Ниже рассматриваются
общие положения методики калькулирования
себестоимости перевозок и определение
затрат по статьям. Применяемые расчётные
формулы: Расчёт топлива на пробег, л: ,
где Нпр норма расхода топлива на 100 км.
пробега 33 и 28.3 для тягачей МАЗ и RENAULT соответственно,
л; Lобщ общий пробег автомобилей, км. Расчёт
необходимого количества топлива на транспортную
работу, л: , где 1.3 норма расхода топлива
на одну ткм транспортной работы; Ра транспортная
работа, ткм. Расчёт расхода топлива на
зимний период времени, л: , где 4.2 средний
процент расхода топлива на зимний период
времени; Расчёт дополнительного расхода
топлива на внутригаражные нужды, л: , где
0.5 расход топлива на внутригаражные нужды,
%. Расчёт необходимого количества топлива
на производственную программу, л: . Расчёт
сэкономленного топлива, л: , где - процент
сэкономленного топлива. Расчёт затрат
по статье «Горючее», руб: , где Ц цена за
один литр топлива 1000 руб (опт.). Расчёт
затрат по статье «Смазочные и прочие
эксплуатационные материалы», руб , где
укрупнённый процент затрат на смазочные
и прочие эксплуатационные материалы
4 %. Расчет затрат на топливо и смазочные
материалы представлен в табл. 12. Таблица
12. Расчет затрат на топливо, смазочные
и прочие эксплуатационные материалы
ПоказателиЕд. изм.До внедренияПосле внедренияTпрл303811.230643.2Ттрл148175.8126861.3Тзимл18983.452415.19Твнл2354.85299.6Тобщл473325.3160219.29Тэл9466.511204.39С2руб46385880059014900С3руб185543522360596Все
автомобильные хозяйства, кроме автотранспорта,
не выделенного на хозрасчет, ежемесячно
производят начисление (резервирование)
сумм на восстановление износа автомобильных
шин и их ремонт на основании данных о
фактическом пробеге эксплуатируемых
автомобильных шин, включая автомобильные
шины, восстановленные методом наложения
протектора по установленным нормам в
процентах к стоимости комплекта [5]. Расчёт
перепробега шин, км: , где процент перепробега
автошин 10 % и 13 % для тягачей МАЗ и RENAULT
соответственно. Расчёт необходимого
количества автошин, шт: , где n количество
автошин на одном автомобиле 10, 6, 6 и 4 для
тягачей МАЗ, RENAULT, полуприцепов FRUEHAUF и
SHMITZ соответственно, шт; Lшин норма пробега
автошин до списания согласно нормам для
междугородных перевозок 77000, 84000 и 77000
для тягачей МАЗ, RENAULT и полуприцепов всех
марок соответственно, км. Расчёт затрат
на восстановление износа и ремонт автошин,
руб: , где Нв норма затрат на 1000 км пробега,
руб; Цш стоимость одного комплекта шин
1200000 и 2700000 для тягачей МАЗ и RENAULT соответственно,
руб. Расчёт затрат на восстановление
износа и ремонт шин прицепного состава,
руб: , где Нв норма затрат на 1000 км пробега,
руб; Цш стоимость одного комплекта шин
для полуприцепа 1200000, руб. Расчёт экономии
от перепробега автошин, руб: , где Нэ норма
экономии на 1000 км перепробега, руб. Расчёт
премии водителям за перепробег автошин,
руб: , где % процент премирования водителей
за перепробег автошин 60 %. Расчёт затрат
по статье «Износ и ремонт авторезины»,
руб: . Расчёт затрат по статье «Эксплуатационный
ремонт и техническое обслуживание автомобилей»,
руб: , где Нто, тр норма затрат на техническое
обслуживание и ремонт автомобилей на
1000 км 35420 руб. Расчёт затрат по статье
«Амортизация автотранспорта» рассчитывается
в сокращенном варианте (без расчета отчислений
на КР) суммированием значений амортизации
отдельно для каждого типа подвижного
состава. Получаем: , где Сба балансовая
стоимость одного тягача 170000000 и 200000000
для тягачей МАЗ и RENAULT соответственно,
