Проектирование станции технического обслуживания автомобилей с проектом поста по ремонту сцепления и тормозной системы легковых автомобилей

Введение 4
1. Организационный расчет предприятия 6
1.1. Определение числа автомобилей, обслуживаемых на СТО 8
1.2. Определение ориентировочной мощности СТО 9
1.3. Расчет годового объема основных работ по ТО и ТР автомобилей 10
1.4. Распределение объема работ по видам и местам их выполнения для комплексных СТО 11
1.5. Годовая трудоемкость вспомогательных работ 13
1.6. Расчет численности работающих на СТО 14
1.8. Расчет площадей производственно-складских помещений производственного корпуса СТО 21
2. Технологическая часть 25
2.1 Устройство механизма сцепления 25
2.2 Типичные неисправности сцепления 31
2.3 Порядок разборки и ремонта сцепления 35
2.4 Устройство тормозной системы автомобиля 38
2.5 Регулятор давления 41
2.6 Главный тормозной цилиндр 42
2.7 Тормозной механизм переднего колеса 44
2.8 Тормозной механизм заднего колеса 44
2.9 Типичные неисправности тормозной системы и их устранение 46
3. Конструкторская часть 53
3.1. Описание и принцип работы тормозного стенда 53
3.2. Расчет узлов и деталей стенда 55
3.2.1. Выбор электродвигателя 55
3.2.2. Определение опорных реакций 55
3.2.3. Определение крутящего момента на валах стенда 57
3.2.4. Определение параметров приводной звездочки и цепной передачи 58
Допускается давление в шарнирах при 58
3.2.5. Определение силы давления цепи на вал 60
3.2.6. Определение параметров цепной передачи 60
3.2.7. Расчет валов стенда 61
3.2.8. Проверочный расчет стяжных болтов подшипниковых узлов 68
3.2.9. Выбор и проверка по удельным показателям подшипников скольжения 69
3.2.10. Выбор муфты 70
3.2.11. Выбор пневмоцилиндра 70
4. Экономическая часть 72
4.1. План по труду и заработной плате 73
4.2. Штатное расписание персонала 75
4.3. Стоимость основных фондов 77
4.4. Расчет потребности в электроэнергии 79
4.5. Расчет потребности во вспомогательных материалах 80
4.6. Расчет стоимости смазочных материалов 81
4.7. Смета цеховых расходов 82
4.8. Плановая калькуляция одного нормо-часа 83
4.9. Расчет стоимости сервисных услуг 84
4.10. Основные технико-экономические показатели 85
5. Безопасность жизнедеятельности 87
5.1. Охрана труда на СТО 87
5.2. Опасные и вредные производственные факторы 88
5.3 Пожарная безопасность 90
5.4. Расчет количества кранов зоны ТР для внутреннего пожаротушения 91
5.5. Расчет общего равномерного освещения зоны текущего ремонта автомобилей 92
5.6. Расчет платы за негативное воздействие на окружающую среду 95
Заключение 96
Список литературы 98

Введение

Проектируемый элемент станции технического обслуживания предполагается как одно из основных мультипрофильных высокопрофессиональных предприятий в системе автотехобслуживания г. Тулы, осуществляющим ремонт и ТО легковых автомобилей принадлежащих. Эта станция является комплексной и универсальной т.к. на ней будут обслуживаться различные марки легковых автомобилей и будут производиться следующие виды работ: ТО и ТР автомобилей, уборочно-моечные, диагностические. Основным профилем предприятия будет производство работ по диагностике и ремонту тормозных систем и сцепления автомобилей. Также, проектируемая станция относится к средним станциям т.к. рассчитана на 20 рабочих постов.
Актуальность выбранной темы выпускной квалификационной работы заключается в повышенной важность механизма сцепления и тормозной системы.
...

