Цель работы

Приобретение навыков самостоятельной работы по определению координат центра тяжести автомобиля, умение выполнять анализ влияния массы автомобиля на его координаты центра тяжести.

2. Основные теоретические положения

Координаты центра тяжести автомобиля – это расстояние от оси передних колес автомобиля до его центра тяжести (обозначается а) и расстояние от центра тяжести до оси задних колес (обозначается b). Расстояние от оси передних колес до оси задних колес называют базой автомобиля (обозначается L), т.е.

(21)

Координаты центра тяжести зарубежных и отечественных автомобилей приводятся в автомобильных справочниках. В них даются координаты, как правило, для автомобилей полной или собственной массы.

3. Описание лабораторного оборудования

При выполнении работы используется следующее лабораторное оборудование и наглядные пособия:

· легковой автомобиль;

· стенд Evrosystem V 3.15.036;

· рулетка.

4. Методика проведения работы

1. С помощью рулетки измеряют базу автомобиля L и результат заносят в журнал измерений.

2. Автомобиль только с одним водителем передними колесами устанавливают на весы испытательного стенда и фиксируют массу автомобиля, приходящуюся на переднюю ось. Результат заносят в отчет.

3. Автомобиль переставляют задними колесами на весы испытательного стенда и фиксируют массу, приходящуюся на заднюю ось. Результат заносят в отчет.

4. Включить 1 передачу и съехать с роликов вперед на 1 – 1,5 м.

5. Установить защитные мостки на ямы с барабанами.

6. Включить заднюю передачу и установить автомобиль в начальное положение.

7. Нагрузить автомобиль до номинальной нагрузки (путем посадки 2 и 4 человек) и выполнить п.п.2 – 6.

8. Полученные результаты измерений заносят в отчет.

9. По формулам (23, 24) рассчитывают координаты центра тяжести автомобиля и заносят полученные результаты в табл. 4.

5. Обработка результатов измерений

При изменении массы автомобиля изменяются массы, приходящиеся на передние и задние колеса автомобиля, следовательно, изменяются координаты центра тяжести а и b:

(22)

(23)

(24)

где М _а1 – масса автомобиля, приходящаяся на передние колеса; М _а2 – масса автомобиля, приходящаяся на задние колеса; М _а – масса автомобиля.

Таблица 4

Результаты измерений и расчет координат центра тяжести автомобиля

№ пп	Масса автомобиля, приходящаяся на:	Координаты центра тяжести автомобиля
передние колеса, М а1, кг	задние колеса, М а2, кг	а, мм	b, мм

6. Содержание отчета

По результатам работы составляется отчет. Отчет должен содержать:

· название лабораторной работы и ее цель;

· модель автомобиля и его краткую техническую характеристику;

· результаты измерений;

· необходимые расчеты по результатам измерений;

· краткие выводы по результатам работы.

Лабораторная работа № 4

Определение сопротивления движению автомобиля (4 часа)

1. Цель работы

Выявление основных составляющих сопротивления движению средств колесного транспорта, определение приведенного коэффициента сопротивления движению.

3. Основные теоретические положения

Рис. 1. Силы действующие на колесо

K погрузочно-разгрузочным машинам периоди­чеcкого действия относятся машины напольного транспорта и различные типы кранов. Все механизмы передвижения этих машин снабжены различными конструкциями колес в зависимости от трассы перемещения (дорожные покрытия, рельсовые пути). При передвижении погрузочно-разгрузочных машин возникает сопротивление движению, которое создается трением качения колес, трением в подшипниках колес и трением реборд колес o рельсы для рельсового транспорта.

Изучение сопротивления движению является важным этапом для последующего определения мощности механизма передвижения колесного транспорта.

На рис. 1 показаны силы, действующие на одно холостое колесо, нагруженное силой N ₁.