руб; Нва норма амортизационных отчислений
на полное восстановление для автомобилей
более 2 т на 1000 тыс. км пробега 0.3 . , Сбп
балансовая стоимость одного полуприцепа
175000000 и 160000000, полуприцепов FRUEHAUF и SHMITZ
соответственно руб; Нвп норма амортизационных
отчислений на полное восстановление
для прицепов и полуприцепов всех марок
на 1000 тыс. км пробега 0.45 . . Расчёт затрат
по статье «Накладные расходы», руб: , где
Ннакл норма накладных расходов на один
автомобиль в год 1700000 руб; Асп среднесписочное
количество автомобилей, ед. Расчёт необходимого
количества автошин, затрат на износ и
ремонт авторезины, затрат на эксплуатационный
ремонт и техническое обслуживание, амортизации
автотранспорта, накладных расходов представлен
в табл. 13. Таблица 13. Расчет затрат на износ
и ремонт авторезины эксплуатационный
ремонт и техническое обслуживание автомобилей
и накладных расходов ПоказателиЕд. изм.До
внедренияПосле внедренияLперкм9206414227Nш(а+п)ед108+71=1796+62=68Сшаруб11664000014580000Сшпруб7668000066960000Эшруб59074401232883Продолжение
таблицы 13. Пшвруб3544464739730Сваруб46952640065664000Свпруб704289600898128000С4руб18741256080307117С5руб652181376467203968С6руб1173816000963792000С7руб119000001700000Расчёт
подготовительно-заключительного времени,
ч: , где 0.38 подготовительно-заключительное
время с учётом медосмотра на одну смену,
ч; АТн автомобиле-часы в наряде, ч; 12 продолжительность
рабочей смены, ч. Расчёт подготовительно-заключительного
времени для водителей, работающих по
системе сменной езды, ч: . Расчёт численности
водителей, чел: , где Фрв годовой фонд
рабочего времени для водителей, работающих
12 ч в смену, а также работающих на междугородных
перевозках по системе сменной езды составляет
1440 ч. Расчёт численности водителей по
классам, чел: , где процент численности
водителей соответствующего класса 25
% для водителей I класса и 75 % для водителей
II класса. Расчёт сдельной заработной
платы водителей, руб: , где R1т расценка
за 1 т погрузо-разгрузочных работ 1570 руб;
Q объём перевозок, т; R1ткм расценка за
1 ткм 850 руб; Р грузооборот, ткм; К1 коэффициент,
учитывающий разъездной характер работы
1.5; К2 коэффициент, учитывающий надбавку
к заработной плате за транспортировку
грузов, соответствующего класса для III
класса составляет 1.5, для IV класса 1.66.
К3 коэффициент, учитывающий выполнение
работ по ТО и ТР в пути 1.5; К4 коэффициент,
работу водителей за сверхурочное время
1.55. Расчёт доплаты за классность, руб:
, где С(кл) часовая тарифная ставка водителя
соответствующего класса, для водителей
II класса 6120 руб, I класса 6890 руб; процент
доплаты за классность для водителей II
класса 10 %, I класса 25%; Nвкл количество
водителей соответствующего класса, чел.
Расчёт премий водителям из фонда оплаты
труда, руб: , где процент премирования
водителей 70 %. Расчёт премии за экономию
горючего, руб: , где Ц цена одного литра
топлива 1000 руб (опт.); процент премирования
водителей 60 %. Расчёт основного фонда
оплаты труда, руб : . Расчёт дополнительного
фонда оплаты труда, руб: . где ФОТдоп процент
отчислений на дополнительную заработную
плату согласно нормативу 10 %. Расчёт общего
фонда оплаты труда: . Расчёт отчислений
в социальное страхование, руб: , где процент
отчислений в социальное страхование
5.3 %. Расчёт затрат по статье «Основная
и дополнительная заработная плата с отчислениями
в социальное страхование шоферов и кондукторов»,
руб: . Расчет фонда заработной платы с
отчислениями в социальное страхование
шоферов и кондукторов представлен в табл.