1. Организационный расчет предприятия

Станция городского типа предназначается для выполнения профилактического обслуживания и ремонта легковых автомобилей на базе замены деталей, узлов и агрегатов, а также внесение в наряд-заказ запасных частей и принадлежностей, имеющихся в наличии при желании клиента.
СТО – позволит обеспечить проведение технического обслуживания и ремонта автомобиля в течение всего времени его эксплуатации. Тем самым повышается социальная и экономическая эффективность автомобиля.
На протяжении срока эксплуатации СТО должна обеспечивать исправность, безопасность, надежность и высокий коэффициент технической надежности ремонтируемых узлов автомобиля в приделах требований клиентов-пользователей услуг СТО и технических характеристик ремонтируемых узлов. Важно обеспечивать минимальный уровень затрат времени на восстановление работы авто и его поддержку в рабочем состоянии.
...

1.1. Определение числа автомобилей, обслуживаемых на СТО

Количество автомобилей, подлежащих обслуживанию в СТО определено по количеству автомобилей, находящихся в зоне расположения СТО примерным радиусом 4 км. По приблизительным данным г. Тула в указанной зоне располагается 4295 автомобилей отечественного и иностранного производства.
Для удобства проектирования, автомобили разделены на категории малого и среднего класса.
Малый класс – это автомобили с рабочим объемом двигателя от 1100 до 1799 см3.
Средний класс – автомобили с рабочим объемом двигателя от 1800 до 3499 см3.
Малый класс автомобилей
=3307*0,3=992 авт. (1)
Средний класс

=988*0,6=593 авт. (2)
где АО- расчетное число автомобилей, обслуживаемых на СТО, авт.;
Ауч- количество автомобилей, располагающихся в зоне расположения СТО, авт.;
К1- коэффициент, учитывающий долю владельцев, пользующихся услугами СТО.
...

1.2. Определение ориентировочной мощности СТО

Мощность производственной базы СТО определяется количеством рабочих постов по техническому обслуживанию (ТО) и текущему ремонту (ТР) автомобилей – n*.

n* = АО* nз/ Апост., (3)

где nз = 2 – частота заездов одного обслуживаемого на СТО автомобиля в календарном году для прохождения ТО и ТР;
Апост – количество автомобилей, обслуживаемых на одном посту в год.
Апост = Аэпост *ккл*кпр*кк авт./год, (4)

где Аэпост - кол-во автомобилей, обслуживаемых на одном посту в год при эталонных условиях эксплуатации, авт./год, (Аэпост=390);
ккл - коэффициент, учитывающий класс обслуживаемых автомобилей, для малого класса ккл=1,00 для среднего класса ккл=0,85;
кпр- коэффициент, учитывающий среднегодовой пробег обслуживаемых автомобилей, при пробеге более 22000 км. в год кпр= 0,45;
кк - коэффициент, учитывающий климатическую зону района эксплуатации обслуживаемых автомобилей, для умеренно-теплого климата кк=0,91.

Таблица 1.
...

1.4. Распределение объема работ по видам и местам их выполнения для комплексных СТО

Годовая трудоемкость уборочно-моечных работ

ТГУМР= А0*n3 УМР*tУМР чел./ч., (9)

где n3 УМР=5 раз, частота заездов на мойку в год;
tУМР– разовая трудоёмкость уборочно-моечных работ, для малого класса tУМР =0,2 для среднего класса tУМР =0,25 чел./ч;

Годовая трудоемкость работ по приемке-выдаче автомобилей

ТГ.П-В= А0*n3*tП-В чел./ч., (10)

где nз – частота заездов автомобилей на ТО и ТР в год, nз = 2;
tП-В – разовая трудоёмкость приёмки-выдачи автомобиля, для малого класса tП-В =0,2 для среднего класса tП-В =0,25 чел./ч;
Результаты расчетов сводим в таблицу 1.2

Таблица 1.2 – Результаты расчетов
Марка автомобиля
Тгумр
Тг.п-в
АО
t
Малый класс
992
396,8
992
0,2
Средний класс
741,25
296,5
593
0,25
Всего:
1733,25
693,3

Таблица 1.3 – Распределение годового объёма работ ТО и ТР

1.5.
...