При качении колеса вправо реакция опоры N ₁, смещается в сторону движения колеса на величину, равную k (коэффициент трения качения). Это вызывает появление момента, препятствующего качению колеса и равного

М ₁ = N ₁ × k (25)

В подшипнике колеса возникает сила трения F _п, которая также создает вредный мо­мент, равный

М ₂ =F _п × d/2=N ₁ × f _п × d/2 (26)

где d – диаметр цапфы;

f _п – коэффициент трения в подшипнике.

Таким образом, суммарный момент, препятствующий качению колеса, равен

М _тр =М₁ +М₂ = N ₁ (к + f _п × d/2) (27)

Движение холостого колеса происходит за счет силы W ₁, приложенной к оси колеса. Эта сила, проходя через центр колеса, не создает крутящего момента, необходимого для ка­чения колеса, но она вызывает появление силы трения между колесом и опорой F _тр, равной по абсолютному значению силе W ₁.

Эти две силы образуют пару сил с моментом

М = W ₁ × D_к /2, (28)

где D_к – диаметр колеса.

Установившееся движение колеса по горизонтальной поверхности будет обеспечено, если

М = М_тр (29)

или

W ₁× D _к /2= N ₁ (к + f _п × d/2) (30)

Отсюда движущая сила, уравновешивающая сопротивление движению колеса, будет равна

W ₁ =N ₁ × (2 к + f _п × d)/ D _к (31)

Обозначив выражение в скобках через ϖ, получим

W ₁ =N ₁× ϖ, (32)

где ϖ – приведенный коэффициент сопротивления движению.

Для машины или тележки в целом сопротивление движению будет равно

W = G × ϖ, (33)

где G – вес машины или тележки с грузом.

4. Описание лабораторного оборудования

· лабораторная установка (или автомобиль);

· набор сменных колес;

· набор грузов;

· весы.

5. Методика выполнения работы

Лабораторная работа выполняется на оборудовании (рис. 2) которое состоит из подвижной тележки 2 с грузом 3, установленной на раме 1. Канат 4 одним концом крепится к те­лежке 2, а другим - к противовесу 5. Тележка может перемещаться при помощи каната 4 за счет свободно висящего наборного противовеса 5.

Тележка имеет два сменных комплекта колес:

- колеса с ребордами для перемещения по рельсам;

- колеса с резиновыми ободами для безрельсового транспорта.

При равномерном движении тележки вес противовеса 5 соответствует (пренебрегая

Рис. 2. Установка с тележкой

потерями на блоке) сопротивлемию движению тележки, которое создается трением качения колес, трением в подшипниках колес и(для рельсовых тележек) трением реборд о рельсы.

Эксперименты проводятся раздельно с безрельсовыми и рельсовыми колесами для трех значений транспортируемого груза (20, 40 и 60 кг).

Противовес 5 снабжен специальной емкостью, в которую насыпается свинцовая дробь до тех пор, пока не будет обеспечено равномерное движение тележки. После этого противо­вес взвешивается и устанавливается вес G _пр. Опыты повторяются не менее трех раз для каж­дого груза и каждого комплекта колес.

5. Обработка результатов измерений

В лабораторных условиях движение тележки обеспечивается весом подвешенного к канату противовеса G _пр, т.е.

G _пр = W (34)

Отсюда значение приведенного коэффициента сопротивлению движения для колеса с резиновыми ободами для безрельсового транспорта будет равно

ϖ=G _пр /G (35)

Для рельсовых тележек дополнительное сопротивление создается трением реборд о рельсы, что учитывается введением в формулу (34) коэффициента К_р

W=G× ϖ × K _р (36)

Значение коэффициента, учитывающего трение реборд о рельсы, принимается К_р= 2,5. В этом случае значение приведенного коэффициента сопротивлению движения для рельсового транспорта будет равно

ϖ=G _пр /G × K _р (37)

В табл.5 заносятся результаты замеров и вычислений по формулам (35) и (37).

Таблица5

Результаты замеров и вычислений

Тип колес	Вес тележки с грузом	Значение сопротивления движению, W	Значение приведенного коэффициента сопротивления движению, ϖ
Опыт 1	Опыт 2	Опыт 3	Среднее значение

6. Содержание отчета

· Схема лабораторной установки с описанием основных узлов.