14. Себестоимость перевозок следует рассматривать
как синтетический показатель, отражающий
комплексное влияние объема выполненной
работы, использования рабочего времени,
производительности труда, использования
оборудования, новой техники, организации
материально-технического снабжения,
а также ряда других факторов [5]. Таблица
14. Расчет затрат на основную и дополнительную
заработную плату с отчислениями в социальное
страхование ПоказателиЕд. изм.До внедренияПосле
внедренияТпзч91.2102.6Nв132Nвкл3 водителя I
кл 10 водителей II кл1 водитель I кл 1 водителя
II кл ЗПсдруб39834816626596723 ЗПклрубвод. I кл:
8812800 вод II кл: 6609600 вод. I кл: 2480400 вод. II кл:
881280 Пруб28963939620970882 Птруб5241900791340ФОТоснруб70865186251720625ФОТдопруб708651865172063ФОТобщруб77951704856892688Нотруб413144043196231С1руб82083145263502479Расчёт
полной себестоимости, руб: . Транспортная
работа выполняется тягачами и полуприцепами,
находящимися на балансе данного АТП.
Расчёт себестоимости 10 ткм, рубткм: . Суммарные
затраты по элементам на выполнение транспортной
работы, которые будет нести одно и тоже
АТП, представлены в таблице 15 и отдельно
в таблице 16. Для калькулирования себестоимости
перевозок используют данные транспортно-финансового
плана деятельности предприятия, в частности:
план перевозок, производственную программу
эксплуатации, технического обслуживания
и ремонта подвижного состава, план по
труду и заработной плате, план материально-технического
снабжения и финансовый план. Если предприятие
осуществляет различные виды перевозок,
то калькулирование себестоимости перевозок
производят по каждому виду перевозок
или работ отдельно [5]. Калькуляция себестоимости
определяется по всем статьям затрат и
представлена в табл. 15. Таблица 15. Калькуляция
себестоимости перевозок Статьи затратПолная
себестоимость до внедрения, руб Полная
себестоимость после внедрения, руб Себестоимость
10 ткм до внедрения, руб/10 ткмСебестоимость
10 ткм после внедрения, руб/ 10 ткм«Основная
и дополнительная зарплата с отчислениями
в соцстрахование шоферов и кондукторов»82083145294037493
527.22 45.04«Горючее»46385880059014900 406.96 28.26«Смазочные
и прочие эксплуатационные материалы»185543522360596
16.28 1.16«Износ и ремонт авторезины»18741256080307117
164.42 38.46«Эксплуатационный ремонт и техобслуживание
автомобилей»652181376467203968 572.18 223.75«Амортизация
автотранспорта»11738160009637920001029.83 461.57«Накладные
расходы»119000001700000 10.44 0.81ИТОГО:332855454016684160742727.33799.02Таблица
16. Полная себестоимость и себестоимость
единицы транспортной работы ПоказателиЕд.
изм.До внедренияПосле внедренияСруб33285545401668416074Sруб
/ 10 ткм2920.26 799.05Снижение себестоимости
перевозок имеет большое значение, так
как во всех отраслях производства значительную
долю затрат на производство продукции
составляют транспортные издержки. Снижение
себестоимости перевозок позволяет снижать
тарифы на перевозки грузов и тем самым
себестоимость продукции других отраслей
промышленности в результате уменьшения
доли транспортных издержек. Рисунок 18
дает наглядное представление о расчетах,
представленных в таблице 15. Постоянный
поиск путей и резервов снижения себестоимости
перевозок является важнейшей задачей,
поскольку решение ее связано с потребностью
снижения затрат овеществленного и живого
труда и увеличения прибыли автопредприятия,
как источника собственного финансирования.