1.5. Годовая трудоемкость вспомогательных работ

Вспомогательные работы – это работы по обеспечению основного производства (перегон автомобилей, хранение и выдача запасных частей и материалов, внутрицеховой транспорт и др.) и содержанию производственной базы (здания, сооружения, коммуникации, технологическое оборудование и др.)1
Tвсп= (0,2...0,3)*ΣTг= 0,25*89619,6= 22404,9 чел.-ч (12)
Где ΣТГ – суммарная трудоемкость основного производства СТО (уборочно-моечные работы, приемка-выдача автомобилей, дополнительные слуги по оснащению автомобилей и пр.).
ΣTг=Тобщ+Тгумр+Тг.п-в=87193+1733,25+693,3=89619,6 чел. –ч., (13)
Вспомогательные работы распределяются по назначению в процентном соотношении, представленном в табл. 1.4.
Работы по содержанию и обслуживанию производственной базы СТО выделяются в отдельную производственную структуру – отдел главного механика (ОГМ).
...

1.6. Расчет численности работающих на СТО

По выполняемым функциям работники СТО подразделяются на следующие категории:
А – рабочие основного производства, которые принимают непосредственное участие в работах по ТО и ТР автомобилей по всему производственному циклу от мойки до выдачи автомобиля клиенту;
Б - рабочие вспомогательного производства, обеспечивающие содержание производственной базы СТО – это рабочие ОГМ;
В – рабочие по обеспечению основного производства, выполняющие работы, перечисленные в табл. 6, за исключением работ ОГМ;
Г – инженерно-управленческий персонал – 10-15% от суммарной численности рабочих категорий А, Б и В.
Различают технологически необходимое (явочное) число рабочих и списочное (штатное) число рабочих.
Явочное число рабочих
РЯ=ТГi/ФН, (15)
где ТГi - годовая трудоемкость работ по зонам ТО и ТР, участкам или видам работ, чел.-ч.;
ФН – годовой номинальный фонд времени явочного рабочего при односменной работе.
...

2.1 Устройство механизма сцепления

Сцепление представляет собой механизм трансмиссии, которые осуществляет передачу крутящего момента в двигателе и создает возможность на короткий промежуток времени разъединять двигатель и трансмиссию и наоборот, снова плавно соединять узлы.
...

2.2 Типичные неисправности сцепления
Возможные неисправности сцепления

В сцеплении могут быть следующие основные неисправности:
• пробуксовка дисков
• неполное выключение
• неплавное включение сцепления
• рывки при работе сцепления
• повышенный шум при включении сцепления
• повышенный шум при выключении сцепления
Пробуксовка дисков возникает при ослаблении или поломке нажимных пружин, износе или короблении поверхностей трения маховика и нажимного диска, замасливании фрикционных накладок ведомого диска. Неисправные нажимные пружины и замасленные фрикционные накладки заменяют на новые. Поверхности трения маховика и нажимного диска обрабатывают шлифованием.
Неполное выключение сцепления появляется в результате увеличенного свободного хода педали (при механическом приводе) или уменьшении хода поршня рабочего цилиндра (при гидравлическом приводе), а также вследствие деформации ведомого диска. Свободный ход педали устанавливают при регулировании, а дефектный ведомый диск заменяют на новый.
...

2.3 Порядок разборки и ремонта сцепления

В процессе работы сцепления происходит износ фрикционных поверхностей, сопряжений привода управления, потеря герметичности усилителя, что ведет к нарушению регулировочных параметров. Расходуется также смазочный материал. Интенсивность перечисленных процессов зависит, главным образом, от дорожных условий, величины нагрузки в кузове и на крюке, количества транспортных средств на дорогах, а также от практических навыков водителей. Поэтому при эксплуатации автомобилей предусматривается обслуживание сцепления8.
Перед снятием сцепления с автомобиля делают метки на маховике двигателя и кожухе нажимного диска, что при сборке позволит установить сцепление в прежнее положение, не нарушая заводской балансировки. Чтобы избежать деформации кожуха, болты его крепления к маховику отвертывают постепенно, поочередно ослабляя их и проворачивая маховик двигателя.
Осмотр и контроль деталей сцепления проводят сразу после разборки.
...

