Модернизация привода управления сцеплением автомобиля УАЗ-3163 Патриот

(3.4)Под быстротой откачки S понимается отнесенное к единице давления количество газа Q, проходящее через сечение трубопровода в единицу времени:, (3.5)При откачке газа через трубопровод с проводимостью С эффективная быстрота откачки сосуда Sэф может быть определена из соотношения:. (3.6)Рассмотрим, как изменяется режим течения газа через определенный трубопровод при изменении давления.Беспорядочное перемешивание частиц газа имеет место при высоких давлениях и большой скорости течения газа. Этот режим называется турбулентным. Вследствие постепенного уменьшения давления и скорости, беспорядочное движение частиц газа сменяется упорядоченным прямолинейным движением. Скорость течения газа плавно увеличивается от стенок к центру трубопровода. На природу течения газа в этом случае оказывает влияние вязкость газа. Режим в этом варианте носит вязкостный характер и называется вязкостным. В дальнейшем при понижении давления количество газа уменьшается, а длина свободного пробега молекул увеличивается. В случае, если средняя длина свободного пробега молекул будет равна или больше диаметра сосуда или трубопровода, молекулы будут сталкиваться между собой реже, чем со стенками. В этом случае природа потока вновь изменится. Молекулы начинают перемещаться в трубопроводе независимо друг от друга. Такой режим течения газа называется молекулярным.[5]Между этими режимами нет резких переходов и переход от одного к другому происходит в областях переходных режимов.Для каждого режима течения газа есть вполне определенные зависимости проводимостей трубопроводов от их геометрии и от физических параметров газа. Так как в вакуумных печах турбулентный режим течения существует только в начальный период откачки продолжительностью несколько минут, его рассмотрение в данной работе нецелесообразно. Основное внимание будет уделяться вязкостному, молекулярному и переходному режимам.Очень важно, например, определить границы существования вязкостного режима течения газа через трубопроводы. Переход от турбулентного режима к вязкостному определяется упорядочением движения молекул. Критерий, определяющий этот переход, выражается числом Рейнольдса, определяемое безразмерным соотношением:, (3.7)где D – диаметр трубопровода, см;v, , - соответственно скорость, плотность и вязкость газа.Для определения проводимости длинного круглого трубопровода при прохождении через него воздуха при 200С в описываемом режиме справедлива формула: (3.8)величины пропускных способностей для других газов по отношению к воздуху при температуре 200С и вязкостном режиме приведены в табл. При уменьшении давления, когда средняя длина свободного пробега молекул становится сравнимой с диаметром трубопровода, формула (74) определяет проводимость при вязкостном режиме, если при расчете проводимости ошибка не более 10%. Таким образом, нижняя граница вязкостного режима определяется соотношением PD 500 мксм.[5]В этом режиме проводимость трубопровода не зависит от давления. Для длинного круглого трубопровода в условиях молекулярного режима при 200С формула пропускной способности имеет вид: (3.9)Для коротких трубопроводов учитывается диафрагмирование при переходе газа из сосуда с большим сечением в сосуд с меньшим сечением. В этом случае суммарная проводимость будет определяться формулой:. (3.10)Проводимость диафрагмы при молекулярном режиме определяется формулой:. (3.11)Для круглого трубопровода формула для определения проводимости диафрагмы имеет вид: , (3.12)здесь D -диаметр трубопровода или диафрагмы;D0 –диаметр сосуда,из которого газ попадает в трубопровод. В этом случае формула для определения проводимости короткого трубопровода при молекулярном режиме принимает вид:. (3.13)Для облегчения расчетов зависимость от L/D представлены в [5].В этой таблице приведены значения ,полученные Клаузингом с учетом всех явлений течения газов через короткие трубопроводы с точностью до 1%.Как видно из приведенных значений, при L/D100, =1.Однако с точностью до 10%, достаточной для расчета вакуумных систем, можно пренебрегать коэффициентом уже при значениях L/D20.При молекулярном режиме течения газа изгибы в трубопроводах большой длины не оказывают серьезного сопротивления, но для расчетов рекомендуется увеличивать осевую длину такого трубопровода на величину от Dдо 1,33D.Если последовательно имеется n изгибов, то Lэф=Lосев+(1-1,33)nD. (3.14)Наибольшее влияние изгибы оказывают на короткие трубопроводы, которые обычно применяются в высоковакуумных печах.