Рис.18. Сравнительная диаграмма, составленная
по результатам калькулирования себестоимости
перевозок.
5.2. Технико-экономические
показатели проекта
Применяемые
расчетные формулы: Доходы от
перевозок по действующим тарифам,
руб [5]: , где Q объем перевозок
грузов за период, рассматриваемый
в проекте, с распределением
по классам грузов и расстояниям
перевозки, т; Т1т тариф за перевозку 1 т
груза с учетом возможных надбавок и скидок.
Планирование доходов АТП рассчитывается
методом прямого расчета (таблица 17 и 18).
Таблица 17. Показатели для определения
доходов автопредприятия за перевозку
при сдельной форме оплаты за перевозку
(после внедрения) МаршрутОбъём перевозок,
тРассто-яние, кмКласс грузаТариф, рубДоход,
рубСПб Нижний Новгород17671099I518454916107692Нижний
Новгород Казань2356410III5832601374161538Казань
Ижевск1767396IV8606331520738769ИТОГО:589019073811007999Нижний
Новгород СПб48391099I518454916107692ИТОГО:48391099518454916107692ВСЕГО:10729751.54727115691Таблица
18. Показатели для определения доходов
автопредприятия за перевозку при сдельной
форме оплаты за перевозку (до внедрения)
МаршрутОбъём перевозок, тРассто-яние,
кмКласс грузаТариф, рубДоход, рубСПб
Нижний Новгород17671099I518454916107692Нижний Новгород
Казань2356410III5195931374161538Казань Ижевск1767396IV8606331520738769ИТОГО:589019073811007999Прибыль
АТП от перевозок грузов на маршруте, руб:
, где С расходы на эксплуатацию автомобилей;
Од отчисления на строительство и содержание
дорог (2 % от суммы доходов). Общая сумма
прибыли АТП на маршруте, руб: , где Пдо
прибыль от выполнения дополнительных
операций и услуг (1 % от суммы доходов).
Планирование прибыли АТП представлено
в таблице 19. Таблица 19. Показатели для
определения балансовой прибыли автопредприятия
ПоказателиОбозначениеДо внедренияПосле
внедренияДоходы от перевозокДатп38110079994727115691Затраты
на перевозкуС33285545401668416074Отчисления на
строительство и содержание дорогОд7622016094542314Прибыль
от перевозокПп4062332992964157303Прибыль от выполнения
дополнительных операций и услугПдо3811008047271157Общая
сумма прибыли АТП П4443433793011428460Вывод: как
следует из таблицы 20, суммарная прибыль
АТП от выполнения услуг по развозке грузов
в междугородном сообщении после внедрения
проекта возрастет в 6.7 раза (!). Однако,
не следует спешить обольщаться, потому,
как большая часть этой прибыли образует
фонд оплаты услуг других АТП за обеспечение
функционирования автомобильной линии.
5.3 Расчет показателей
эффективности проекта
Расчёт экономии
капиталовложений, руб: , где Сба
балансовая стоимость тягача, руб;
Сбп балансовая стоимость полуприцепа,
руб; Асп, Псп списочное количество
тягачей и полуприцепов соответственно.