2.4 Устройство тормозной системы автомобиля

Тормозная система служит для снижения скорости и быстрой остановки автомобиля, а также для удержания его на месте при стоянке Наличие надежных тормозов позволяет увеличить среднюю скорость движения, а, следовательно, эффективность при эксплуатации автомобиля. К тормозной системе автомобиля предъявляются высокие требования. Она должна обеспечивать возможность быстрого снижения скорости и полной остановки автомобиля в различных условиях движения. На стоянках с продольным уклоном до 16% полностью груженый автомобиль должен надежно удерживаться тормозами от самопроизвольного перемещения.
Современный автомобиль оборудуется рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной тормозными системами.
Рабочая тормозная система служит для снижения скорости движения автомобиля вплоть до полной его остановки вне зависимости от его скорости, нагрузки и уклонов дороги.
...

2.5 Регулятор давления

Регулятор давления служит для регулирования давления в гидроприводе тормозных механизмов задних колёс в зависимости от нагрузки на заднюю ось автомобиля. Он включён в оба контура тормозной системы и через него тормозная жидкость поступает к обоим задним тормозным механизмам.
Регулятор давления крепится к кронштейну двумя болтами. При этом передний болт одновременно крепит вильчатый кронштейн рычага привода регулятора давления. На пальце этого кронштейна шарнирно штифтом крепится двуплечий рычаг. Его верхнее плечо связано с упругим рычагом, другой конец которого через серьгу шарнирно соединяется с кронштейном рычага задней подвески.
Кронштейн 3 вместе с рычагом 5 за счет овальных отверстий под болт крепления можно перемещать относительно регулятора движения. Этим регулируется усилие, с которым рычаг 5 действует на поршень регулятора.
...

2.6 Главный тормозной цилиндр

Главный цилиндр с последовательным расположением поршней. На корпусе главного цилиндра крепится бачок 13, в заливной горловине которого установлен датчик 14 аварийного уровня тормозной жидкости. Уплотнительные кольца 5 высокого давления и кольца заднего колесного цилиндра взаимозаменяемы.

Рис. 2.7. Главный цилиндр с бачком
1 - корпус главного цилиндра; 2 - уплотнительное кольцо низкого давления; 3 - поршень привода контура «левый передний-правый задний тормоза»; 4 - распорное кольцо; 5 - уплотнительное кольцо высокого давления; 6 - прижимная пружина уплотнительного кольца; 7 - тарелка пружины; 8 - возвратная пружина поршня; 9 - шайба; 10 - стопорный винт; 11 - поршень привода контура «правый передний-левый задний тормоза»; 12 - соединительная втулка; 13 - бачок; 14 - датчик аварийного уровня тормозной жидкости.
...

2.7 Тормозной механизм переднего колеса


Рис. 2.8. Тормозной механизм переднего колеса
1 - тормозной диск; 2 - направляющая колодок; 3 - суппорт; 4 - тормозные колодки; 5 - цилиндр; 6 - поршень; 7 - уплотнительное кольцо; 8 - защитный чехол направляющего пальца; 9 - направляющий палец; 10 - защитный кожух

Тормозной механизм переднего колеса дисковый, с автоматической регулировкой зазора между колодками и диском, с плавающей скобой. Скоба образуется суппортом 3 и колесным цилиндром 5, которые стянуты болтами. Подвижная скоба крепится болтами к пальцам 9, которые установлены в отверстиях направляющих колодок. В эти отверстия закладывается смазка, между пальцами и направляющей колодок установлены резиновые чехлы 8. К пазам направляющей поджаты пружинами тормозные колодки 4.
В полости цилиндра 5 установлен поршень 6 с уплотнительным кольцом 7.
...

2.8 Тормозной механизм заднего колеса

Тормозной механизм заднего колеса барабанный, с автоматическим регулированием зазора между колодками и барабаном. Устройство автоматического регулирования зазора расположено в колесном цилиндре. Его основным элементом является разрезное упорное кольцо 9 (рис. 6.), установленное на поршне 4 между буртиком упорного винта 10 и двумя сухарями 8 с зазором 1,25-1,65 мм.
Упорные кольца 9 вставлены в цилиндр с натягом, обеспечивающим усилие сдвига кольца по зеркалу не менее 343 Н (35 кгс). Что превышает усилие на поршне от стяжных пружин 3 и 7 (см. рис. 5.) тормозных колодок.


