Стенд для монтажа шин

Введение

Одним из наиболее важных направлений по существенному повышению производительности труда, сокращению затрат на содержание и эксплуатацию автомобилей в условиях ресурсных ограничений, имеющихся на автомобильном транспорте, является совершенствование технологических процессов на основе применения современной и новой технике, т. е. осуществление мероприятий по механизации и автоматизации ТО и ремонта подвижного состава на АТП.

В данной расчетной работе предлагается стенд для демонтажа и монтажа шин.

1 Назначение разрабатываемого приспособления

Стенд предназначен для демонтажа и монтажа шин размером от 7,50–20 дюймов до 12,00–20 (рисунок 1).

Рисунок 1 –Стенд для демонтажа и монтажа шин грузовых автомобилей:

1 – бачок; 2 – гидропривод; 3 – лапа в сборе; 4 – пневматический патрон; 5 – гидравлический подъемник; 6 – рама; 7 – редуктор; 8 – съемник; 9 трубопровод; 10 – упор; 11 – винт

Колесо с шиной, из которой выпущен воздух, устанавливают на стенд в вертикальном положении и центрируют с помощью гидравлического подъемника, после чего колесо закрепляют пневматическим патроном. С помощью механического устройства, приводимого в действие от электромотора мощностью 0,4 кВт через червячный редуктор, снимают замочное кольцо. Бортовое кольцо отжимают с помощью гидравлического привода, развивающего усилие до 50 кН. Диск колеса выжимают штоком гидравлического цилиндра (с усилием до 200 кН). Вертикальное расположение колеса устраняет операцию – подъем колеса с пола, необходимую при применении стендов с горизонтальным расположением съемного устройства.

2 Выбор гидроцилиндра

Усилие штока, развиваемое гидроцилиндром [4]:

F_шт = S ∙ r(1)

где S − площадь поршня, м²;

r − удельное давление на 1 с² площади поршня, r = 2,4 МПа.

Площадь поршня вычисляется по формуле:

S = p ∙ d_тр² / 4,(2)

где d_тр − требуемый диаметр поршня.

F_шт = p ∙ d_тр² / 4 ∙ r, (3)

отсюда

d_тр² = 4 ∙ F_шт ∙ r / p.(4)

Требуемое усилие штока

F_шт = 200 кН (см. п. 1), тогда

d_тр² = 4 ∙ 200 ∙ 10³ ∙ 2,4 ∙ 10^-6 / 3,14 = 61,15 ∙ 10⁻³ м²;

d_тр = = 0,247 м.

Ближайший диаметр поршня из стандартного ряда равен 250 мм. Применим гидроцилиндр с диаметром поршня 250 мм.

3 Расчет площади поперечного сечения штока

Площадь поперечного сечения штока [4]:

F = p ∙ d_шт² / 4,(6)

где d_шт − требуемый диаметр штока.

По ГОСТ гидроцилиндру с диаметром поршня 250 мм соответствует диаметр штока d_шт = 0,12 м, тогда

F = 3,14 ∙ 0,12² / 4 = 0,011 м².

4 Расчет нагрузки на шток

Так как нагрузка Q на шток равна усилию, действующему на поршень, то

Q = F_шт = p ∙ d_пор² / 4 ∙ r,(7)

где d_пор − диаметр поршня, d_пор = 0,25 м:

r − удельное давление на 1 с² площади поршня, r = 2,4 МПа.

Q = 3,14 ∙ 0,25² / (4 ∙ 2,4 ∙ 10^-6) = 204 кН;

5 Расчет штока на сжатие

Шток испытывает нагрузку сжатия от сил давления, действующих на поршень (рисунок 2)

Рисунок 2 − Схема и эпюра сжатия штока.

Для стали Ст 45 допускаемое напряжение на сжатие [σ_сж] = 160 МПа.

Напряжение сжатие [3]:

σ_сж = Q / F,(8)

где Q – усилие штока, Q = 200 кН;

F − площадь поперечного сечения штока.

σ_сж = Q / F = 204 ∙ 10³ / 0,011 = 18,5 МПа.

Должно выполняться условие:

[σ_сж] ≥ σ_сж = Q / F.(9)

Так как [σ_сж] = 160 МПа, то условие выполняется.

6 Расчет предельно допустимых напряжений сварного шва

Расчет предельно допустимых напряжений сварного шва [3]:

,(10)

где d_т – предел текучести;

S – запас прочности.

Для материала сварочной проволоки допускаемое напряжение [3]:

[δ_Т] = 280 МПа.

[τ’] = 0,6 · = 56 МПа.