Разработка программы совершенствования организации междугородных перевозок

    На данном стенде для испытания двигателей легковых автомобилей в качестве тормоза предлагается использовать электротормоз переменного тока. Такой выбор обусловлен рядом бесспорных преимуществ перед другими типами тормозов. Например, для такого унифицированного тормоза единственным ограничением, возможно, станет удаленность его расположения от ближайшей «розетки».

    Тормоза переменного тока – это асинхронные или синхронные электрические машины, регулируемые с помощью реостатов и различных машинных преобразователей. Замер тормозной мощности ведется по величине крутящего момента, передаваемого от ротора к статору. Регулирование тормоза, основано на применении частотных преобразователей и электоромагнитных муфт скольжения, что обеспечивает безупречную плавность и нужные пределы изменения режимов.

    Электротормоз переменного тока состоит из следующих основных узлов:

• асинхронной балансирной машины трехфазного переменного тока с фазовой обмоткой ротора;
• регулировочной муфты скольжения;
• весового устройства;
• пусковой электроаппаратуры.

    На рис. 21 представлена схема асинхронной электрической балансирной тормозной установки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рис. 21. Схема асинхронной электрической балансирной тормозной установки.

    Вал ротора 8 (рис. 21) вращается в подшипниках 7, расположенных в корпусе 6 статора. Корпус статора подвешен на подшипниковых опорах 3, размещенных в стойках 4, установленных в раме тормоза. Магнитная система асинхронной машины состоит из двух сердечников: наружного (статор), имеющего форму полого цилиндра, и вращающего внутреннего (ротор). На внутренней стороне статора в пазах уложена трех-фазная обмотка 9, соединенная через рубильник 10 с внешней цепью 11. Обмотка ротора трех-фазная, соединенная звездой, свободные концы этой обмотки подведены к пальцам 1 на валу ротора. По пальцам скользят щетки 2, через которые обмотка ротора соединена с регулировочной муфтой скольжения 5, предназначенной для регулирования частоты вращения при работе установки в двигательном режиме, а так же в тормозном режиме при снятии характеристик двигателя. Момент на валу испытуемого двигателя на данном лабораторном стенде определяется электрическим динамометром с помощью индукционного датчика.

    Основой данного датчика является постоянный магнит. Тарировку динамометра с индукционным датчиком целесообразно проводить в рабочих условиях.

    Устройство для соединения двигателя с тормозом. В качестве соединительного вала, передающего крутящий момент от двигателя к тормозу, на данном лабораторном стенде применяется короткий двухшарнирный карданный вал, который закрывается для безопасности защитным кожухом.

    Устройство для охлаждения двигателя. Система охлаждения двигателя на испытательном стенде, выполняется с использованием смесительного бака. Охлаждение двигателя осуществляется водой, подогретой до температуры, соответствующей нормальному тепловому режиму работы двигателя. Схема работы смесительного бака системы охлаждения двигателя представлена на рис. 22. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    Рис. 22. Смесительный бак системы охлаждения двигателя.

    Для охлаждения воды, поступающей из двигателя в смесительный бак 1 добавляется холодная вода из водопроводной сети. для того, чтобы избежать переполнения бака водой, на определенном уровне в баке устанавливается переливная труба 2. по которой избыток воды отводится в канализацию.

    В качестве другого варианта для охлаждения двигателя предлагается использовать унифицированный радиатор.

    Устройство для отвода отработавших газов. К выпускному коллектору двигателя присоединяется отводная труба. К трубопроводу, отводящему отработавшие газы, предъявляются следующие требования:

• длина трубопровода не должна превышать 6 метров;
• в местах касания со стенкой или полом трубопровод должен быть теплоизолирован;
• колена должны быть плавными, а их число не должно превышать трех;
• проходное сечение трубопровода не должно быть меньше проходного сечения выпускного коллектора;
• все соединения должны быть плотными, не допускающими прорыва отработавших газов;
• участки трубопровода проходящие в помещении, должны быть ограждены.

    Устройство для питания двигателя топливом. Для обеспечения питания двигателя топливом на испытательном стенде должен быть предусмотрен топливный бак. Во избежание попадания топлива в цилиндры двигателя топливный бак необходимо располагать ниже уровня карбюратора. Для замера расхода топлива на стенде должно быть предусмотрено устройство измерения расхода топлива.

    Органы управления двигателем. Органы управления двигателем должны быть выведены на пульт управления и иметь удобные и хорошо доступные рукоятки.

    Измерительные устройства и приборы стенда. Подавляющее большинство измерений в двигателях внутреннего сгорания связано с необходимостью преобразования неэлектрической физической величины в электрическую. Это осуществляют либо непосредственно, либо путем предварительного преобразования их в другие неэлектрические параметры, например, в импульс света или иной параметр. Поэтому, различают датчики прямого и косвенного преобразования, причем датчики косвенного преобразования разделяют на параметрические и генераторные.

