподвижности, что позволяет уменьшить эффект действия фреттинга и тем самым повысить уст алостную прочность цепи. Р и с . 5. Б и б л . 3.
УДК 621.43.004.62
Исследование вли яни я и зн оса деталей ц и л и н д р о -п ор ш н е вой гр уп п ы на м о щ н остн ы е и эконом и че ски е п о казател и д ви га те лей. И в а щ е н к о Н. И., Г у л ь ч е н к о И. М. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Рассм отрено влияние и зн оса на величину площадей проход ных сечений в сопряж ении цилиндр — порш ень— поршневые кольца, с увеличением которы х неизбежно сниж аю тся м ощ ностные и экономические показатели работы автотракторны х двигателей в эксплуатации. Т а б л . 2. Р и с . 3.
Тем более, выражение (1.II-28) рекомендуется авторами для определения показателя характера сгорания 2-основной качественной кинетической константы реакции сгорания топлива в цилиндре двигателя. Совершенство протекания рабочего цикла в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, как это теоретически обосновано в работе И. И. Вибе, определяется сравнением фактического значения величины г с ее оптимальным значением 2ОПт = 1,5.
В системе уравнений на стр. 46, описывающих процесс сгорания топлива в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, второе уравнение приведено неверно.
Вместо напечатанного <рг= [l,09(l+z)]5>12 должно быть при
значениях а=0,192 и 6=1,09 в выражении (1.II-28)
= [l,09(l+z)]5-21. На данном этапе изучения процесса вы
горания топлива в двигателе, настоящее уравнение следовало бы дать в таком виде:
_1_
£ = [ * ( 1 + * ) ] “ .
Отмеченные недостатки не уменьшают достоинств рассматриваемой работы. Выход ее в свет является новым шагом как в деле внедрения в практику новых методов теплового расчета двигателей внутреннего сгорания, так и в расширении наших познаний по физике процессов, протекающих в цилиндре тепловой машины при осуществлении рабочего цикла.
В. Ф. БОРИСОВ
П рои звод ствен ное объ единение «А в то р е м о н т» М и н и сте р ства ав то м о б и л ьн ого тр а н сп о р та Б С С Р
РЕФЕРАТЫ СТАТЕЙУДК 629.113.001.2«401.7»
Н азначе н и е ко л и че ства объ е кто в п р и и с п ы та н и я х на долго вечность. Б у р д а с о в Е. И., К и р с а н о в Е. А. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Н а основании обобщ ения данных о рассеивании логарифма долговечности при усталостных испытаниях предлагается ф о р мула для назначения количества объектов испытаний. Т а б л .1. Р и с . 4. Б и б л . 7.
УДК 629.113.011.5
Р асч е т п а с с а ж и р с к о го с ал он а к у зо в а ле гкового автом обиля на кр учение. Ш к о л ь н и к о в М. Б., К р ы л о в А. А. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Дается сравнение экспериментальных и расчетны х н апряжений кузова легкового автомобиля. Р и с . 6. Б и б л . 4.
УДК 629.113.012.523
И сследовани е э к сп е р и м е н тал ь н ы х к аче ств легкового автом о биля с ш и н ам и н и зк о го проф иля. Б а л а б и н И. В., Л о г у н о в А. А., П р о к о п о в В. В. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6. ,
Материалы испытаний показывают, что по сравнению с ш инами, имеющими отнош ение высоты профиля к его ширине 0,87, низкопрофильны е шины с отношением 0,78 обеспечивают автомобилю на различны х дорож ны х покрытиях лучшие тормозные и сцепные ка’чества, устойчивость, управляемость при практически одинаковом уровне скоростны х качеств топливной экономичности. Т а б л . 2. Б и б л . 4,
УДК 629 113.012.83
И сследовани е те п л о в ы х по терь энер ги и в пневм огидравличе- с к и х ре ссорах. П е т р е н к о A. IVI. «Автомобильная промы ш ленность», 1973, № 6.