Рис. 5. Тормозной механизм заднего колеса
1 - гайка крепления ступицы; 2 - ступица колеса; 3 - нижняя стяжная пружина колодок; 4 - тормозная колодка; 5 - направляющая пружина; 6 - колёсный цилиндр; 7 - нижняя стяжная пружина; 8 - разжимная планка; 9 - палец рычага привода стояночного тормоза; 10 - рычаг привода стояночного тормоза; 11 - щит тормозного механизма.
...

2.9 Типичные неисправности тормозной системы и их устранение

К неисправностям тормозов, возникающих в процессе эксплуатации автомобиля, относятся: недостаточная эффективность торможения, не одновременность их действия, плохое растормаживание или заклинивание тормозных механизмов, увеличенный свободный или рабочий ход педали, неполное растормаживание колес, сильный нагрев дисков и тормозных барабанов, увеличение усилия прилагаемого к тормозной педали, занос или увод автомобиля при торможении, скрип или вибрация тормозных механизмов колес, самопроизвольное торможение при работающем двигателе.
Недостаточная эффективность торможения исключает возможность своевременной остановки автомобиля при обычных условиях движения, а при сложной обстановки к дорожно-транспортным происшествиям.
Не одновременность действия тормозов не позволяет своевременно и правильно остановить автомобиль, приводит его к заносу при торможении.
...

3.1. Описание и принцип работы тормозного стенда

Технология диагностирования на силовом тормозном стенде следующая. Автомобиль устанавливают колесами одной из осей на ролики стенда, включают приводные двигатели и, вращая колеса роликами стенда, постепенно нажимают на тормозную педаль. Возникающие при этом тормозные силы Рт измеряют по величине реактивных моментов на статорах электродвигателей. Одновременно возможно измерение ряда других диагностических параметров: зависимость изменения тормозной силы от силы давления на педаль; силу и постоянство сопротивления незаторможенного колеса; время срабатывания тормозных механизмов. Измеренные величины диагностических параметров сопоставляют с нормативными.

Рисунок 3.1– Общая схема тормозного стенда (одна половина)
1 – рама; 2 – балансирный электродвигатель; 3 – силоизмерительный датчик; 4 – муфта; 5 – цепная передача; 6 – беговые барабаны; 7 – опорные устройства;

Стенд монтируется на сварной раме 1.
...

3.2.2. Определение опорных реакций

В связи с появлением автомобилей BMW, защищенными по 5-му классу брони, нагрузка на ось может достигать 2500 кг, тогда принимаю вес автомобиля, приходящийся на одну ось G=25000 Н.
Распределение сил на роликах стенда и, оответственно, на валах, действующих со стороны автомобиля, показано на рисунке 3.

Рисунок 3.2 – Распределение сил стенда

, принимаем G = 25000 Н
, (33)
, (34)

Из уравнения (33):

, (35)

Из уравнения (34):

, (36)

Приравняем полученные выражения:

, (37)

, (38)

, (39)

Умножим полученное выражение на произведение . Получим:

, (40)

, (41)

, (42)

, (43)

Для определения углов  и  действия сил зададимся параметрами колес и роликов, а также расстоянием между роликами.
Радиус колеса (rк) ,бронированного автомобиля BMW равен 477 мм. Таким образом, диаметр роликов принимаем исходя из соотношения dp = (0,4…0,8)rk. Диаметр барабана принимаем из стандартного ряда: 318 мм.
...

3.2.7. Расчет валов стенда

Рисунок 3.4 – Эпюры изгибающих моментов вала

Определение опорной реакции в точке А:

RA горизонт = FОП = 15343,4 Н, RA вертик = 0, (58)

Определение изгибающего момента от RAr:

Нм, (59)

Определение опорной реакции в точке В:
Разложим Н1 на вертикальную и горизонтальную составляющую:

Н, (60)

Н, (61)

Н, (62)

Н, (63)

Определение изгибающих моментов:

Нм, (64)

Нм, (65)

Суммарный изгибающий момент:
Нм, (66)
Аналогичное значение опорных реакций будут в точке С.
Определение диаметра вала.

, (67)

где С = 12 – поправочный коэффициент, учитывающий материал вала (сталь 45)

мм, (68)

Принимаем стандартное большее ближайшее значение вала 90 мм.
Проверочный расчет вала.
Определяем напряжения в опасном сечении.
...