Значения пропускных способностей различных газов при 200С в молекулярном режиме по отношению к воздуху представлены в [5]. Большой интерес представляет зависимость пропускной способности при молекулярном режиме от изменения температуры. Ниже приводятся соотношения проводимостей для некоторых температур по отношению к проводимости при комнатной температуре в табл. С повышением температуры проводимость растет. Физический смысл этого явления заключается в увеличении скоростей движения молекул газа.Кроме круглых трубопроводов встречаются случаи применения вакуум-проводов других форм: прямоугольного, щелевого, кольцевого и т.п. Далее приводятся формулы для расчета проводимости при молекулярном режиме трубопроводов с этими формами сечений.Проводимость трубопровода прямоугольного сечения [5]:. (3.15)Величина К определяется в зависимости от отношения b/a по табл. Проводимость трубопровода щелевидного сечения [5]:, (3.16)при условии, что ab. Величина К в этом случае берется в зависимости от отношения L/b представлена в [5].Таким образом, для длинного трубопровода:. (3.17)проводимость трубопровода с кольцевым сечением [5]:, (3.18)где величина К определяется в зависимости от отношения D2/D1 [5]. Во всех перечисленных случаях для коротких трубопроводов следует учитывать диафрагмирование при переходе от большего диаметра к меньшему.[5]При расчетах вакуумных систем необходимо учитывать переходной режим, при котором одновременно есть признаки вязкостного и молекулярного режимов, т.е. имеют место столкновения молекул между собой, так и со стенками трубы.Верхней границей переходного режима является соотношением PD 500 мксм. Нижней границей режима является соотношение PD 15 мксм.В этих пределах формула Кнудсена для воздуха при 200С имеет вид: (3.19) или . (3.20)Для упрощения вычисления проводимости по этой формуле приводится кривая, дающая значения К в зависимости от PD[5].Из анализа формулы (3.20) видно, что при малых значениях произведения PD можно пренебречь величиной К и тогда получается формула проводимости при молекулярном режиме. При сравнительно больших давлениях можно пренебречь малыми членами в выражении К и тогда получается формула проводимости при вязкостном режиме.Таким образом, можно написать обобщенную формулу для расчета пропускной способности круглых трубопроводов любой длины в условиях молекулярного и вязкостного режимов: . (3.21)время откачки сосуда от атмосферного давления может определяться по формуле: (2.22)где V – объем сосуда, л;Р1 – давление в откачиваемом сосуде в начальный момент времени, Па;Р2 – давление в откачиваемом сосуде через время t, Па.Вывод: В ходе выполнения расчетной части выполнены все необходимые расчеты электровакуумного привода и доказана возможность его применения на автомобиле «УАЗ Патриот» 4 Военно-техническое и экономическое обоснованиеВоенно-техническое обоснование данного проекта заключается в автоматизации привода управления сцеплением и возможности отказа использования педали сцепления. Что позволит упростить управление автомобилем при ведении боевых действий и задействовать левую ногу водителя для выполнения других функций, например управление пулеметом. 4.1 Оценка единовременных вложенийДля оценки общей суммы единовременных вложений необходимо провести расчет следующих показателейЕВЗ – общая сумма единовременных затрат для реализации технического решенияСО – предполагаемый срок окупаемости ЕВЗ (устанавливает сам автор технического решения, рекомендуется от 1 до 5 лет)ОП – предполагаемый объём производства изделий в год (устанавливается экспертным методом на основании характеристик самого изделия)ЕВЗед – общая сумма единовременных затрат, приходящаяся на 1 единицу нового изделия (войдёт в состав полной себестоимости этого изделия), гдеФОТр – фонд оплаты труда разработчиков технического решения (конструкторов и технологов)[6]ЕСН – ставка единого социального налога ПР – прочие непредвиденные расходы, которые, как показывает практика, явно будут, но при этом трудно поддаются прогнозированию , гдеТр – общая трудоёмкость работы разработчиков технического решения Ср – средняя часовая ставка работы одного разработчика, руб./ч.