А нализируются потери энергии при колебаниях пневмоги- дравлических р е с со р , обусловленные теплообменом. Приведены результаты экспериментальных исследований сил неупругого сопротивления в п н евм орессорах при различном динамическом воздействии. Т а б л . 1. Р и с . 4. Б и б л . 5.
УДК 669.721.5:629.113
О собенности м е хани че ско й о бр аботки м агн и е вы х сплавов.Д а в и д с о н А. М., Г о л у б е в В. С., Д у н я ш е в В. Г..К о н о в а л о в А. И., Р а б и н о в и ч Л. Н., С е д о в Н. В. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Дается об зор специфических особенностей механической об работки магниевых сплавов, геометрических параметров реж у щей части инструмента и реж им ов резания , рекомендуемых в отечественной и зарубежной литературе, а также применяемых на некоторы х автомобильных заводах. Б и б л . 12.
УДК 621.735.32.016.3
Х ол од н ая объ ем ная ш та м п о в к а в н утр е н н е й гай ки кр епле ния сд во е н н ы х колес автом обиля. М и т ь к и н А. Н., Г о л о в и н В, А., К у л и к о в В. П., Б о г о д и с т В. А. «Автомобильная промышленность», 1973, № 6.
Даны разработ ки технологического п роц есса и рекомендации по внедрению п роц есса холодной объемной штамповки гайки на завод ах отрасли. Р и с . 3. Б и б л . 2.
Автом
обил
ьн
ая
пром
ыш
ленн
ост
ь
№ 6,
1973
г.
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
6 а л ка н кар®Достаточно мощные, Обеспечивают необходимую грузоподъемность,Исключительно маневренные, Маневренность,Абсолютно стабильные автопогрузчики БАЛКАН КАР Надежность в эксплуатации
Преимуществом автопогрузчиков БАЛКАНКАР является рентабельность
Грузоподъемность до 5000 кг.
Высота подъема до 4500 мм
ТОРГОВОЕ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВО
НАРО Д НО Й РЕСПУБЛИКИ
БОЛГАРИИ
в СССР — Москва, Мосфильмовская, 52
ЭКСПОРТЕР:
Б А Л К А Н К А Р И М П Э К С Болгария, София, ул. Алабина, 56.Телефон 88-21-22 Телекс 022386 Телеграфный адрес: Балканкаримпэкс — София
З а п р о с ы на п р о сп е к ты и и х копии п росим н ап р а в л я ть по адресу: М оск ва, К-31, Кузнецний мост, 12. Отдел п р о м ы ш л е н н ы х ка тал ого в ГП Н Т Б С С С Р (тел. 220-78-51).З а я в к и на при обретени е то вар о в и н о с тр а н н о го прои звод ства н ап р авл яю тся о р ган и за ц и я м и м и н и стер ствам и ведом ствам , в ведении к о то р ы х они н а ходятся .
В/О « В Н Е Ш Т О Р Г Р Е К Л А М А »Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Установки для окраски металлических поверхностейФ и р м а Д Р А Й С И С — м еж д ун арод н ая о р ган и зац и я , с п е ц и ал и
зи р ую щ аяся в р а зр аб отке и у с та н ов к е к о м п л е ктн о го о бо р уд о
вания для пред варительной отделки и о к о н ч а те л ьн о й о к р а с к и
м еталлических поверхностей всех видов ав то м о б и л ьн о го т р а н с
порта, с е л ьск о хо зя й ств е н н ы х м аш и н и д р у ги х м етал л и че ски х
изделий ти п а холодил ьников. Ф и р м а Д Р А Й С И С поставл яе т
свои устан овк и во м ногие с тр а н ы мира. К р у п н е й ш и е п о тр е б и
тели э ти х у с та н о в о к — заводы ф ирм Ф И А Т , Ф орд, Д ж енерал
М оторе, Рено, Б р и ти ш Л ейланд, Д ж он Дир, Крайслер, а та к ж е
Гор ьковски й автозавод . К р аси л ьн ы е у с та н о в к и ф и р м ы
Д Р А Й С И С э к с п л у а ти р у ю тс я более чем в 30 с транах , в том ч и с
ле в С СС Р , Великобри тании , С Ш А , П ольш е, Ф р а н ц и и , И талии,
Ш веции, Ю гославии, Ю ж ной А ф р и ке , И спани и и ГДР.