Разница между доходом АТП проектным и
доходом исходным есть ничто иное, как
экономический эффект от организации
обратной загрузки подвижного состава:
. Оценить годовой эффект АТП от сокращения
себестоимости перевозок можно таким
образом: . Экономический эффект от внедрения
проекта представлен в таблице 20. Таблица
20. Показатели для определения экономического
эффекта ПоказателиОбозначениеЭЭкономия
капиталовложенийСпс595000000Затраты на перевозкуС1660138466Доходы
от загрузки в обратном направленииЗ916107692
6. Конструкторский
раздел. Стенд для испытания двигателей
внутреннего сгорания легковых
автомобилей в условиях авторемонтного
предприятия малого бизнеса
6.1. Обзор существующих
конструкций стендов испытания
двигателей внутреннего сгорания
Существующие
конструкции стендов можно условно
разделить на несколько групп
по следующим признакам: - по расположению;
- по величине обследуемого агрегата;
- по организации диагностики
двигателей; - по типу используемого
нагрузочного устройства. На рисунке
19 помещена схема деления стендов для
испытания двигателей по вышеперечисленным
признакам. Рис. 19. Обзор существующих
конструкций стендов. В данном разделе
необходимо выбрать такой испытательный
стенд, который удовлетворял некоторым
условиям (они определены ниже). Методика
отбора стенда по функциональному признаку
будет состоять в следующем: во-первых,
постановка цели позволит ответить на
вопрос: какой нужен стенд для работы предприятия
малого бизнеса? Относительно дешевый
в изготовлении, компактный в конструкции,
простой и удобный в обслуживании и работе,
при необходимости, в короткий срок разворачивался
и был готовым к работе. Итак, стенд должен
быть мобильным. Мобильность испытательной
установки важнейшее свойство, которое
определяет выбор подвижной платформы.
В качестве подвижной платформы предлагается
использовать автомобиль-фургон ГАЗ-53,
в котором и будет находится рабочее оборудование
с необходимой измерительной аппаратурой.
Во-вторых: относительно конструктивных
особенностей стенда он должен обладать
достаточной коммуникативностью, поэтому
уместно решить вопрос о выборе для него
нагрузочного устройства. В таблице 21
отображены основные достоинства и недостатки
тормозных устройств. Таблица 21. Обоснование
выбора тормозного устройства Тип тормозаПовышающие
факторыПонижающие факторыМеханический-
Малая энергоемкость и неудовлетворение
санитарных требований; - необходимость
непрерывной подрегулировки силы прижатия
колодок или ленты к барабану; - требуется
строго нормированная подача масла на
поверхности трения.Гидравличес-кий- Относительная
простота конструкции и обслуживания;
- большая энергоемкость.- Невозможность
использования энергии, вырабатываемой
двигателем и поглощаемой тормозом; - невозможность
проворачивания коленчатого вала двигателя
от тормоза (невозможность холодной обкатки
двигателя); - большие трудности автоматизации
регулирования тормозов - неустойчивая
работа на малых нагрузках; - довольно
узкий диапазон регулирования гидротормозов;
- значительный расход воды.Индуктивный-
Просты по конструкции, компактны; - имеют
высокую энергоемкость; - могут быть автоматизированы.-
Невозможность использования поглощаемой
тормозом энергии; - невозможность проворачивания
коленчатого вала двигателя.Электричес-кий-
Механическая энергия двигателя превращается
в электрическую и может быть вновь использована;
- возможность проводить холодную обкатку;
- запускать двигатель без использования
стартера; - возможность плавного регулирования
в широком диапазоне нагрузки и числа
оборотов; - процесс управления тормозом.Таким
образом, электрический тормоз наиболее
оптимальный вариант для использования
его в качестве элемента конструкции стенда.
В-третьих: для определения спектра клиентуры
отвечаем на вопрос: кого предполагается
обслуживать? В практике работы малых
мастерских по ремонту и обслуживанию
легковых автомобилей, а так же частных
и индивидуальных гаражей, с небольшой
периодичностью появляется необходимость
в испытании и диагностировании двигателей.
В Санкт-Петербурге, например, тысячи таких
объектов, где интенсивность сборки силовых
агрегатов происходит, скажем, до 3 единиц
в месяц, а в индивидуальных гаражах и
того меньше. Такое обстоятельство, как
низкая потребность в данных услугах для
одной ремонтной точки, легко компенсируется
их значительным числом. Итак, вполне определенно
даны ответы на основные вопросы. На рис.
20 помещен общий вид мобильного стенда
для испытания двигателей легковых автомобилей.
Проект его компоновки подробнее будет
рассмотрен в Графическом разделе. Рис.
20. Автомобильфургон, оборудованный системой
испытания двигателей легковых автомобилей.
6.2. Разработка
компоновки стенда
Испытания
автомобильных двигателей, как в
стационарных условиях, так и
в лабораторных, проводятся на
специальных стендах. Стенды должны
иметь следующие агрегаты и устройства:
- устройство для установки и закрепления
двигателя; - тормозную установку; - устройство
для соединения двигателя с тормозом;
- устройство для охлаждения двигателя;
- устройство для отвода отработавших
газов за пределы испытательного помещения;
- устройство для питания двигателя топливом;
- органы управления двигателем; - систему
зажигания; - измерительные устройства
и приборы. Устройство для установки и
закрепления двигателя. Двигатель с тормозным
устройством предполагается устанавливать
на отдельной устойчивой платформе, несвязанной
жестко с вспомогательными устройствами
самой установки, чтобы исключить негативное
влияние на работу измерительной аппаратуры.
В момент работы испытательного стенда
возникает вибрация. Вертикальные и горизонтальные
составляющие виброскорости и виброускорения
необходимо погасить какими-либо упругими
элементами. На подготовленное основание,
посредством крепления болтами или специальными
амортизаторами, укладываются подмоторные
плиты. Наиболее удобными в этом отношении
являются литые чугунные плиты с хорошо
обработанной у них рабочей поверхностью.
На рабочей стороне литых плит делаются
- образные продольные пазы под головки
болтов крепления опорных стоек, основание
которых в свою очередь выполняется с
прорезями под указанные болты. Благодаря
этому стойки можно перемещать вдоль и
поперек плиты, выбирая для них место с
учетом габаритов испытуемого двигателя.
Стойки отливаются из чугуна или выполняются
сварными из стального проката и снабжаются
специальными суппортами, которые с помощью
грузового винта можно перемещать вверх
и вниз и фиксировать в нужном для двигателя
положении. Тормозная установка. Мощность
двигателя, во время испытания должна
полностью поглощаться внешним сопротивлением.
Для этой цели применяют специальное устройство,
называемое тормозом. Независимо от принципа
работы всякое тормозное устройство содержит
элемент, вращающийся вместе с коленчатым
валом двигателя (ротор), и статор, подвешенный
зачастую на подшипниках. Такое устройство
одновременно позволяет измерять величину
крутящего момента, развиваемого двигателем.
Мощность, поглощаемая тормозом любого
типа, должна плавно регулироваться во
всем диапазоне частоты вращения коленчатого
вала испытуемого двигателя. По принципу,
использованному для создания тормозного
момента, тормоза можно подразделить так:
Механический тормоз. В механическом тормозе
мощность, развиваемая двигателем, расходуется
на преодоление трения между барабаном,
соединенным с коленчатым валом двигателя,
и тормозными колодками или лентой, поэтому
барабан и колодки или лента быстро нагреваются
и нуждаются в интенсивном охлаждении.
Для обеспечения постоянного коэффициента
трения и устойчивой работы установки
требуется также хотя и небольшая, но строго
нормированная подача масла на поверхности
трения. Однако основная причина неустойчивой
работы механического тормоза состоит
в неблагоприятной закономерности протекания
его характеристики. При неизменной тормозной
силе, определяемой величиной прижатия
тормозных колодок или ленты к барабану,
мощность, поглощаемая тормозом, изменяется
прямо пропорционально угловой скорости
вала. Поэтому разновесное состояние тормозной
установки с данной тормозной силой можно
обеспечить только при строго определенной
угловой скорости вала. Малейшие изменения
величины крутящего момента приведет
к изменению угловой скорости вала. Малейшее
изменение величины крутящего момента
двигателя приведет к изменению угловой
скорости вала и нарушению принятого режима
работы. Это требует непрерывной подрегулировки
силы прижатия колодок или ленты к барабану
и существенно осложняет проведение испытаний.