Таблица 4.1. Пример расчёта общей трудоёмкости работы разработчиковп/пнаименование этапатрудоёмкость, час.1Эскизный проект102Технический проект203Разработка технической документации304Отладка опытного образца155Испытания на надёжность106Эксплуатационные испытания207Корректировка технической документации15ИТОГО:120Приведённые в таблице значения трудоёмкости примерные. Для собственных расчётов их необходимо уточнять непосредственно у научного руководителя работы., гдеЗПр – средняя месячная заработная плата одного разработчика, руб.РД – среднее количество рабочих дней в месяц (21 рабочий день, если не установлено ничего иного)[6]ЧС – длительность одной рабочей смены (8 часов)Предположим, что модернизацией КПП занимается группа разработчиков. Вместе со своим научным руководителем они выяснили, что общая трудоёмкость их работы будет такая, как показано в таблице 2.С учётом сложности планируемых работ, они предполагают, что для дальнейших расчётов необходимо заложить среднюю месячную заработную плату одного разработчика в размере 30 000 руб. Следовательно, можно произвести следующий расчёт.Для дальнейших расчётов этот результат можно округлить до 180 руб./.ч. Далее, группа разработчиков выясняет два момента. Во-первых, предполагаемых объём выпуска данных узлов в составе всего изделия составляет около 1000 единиц в год. Во-вторых, последующая модернизация или замена данного изделия планируется не ранее чем через 1,5 года. Окончательный результат оценки единовременных вложений представлен в таблице 4.2.Таблица 4.2. Результат оценки единовременных вложенийпоказательзначениеЕдиновременные затраты (ЕВЗ), руб.71 604Срок окупаемости (СО), лет1,5Объём производства (ОП), ед.100Единовременные затраты на 1 единицу нового изделия (ЕВЗед), руб.4784.2 Расчет стоимости модернизацииДля расчета себестоимости изготовления нового изделия необходимо рассчитать следующие параметры:СиМ – затраты на сырьё и материалы (формула 4.4)ПК – затраты на покупные комплектующие (формула 4.5)ФОТопр с ЕСН – фонд оплаты труда основных производственных рабочих с ЕСН (формула 4.6)РСЭО – расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (формула 7)ССед – себестоимости нового изделия (сумма всех предыдущих составляющих)Сопр – часовая тарифная ставка основного производственного рабочего конкретной специальности и разряда, руб./час.Топр – трудоёмкость работы основного производственного рабочего конкретной специальности и разряда на конкретном оборудовании, час.Таблица 4.3. Ориентировочный технологический процессп/поперация(описание)время, час.работник(спец-сть, разряд)Сопр, руб.1Изготовление заготовки4Слесарь 3р1502Изготовление деталей6Токарь 4р2003Сборка7,5Сборщик 4р250Все исходные данные для составления этой таблицы разработчики определяют самостоятельно по согласованию со своим научным руководителем.[6], гдеА – общая сумма амортизационных отчислений, приходящаяся на выпуск единицы нового изделия;Ртор – расходы на техническое обслуживание и ремонт оборудования, приходящиеся на выпуск единицы нового изделия (формула 4.9)., гдеКтор – коэффициент, отражающий сумму годовых затрат на ремонт и техническое обслуживание оборудования в виде доли от его стоимости (для данных расчётов принимается в размере 5%)Со – стоимость единицы оборудования, руб.;СПИ – срок полезного использования, лет;Фг – годовой фонд времени использования оборудования (3 880 часов при двухсменном режиме работы)[7]Для использования формулы 4.8 нужна специальная информация, представленная в таблице 4.4Таблица 4.4. Пример специальной информации для расчётовп/поперация(описание)время, час.Обору-дованиеСо, руб.СПИ, лет1Изготовление заготовки4ГКМ1 500 00052Изготовление шестерни6Оборудование для мех.обработки800 00053Сборка7,5Стенд для сборки2 100 0008Соответствующие результаты расчёта представлен в таблице 4.5Таблица 4.5. Расчёт СиМп/пнаименованиеед.изм.Цед,руб.Р,ед.Итого,руб.1Затраты на материалкг1504,5675Таблица 4.6. Расчёт ФОТопр с ЕСНп/поперация(описание)время, час.Сопр, руб.Итого, руб.1Изготовление заготовки41506002Изготовление шестерни62001 2003Сборка7,52501 875ЕСН:1 158Всего:4 833Для расчёта РСЭО воспользуемся исходными данными из таблицы 4.6. Ниже представлены примеры расчёта А и Ртор для первой операции.Результаты расчёта РСЭО представлены в таблице 4.7.Таблица 4.7. Расчёт РСЭОп/поперация(описание)А,руб.Ртор,руб.1Изготовление заготовки310782Изготовление шестерни248623Сборка508203ИТОГО:1409Окончательный результат расчёта себестоимости нового изделия представлен в таблице 4.8.Таблица 4.8. Результат расчёта себестоимостипоказательзначение,руб.Сырьё и материалы (СиМ)675Фонд оплаты труда основных производственных рабочих с единым социальным налогом (ФОТопр с ЕСН)4 833Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО)1 409Единовременные затраты на 1 единицу нового изделия (ЕВЗед)478Себестоимость единицы нового изделия (Ссед)73954.3 Оформление результатов оценкиТаблица 4.9 Результат оценки единовременных вложенийпоказательзначениеЕдиновременные затраты (ЕВЗ), руб.71 604Срок окупаемости (СО), лет1,5Объём производства (ОП), ед.100Единовременные затраты на 1 единицу нового изделия (ЕВЗед), руб.478Таблица 4.10 Результат расчёта себестоимостипоказательзначение,руб.Сырьё и материалы (СиМ)675Фонд оплаты труда основных производственных рабочих с единым социальным налогом (ФОТопр с ЕСН)4 833Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО)1 409Единовременные затраты на 1 единицу нового изделия (ЕВЗед)478Себестоимость единицы нового изделия (Ссед)7395Таблица 4.11 Экономическая оценкапоказательзначениеЦена всей машины, руб.1350000Ориентировочная себестоимость старых (заменяемых) узлов, руб.-Себестоимость новых узлов, руб.7395Ориентировочное повышение цены машины за счёт замены старых узлов на новые (дополнительные капитальные вложения)руб.7395% от цены0,54%Вывод: В ходе выполнения экономической части были рассчитаны необходимые единовременные вложения и рассчитана стоимость модернизации привода сцепления автомобиля. Экономическая оценка проекта показала увеличение цены модернизированной машины всего на 0,54%.Автоматизация привода управления сцеплением позволит отказаться от использования педали сцепления. Что позволит упростить управление автомобилем при ведении боевых действий и задействовать левую ногу водителя для выполнения других функций, например управление пулеметом.ЗАКЛЮЧЕНИЕПрименение данной системыпривода сцепления позволит уменьшить работу водителя и повысить плавность переключения передач. С уменьшением работы буксования сцепления снижается температура нагрева фрикционных накладок ведомого диска сцепления, что приводит к повышению ресурса сцепления автомобиля в целом, а также позволяет снизить нагрузку на трансмиссию. В дополнение к вышесказанному можно добавить следующее. Использование данной системы позволит упростить управление автомобилем, при этом, не особенно повышая цену на транспортную машину, так как система управления при работе использует стандартные датчики, которые имеются на современном автомобиле. Установка же исполнительной части привода сцепления не вызывает трудностей и не предполагает больших изменений в конструкции.Таким образом, в результате проведенной работы были окончательно закреплены навыки практического применения теоретических знаний для решения прикладных инженерных задач, связанных с разработкой технологических процессов изготовления машиностроительных изделий. Список использованных источников1. Науменко Б.С. Бортовые автоматизированные системы управления скоростью транспортных машин. – Ставрополь, 1999. 245 с.2. Системы управления сцеплением. Тенденции развития / Ю.М. Захарик, О.С. Руктешель, А.П. Ракомсин, В.В. Корсаков, А.М. Захарик // Автомобильная промышленность. 2003. №1. С. 13 – 15.3. Науменко Б.С., Линёв С.И. Способы автоматизации управления сцеплением автомобилем / Вузовская наука – Северо-Кавказскому региону // Материалы VII региональной научно-технической конференции Ставрополь: СевКавГТУ. 2003. С. 82.4. Науменко Б.С., Линев С.И. Система управления двигателем и сцеплением / Современные тенденции развития автомобилестроения в России // Материалы всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Том 1. – Тольятти: ТГУ, 2004. С. 251 – 255.5. Данов Б.А., Титов Е.И. Электронное оборудование иностранных автомобилей: Системы управления трансмиссией подвеской и тормозной системой. - М.: Транспорт, 1998. - 78 с.6. Бочаров Н. Ф., Цитович И. С., Полунгян А. А. Конструирование и расчет машин высокой проходимости: Учеб.для втузов. - М.: Машиностроение, 1983. - 299 с.7. Бухарин Н. А., Прозоров В. С., Щукин М. М. Автомобили. - М.: Машиностроение, 1973. - 501 с.8. Лукин П. П., Гаспарянц Г. А., Родионов В. Ф. Конструирование и расчет автомобиля: Учеб.для студентов втузов, обучающихся по специальности "Автомобили и тракторы". - М.: Машиностроение, 1984. - 376 с.9. Осепчугов В. В., Фрумкин А. К. Автомобиль: Анализ конструкции, элементы расчета: Учеб.для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.10. Пректирование трансмиссий автомобилей: Справочник. Под общей редакцией Гришкевича А.И. М.: Машиностроение, 1984.ПРИЛОЖЕНИЯ