Благодаря та к о м у ш и р о к о м у и сп о л ьзо в ан и ю у с та н о в о к
Д Р А Й С И С сов е р ш е н с твую тся к о н с тр ук ц и и и х о тд е л о ч н ы х у с
тановок и оборудования. Ф и р м а Д Р А Й С И С пред лагает Вам с а
мые последние те хн и че ски е дости ж ени я в обл асти а в то м а ти ч е
ской пред варительной обр аботки , эл ектр оф орезной и п р о гр а м
м и р о ван но й а в том ати че ском окраски , п о р о ш к ов о го п о кр ы ти я , к о н с тр ук ц и и кам е р для о к р а с к и распы лением , м етодик в ул ка н и заци и и мер п р о ти в за гр я зн е н и я о к р у ж а ю щ е й среды.
Ф и р м а Д Р А Й С И С м ож ет по м о ч ь Вам п о в ы с и ть п рои звод и те л ьн ос ть и каче ств о п р од укц и и .
DRYSYS EQUIPMENT (INTERNATIONAL) LIMITED
Carrier House, Warwick Row, London SW1E 5EL,
England. Telex 23581.Cables Drysys London SW1
drysys g)London, Paris, Bruxelles, Milano' Augsburg,
Madrid, Port Elizabeth, Detroit, Sydney
Запросы на проспекты и их копии просим направлять по адресу: Москва, К-31, Кузнецкий мост, 12. Отдел промышленных каталогов ГПНТБ СССР (тел. 220-78-51).
Заявки на приобретение товаров иностранного производства направляются организациями министерствам и ведомствам, в ведении которых они находятся. В О «ВНЕШТОРГРЕКЛАМА»
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru
Цена 40 коп. Индекс 70003
ПОКРЫШКИ БУДУТБензина расходуется меньше, если
износ тормозов и покрышек мини
мальный, а диапазон числа оборотов
двигателя максимальный. Эти данные, а также время простоя, скорость и пробег автомобиля фиксирует одновременно урзакордовый
тахограф. С его помощ ью можно
СЛУЖИТЬ ДОЛЬШЕтакже узнать, менялись ли водители автомобиля. Прибор поможет рациональнее составлять графики движения автомобиля и эффективнее организовывать перевозку грузов.
Урзакордовый тахограф — и покрышки служат дольше. Используг
этот прибор, хорошие водители будут
ездить еще лучше.
DDR-AUTOMATISIERUNGSGERATEVEBMESSGERATEWERK ERICH WEINERT MAGDEBURGBETRIEB DESVEB K O M B IN A T MESS- U N D REGELUN GSTECH N IK
Т ор гпре д ство ГДР в С С С РОтдел Э л е к тр о те х н и к и и Э л е ктро н и ки М осква , Д о нская ул., 18.
Е 2 2 5 & 3522ЭEXPORT- IMPORTVO LKSEIG ENER AUSSEN H AN D fLSBE7W EE СЕЧ C E U T SC H E N O E M O K R M IS C H E N R E F L B L K
DDR 102 BERLIN ALEXANDERPLATZ H A U S D E R E LEK T R O IN D U ST R IE
Запросы на проспекты и их копии просим н ап р а в л я ть по адресу: М осква , К-31, К узн е ц к и й мост, 12. Отдел п р о м ы ш л е н н ы хкатал огов ГПН Т Б С С С Р (тел. 220-78-51).З а я в к и на приобретени е товар ов иност ранного пр ои звод ства направляю т ся о р ган и за ц и я м и м и н и стерствам и ведомствам, в ведении ко то р ы х они наход ятся. В О « В Н Е Ш Т О Р Г Р Е К Л А М А » . А
ВТ
ОМ
ОБ
ИЛ
ЬН
АЯ
П
РО
МЫ
ШЛ
ЕН
НО
СТ
Ь»
, 1
97
3,
Кг
Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru