147971 (Разработка участка обкатки и испытания автомобильных двигателей внутреннего сгорания), страница 4

5.2 Выбор оборудования для проектируемого участка

Технологическое оборудование участка обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания выбираем согласно технологическому процессу. Выбранное оборудование сводим в таблицу 5.2. Расстановка оборудования и расположение рабочих мест на участке представлены на листе ТАДП.04.084Д3.

Таблица 5.2. Ведомость оборудования и оснастки участка.

5.3 Расчет площади помещения

Площадь участка обкатки и испытания ДВС определяют тремя способами: графическим – расстановкой оборудования на планировке; расчетным – по удельным площадям на единицу оборудования, на одного рабочего, на одно рабочее место или на единицу работу; расчетным – по площади, занимаемой оборудованием и переходным коэффициентом.

Ориентировочно площадь участка обкатки ДВС определяется:

F = ΣF_об · К_пл, (5.1)

где ΣF_об – суммарная площадь оборудования в плане, м²;

К_пл – коэффициент плотности расстановки оборудования (К_пл = 3…4).

F = 9,76 · 3 = 29,28 м²

Принимаем, учитывая строительные нормы, F = 36 м².

Ширина пролета участка должна быть не менее 6 метров.

Тогда производственная длина участка определяется по формуле:

L_п = F/g, (5.2)

где g – ширина пролета, (g = 6 м).

L_п = 36/6 = 6 м

5.4 Технологическая расстановка оборудования

При расстановке оборудования и оснастки нужно руководствоваться размерами (разрывами) между ними и расстояниями от стен и колонн. Эти размеры должны гарантировать удобство работ, безопасность рабочих, достаточную свободу движения людей.

Расстояние между оборудованием регламентируется правилами охраны труда и существующими нормативами, которые учитывают удобство и безопасность при их эксплуатации.

При компоновке участка нужно согласовать его с противопожарными, санитарно-гигиеническими и другими нормами.

Каждый вид оборудования имеет условное обозначение, форма которого соответствует его контурам на плане, а размеры габаритам в соответствующем масштабе.

На плане приводят также условные обозначения мест подвода электроэнергии, воды, местные вентиляционные отсосы, нахождения аптечки и средств пожаротушения.

6. Конструкторская разработка

6.1 Анализ существующих конструкций и приспособлений для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания

Приработка и испытания двигателей внутреннего сгорания производятся на обкаточно-тормозных стендах переменного тока, включающих устройство для вращения двигателя в период холодной обкатки и для поглощения мощности двигателя во время горячей обкатки и испытания, а также дополнительное оборудование, обеспечивающее двигатель топливом, охлаждающей водой и смазкой. Стенд состоит из асинхронной электрической машины АБК, которая при холодной обкатке работает в режиме двигателя. Во время горячей обкатки электрическая машина работает в режиме генератора, отдавая ток в электрическую сеть.

Известен стенд для обкатки двигателя внутреннего сгорания, содержащий электропривод, карданный вал, отключающее устройство с шлицевой втулкой и опоры для размещения двигателя. Вал электропривода соединен с храповиком двигателя внутреннего сгорания через карданный вал, отключающее устройство, шлицевую втулку и зацепляющее устройство. Отключающее устройство выполнено в виде фланца, установленного на шлицевой втулке и снабженного ступенчатым выступом с зацепляющим элементом, причем последний снабжен храповиком. Между электроприводом и двигателем внутреннего сгорания установлена подшипниковая опора, на которую опирается карданный вал своей средней частью. Испытуемый двигатель устанавливают на опоры соосно карданному валу. Перемещением отключающего устройства по шлицам карданного вала соединяют зацепляющее устройство с храповиком двигателя, после чего производят обкатку двигателя.

Стенд рассчитан на обкатку двигателей только определенного типоразмера, в связи с чем имеет узкие функциональные возможности.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является принятый за прототип, известный стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания (КИ-2139Б). Стенд содержит основание, продольные направляющие, закрепленные на основании, и установленный на основании тормоз, выполняющий функции нагрузочного устройства. На продольных направляющих установлена тележка, имеющая раму, ложементы для размещения двигателя, механизм фиксирования тележки от осевого перемещения и опрокидывания. Вал двигателя соединен с валом тормоза посредством соединительного устройства. Стенд имеет съемные ложементы разной формы и размеров для установки двигателей различных типоразмеров. Ложементы накладываются непосредственно на раму тележки.

Этот стенд более универсальный в сравнении вышеописанным стендом, поскольку позволяет обкатывать двигатели различных типоразмеров. В зависимости от вылета вала двигателя тележку фиксируют на соответствующем расстоянии до тормоза, а в зависимости от расположения опор двигателя и расположения вала двигателя по высоте подбирают ложементы соответствующей формы и размеров.

Недостатком стенда является низкая универсальность.

В данном дипломном проекте предлагается повысить степень универсальности последнего предложенного стенда, являющаяся наиболее близкой к изобретению.

6.2 Краткое описание стенда и принцип его работы

Поставленная задача решается тем, что стенд для обкатки двигателя внутреннего сгорания, содержащий основание, нагрузочное и соединительное устройство, продольные направляющие, закрепленные на основании, раму, установленную на продольных направляющих с возможностью перемещения и фиксирования, ложементы для размещения двигателя, согласно изобретению имеет поперечные направляющие и стойки, причем рама выполнена в виде автономных балок, поперечные направляющие закреплены на балках, а стойки установлены на поперечных направляющих с возможностью перемещения и фиксирования.

Кроме того, ложементы закреплены на стойках с возможностью перемещения по вертикали и фиксирования в избранном положении. Соединительное устройство выполнено в виде внешнего цилиндра, внутреннего цилиндра и вала с зацепляющими зубьями для соединения с валом двигателя. Внешний цилиндр скреплен с нагрузочным устройством. Внутренний цилиндр соединен с внешним цилиндром посредством первого шлицевого соединения. Вал соединен с внутренним цилиндром посредством второго шлицевого соединения. На внешнем и внутреннем цилиндрах установлены фиксаторы. На внутреннем цилиндре и на валу образованы выемки для размещения фиксаторов.

Поперечные направляющие и стойки, установленные на поперечных направляющих с возможностью перемещения и фиксирования, а также размещение ложементов на стойках обеспечивают возможность плавкого регулирования расстояния между ложементами в поперечном направлении в широком диапазоне в соответствии с расположением опор испытуемого двигателя, а также обеспечивают возможность перемещения двигателя в направлении, перпендикулярном оси вала двигателя.

Выполнением рамы в виде автономных балок с размещением на них поперечных направляющих обеспечена возможностью изменения длины рамы и расстояния между ложементами в продольном направлении в соответствии с расположением опор испытуемого двигателя.

Закреплением ложементов на стойках с возможностью перемещения по вертикали и фиксирования в избранном положении обеспечена возможность регулирования положения ложементов по вертикали и, соответственно, возможностью размещения двигателя на разной высоте.

Таким образом, предусмотренные широкие диапазоны плавного регулирования положения ложементов в продольном, поперечном и вертикальном направлениях обеспечивают возможность крепления и обкатки других механизмов, например, коробки передач, ведущего моста автомобиля, раздаточной коробки.

Соединительное устройство, выполненное в виде телескопически соединенных между собой внешнего цилиндра, внутреннего цилиндра и вала с зацепляющими зубьями, позволяет ускорить и облегчить соединение и рассоединение вала двигателя с нагрузочным устройством, что обеспечивает эксплуатацию стенда.

Стенд работает следующим образом:

Перед обкаткой двигателя внутреннего сгорания устанавливают ложементы в положении, соответствующем расположению опор обкатываемого типоразмера двигателя внутреннего сгорания так, чтобы при установке двигателя на ложементы оси вращения храповика двигателя внутреннего сгорания и вала нагрузочного устройства совпали. Для этого поперечные балки салазок перемещают по продольным направляющим и крепят крепежными болтами. Стойки перемещают по поперечным направляющим и крепят крепежными болтами. Вращением винтов устанавливают ложементы на необходимой высоте. Обкатываемый двигатель внутреннего сгорания устанавливают на ложементы и крепят прижимными болтами. Вал и внутренний цилиндр соединительного устройства выдвигают по первому и второму шлицевым соединения до зацепления зубьев с храповиком двигателя. При этом центрирование положения соединительного устройства и зубьев относительно оси храповика производится центрирующим конусом. В момент зацепления зубьев с храповиком фиксаторы западают в выемки под действием пружин, что предотвращает осевое смещение вала и выход зубьев из зацепления с храповиком. В таком положении производят обкатку и испытание двигателя внутреннего сгорания.

После окончания обкатки выводят фиксаторы из выемок сгибанием пружин. Вал соединительного устройства вдвигают во внутренний цилиндр, выводят при этом зубья из зацепления с храповиком, а внутренний цилиндр вдвигают во внешний цилиндр. После открепления прижимных болтов обкатанный двигатель снимают.

6.3 Расчет массы рамы стенда для обкатки двигателей внутреннего сгорания

Рама стенда является сварной конструкцией и состоит из различных составных элементов, массу которых будем находить по отдельности:

1. Балка поперечная (швеллер № 14), 3 штуки:

m₁ = 1,070 · 3 · 12,3 = 39,483 кг

1. Балка продольная (швеллер № 16), 2 штуки:

m₂ = 3,740 · 2 · 14,2 = 106,216 кг

1. Плита:

m₃ = 0,830 · 0,860 · 0,015 · 7800 =83,515 кг

1. Опора передняя:

m₄ = 0,322 · 0,860 · 0,015 · 7800 = 32,399 кг

1. Опора задняя:

m₅ = 0,200 · 0,860 · 0,015 · 7800 = 20,124 кг

Общая масса рамы равна

m = m₁ + m₂ + m₃ + m₄ + m₅, (6.1)

m = 39,483 + 106,216 + 83,515 + 32,399 + 20,124 = 282 кг