    К параметрическим, относят датчики, в которых входная неэлектрическая величина, действуя на участок электрической цепи, питаемой от внешнего источника Э.Д.С., вызывает изменение соответствующего электрического параметра, как-то: сопротивления, емкости, индуктивности или взаимной индуктивности. К генераторным относятся датчики преобразования, в которых под действием входной неэлектрической величины, становятся источником Э.Д.С., генерируя, в том числе, термо-Э.Д.С. и пьезоэлектрический эффект.

    При выборе датчика (преобразователя) того или иного типа, отдается предпочтение датчикам, обладающим линейной функцией преобразования, т. е. имеющим линейную характеристику и отличающимся большей чувствительностью и разрешающей способностью, быстродействием и малыми габаритами, позволяющими размещать их в труднодоступных зонах двигателя. Важно, чтобы датчики не мешали нормальному протеканию процесса, были надежны и обеспечивали дистанционность регистрации наблюдений.

    Наиболее распространенными датчиками механических величин являются параметрические датчики омического сопротивления. Датчики сопротивления в простейшем случае являются датчиками реохордного типа и представляют собой каркас-изолятор намотанной на него проволокой высокого сопротивления, по которой перемещают движок-щетку, связанный с измерительной цепью прибора. Реохордные датчики выполняют по схеме реостатов и потенциометров для сравнительно больших перемещений.

    В исследовательских целях широко применяют R-датчики, используя свойства размытых тензососопротивлений. Тензосопротивления бывают проволочные, фольговые и пленочные. Действие их основано на тензоэффекте, характеризуемом изменением активного сопротивления проводников при деформации последних.

    Емкостные датчики представляют собой плоские конденсаторы, задающей переменной величиной в которых служит зазор между пластинами. В подавляющем большинстве их изготавливают с переменным зазором между пластинами.

    Индуктивные датчики представляют собой электромагнитные устройства, индуктивность которых изменяется под действием входной неэлектрической величины – перемещения. Индукционные датчики отличаются от индуктивных тем, что имеют две раздельные обмотки. Индукционные датчики широко используются, например, для измерения частоты вращения валов, вибраций и для других целей, связанных с измерением линейных и угловых перемещений и ускорений.

    Пьезоэлектрические датчики основаны на принципе пьезоэлектрического эффекта [10].

6.3. Прочностной расчет корпускных деталей стенда

    В данном разделе предлагается рассчитать на прочность один из элементов конструкции стенда – подвесную балку, которая служит для постановки испытуемого двигателя внутрь кузова или его снятия.

    Для облегчения операций по подъему (опусканию) груза, к задней части балки крепится электрическая или ручная лебедка, номинальной грузоподъемностью – до 250 кг. Такой предел обоснован максимальной массой груза, который предполагается поднимать. Длина троса лебедки вполне может уложиться в 3 м. Балка должна иметь возможность выдвигаться за пределы фургона и поэтому в подвешенном состоянии она перемещается по 3х2 роликам, жестко закрепленным вверху кузова автомобиля. Свободный ход ограничен одним пролетом, что составляет примерно длины кузова.

    Целесообразно применить сечение балки из прокатного профиля – швеллера, а его размеры показаны на рис. 6.3.1. В качестве материала используется сталь углеродистая обыкновенного качества Ст3, Ст5, Ст6 (ГОСТ 380—71). Для расчета принимаю такой вариант: сначала выясняются возможные положения балки в кузове автомашины (рис. 24), определяются опорные реакции сил, действующих на нее в этих положениях,

затем выявляются наиболее опасные сечения и их расчет на прочность. При расчете будем исходить из следующего условия: наибольшие нормальные напряжения в поперечных сечениях не должны превосходить допускаемых напряжений [d] на растяжение или сжатие, установленных нормами (для стальной балки [d]=160 Н/мм²) [9].

    Крайних положений балки – всего 4, определяем их:

• балка в «транспортном положении» на рис. 24а;
• балка в «рабочем положении без нагрузки» на рис. 24б;
• балка в «рабочем положении с нагрузкой» на рис. 24в;
• балка внутри кузова «с нагрузкой » на рис. 24г.

    В качестве исходных возьмем следующие величины: значение равномерно распределенной нагрузки q=200 Н/м, длина одного пролета балки а=1.55 м, вес лебедки Q₁=150 Н, максимальный вес поднимаемого груза Q₂=2500 H. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 24. Крайние положения балки с нагрузкой и без нее.

    Для определения опорных реакций сначала рассматриваем рис. 25, по которому составляются уравнения равновесия (обозначения те же, что на рис. 24). 
 

 
 
 
Рис. 25. Силы, действующие на балку.

    На рис. 25 видно, что наибольшие напряжения в конструкции возникнут в случае г), рассчитаем его. Определение опорных реакций производится с помощью уравнений теоремы Вильсона:

    SМ_b=0;               

    SМ_с=0;                  

    SF_iy=0;                                  

    По формуле (104) можно определить:

    Отрицательное значение реакции опоры в точке В означает, что ее действие направлено так, как это показано на рис. 26. Когда известна реакции опор, необходимо определить величину максимального изгибающего момента. На рис. 26 приведены эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.