Кроме отмеченного недостатка, механические
тормоза имеют малую энергоемкость и не
удовлетворяют санитарным требованиям
(во врем работы от них летят брызги воды
и масла). Гидравлический тормоз. Принцип
действия гидравлического тормоза основан
на использовании силы сопротивления
движению твердого тела в жидкости. Гидравлические
тормоза получили довольно широкое распространение
в практике стендовых испытаний автомобильных
двигателей вследствие относительной
простоты их конструкции и обслуживания
и большой энергоемкости. Поглощаемая
в гидротормозах энергия превращается
в тепловую, т. е. идет на нагрев жидкости.
В зависимости от конструкции различают
дисковые, штифтовые, лопастные и др. типы
гидравлических тормозов . Индуктивный
тормоз. Тормоза этого типа известны так
же под названием индукционных или электромагнитных.
Мощность испытываемого двигателя расходуется
в них на образование вихревых токов, возникающих
в магнитопроводе в случае периодического
намагничивания его и размагничивания.
Поскольку вихревые токи нагревают тормоз
пропорционально поглощаемой мощности
испытуемого двигателя, возникает необходимость
отвода тепла по аналогии с гидравлическими
тормозами. Чтобы облегчить эту задачу,
ротор делают магнитным, а статор электромагнитным.
В индукторном тормозе происходит двойное
преобразование энергии: подводимая к
его ротору механическая энергия превращается
сначала в электрическую, а затем в тепловую.
Для обеспечения отвода тепла индукторные
тормоза имеют систему охлаждения. Тормозное
усилие в индукторном тормозе регулируется
путем изменения величины тока возбуждения.
Индукторные тормоза просты по конструкции,
компактны, имеют высокую энергоемкость,
могут быть автоматизированы. Недостатками
индукторных тормозов являются принципиальная
невозможность использования поглощаемой
тормозов энергии и невозможность использования
их для проворачивания коленчатого вала
двигателя. Второй недостаток может быть
устранен, но это связано с возникновением
определенных технологических трудностей.
Электрический тормоз. Тормоза этого типа
представляют собой электрические машины
в балансирном исполнении, вал которых
соединяют с валом испытуемого двигателя.
В настоящее время широкое распространение
получили тормоза как постоянного тока,
так переменного. Механическая энергия
двигателя в таких тормозах превращается
в электрическую и может быть вновь использована.
Благодаря этим свойствам электрические
тормоза выгодно отличаются от других
тормозных устройств. Кроме того, электрические
тормоза позволяют прокручивать вал испытуемого
двигателя, проводить холодную обкатку
его после сборки, запускать двигатель
без использования стартера. Так же к достоинствам
электротормозов следует отнести возможность
плавного бесступенчатого регулирования
в широком диапазоне нагрузки и числа
оборотов и возможность дистанционного
управления, что позволяет автоматизировать
процесс управления таким тормозом. 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 38071). 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 [] на растяжение или сжатие,
установленных нормами (для стальной балки
[]=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:
Мb=0; ; Мс=0; ; Fiy=0; ; По формуле (104) можно определить:
Н; Н; 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. Рис. 26. Эпюры поперечных
сил и изгибающих моментов. Наибольший
крутящий момент возникает в точке С: Нм.
В общем случае условие прочности имеет
вид: Для указанного сечения необходимый
момент сопротивления Wx будет определен
следующим образом: . Момент инерции сечения
конструкции будет складываться из удвоенной
суммы моментов инерции стенки швеллера
и 2-х его плоских частей: , . Подставляя
численные значения в (108) и (109), получаем:
Wx=42.341 см3. Минимальный запас прочности
по моменту сопротивления: см3. Коэффициент
запаса прочности находится в интервале:
, или . Вывод: расчеты показали, запас прочности
конструкции 2.69 2.5, следовательно, форма
сечения балки и ее размеры были выбраны
верно.