· Заполненная табл. 5.

· Анализ полученных результатов.

· Вывод.

Лабораторная работа № 5

Исследование погрузочно-разгрузочных машин непрерывного действия (4 часа)

Часть 1. Исследование условий работы горизонтального

роликового конвейера (2 часа)

1. Цель работы

Ознакомление с устройством ленточного конвейера и его основными характеристиками.

2. Основные теоретические положения

Основными характеристиками лен­точного конвейера являются производительность, геометрические размеры, вид перемещаемого груза, скорость транспортирования, а также конструктивные особенности основных узлов.

Рис. 3. Типы роликоопор конвейеров

Объемная производительность кон­вейера для сыпучих грузов зависит в основном от ширины и скорости движения ленты. Ши­рина ленты и конструкция роликоопор определяют площадь поперечного сечения материала на ленте (рис. 3).

Как видно из представленной схемы, площадь поперечного сечения груза при исполь­зовании желобчатых роликоопор (рис. 3, б) значительно больше, чем при прямых ролико­опорах (рис. 3, а).

В общем виде объемную производительность конвейера м³/ч можно представить как

Q=3600×А×v, (38)

где А – площадь поперечного сечения материала на ленте, м²;

V – скорость движения ленты, м/с.

Значение А можно определить экспериментально, разместив на заданной длине l (на­пример,1 м) известный заранее объем V материала, тогда

A=V/l. (39)

При известной насыпной массе груза r (т/м³) массовая производительность конвейе­ра (т/ч) определяется по формуле

Q _ч= 3600 × А× v× r. (40)

Движение ленты происходит за счет силы трения между приводным барабаном и лен­той. Для обеспечения необходимой силы трения лента должна с достаточным усилием прижиматься к барабану. Это обеспечивается при помощи натяжного груза, прикрепленного канатом к тележке натяжного барабана (рис. 4).

Для коротких конвейеров применяется винтовое натяжное устройство.

3. Описание лабораторного оборудования

· ленточные конвейеры;

· рулетка;

· секундомер.

4. Методика проведения работы

Лабораторная работа выполняется на установке (рис. 4), которая представляет собой ленточный конвейер, состоящий из приводного 1 и натяжного 7 барабанов, конвейерной ленты 2, роликоопор холостой ветви 3 и рабочей ветви 8, тележки 4 с канатом 6 и натяжным грузом 5.

Рис. 4. Ленточный конвейер

В соответствии с пояснениями определить производительность конвейера, замерив предварительно:

1. скорость ленты V (м/с);

2. ширину ленты В (мм);

3. площадь поперечного сечения материала на ленте А (м²).

5. Содержание отчета

· Схема конвейера с описанием основных узлов.

· Основные технические параметры конвейера (длина l_k, ширика ленты В, скорость движения лекты v, вес натяжного груза G„).

· Расчет производительности.

· Описание области применения ленточных конвейеров.

· Вывод.

Часть 2. Исследование условий работы наклонного

роликового конвейера (2 часа)

1. Цель работы

Ознакомление с устройством роликового конвейера, определение угла наклона при движении груза под действием собственного веса и приведенного коэффициента сопротив­ления движению.

2. Основные теоретические положения

Штучный груз на роликах может двигаться вниз под действием собственного веса при условии

G × sin a ³ G × cos a × w, (41)

где G – вес груза;

a -угол наклона конвейера, град.;

ω - приведенный коэффициент сопротивления движению.

Поделив обе части уравнения (41) на Gcosa, получим

tg a ³ w (42)

Данное выражение и будет определять условие движения груза под действием собст­венного веса. Как видно из формулы (42), сам вес груза не оказывает влияния на необходи­мый угол наклона конвейера.

3. Описание лабораторного оборудования

· роликовый конвейер;

· угломер.

4. Методика проведения работы

Установка (рис. 5) состоит из основания 1, наклонной рамы 2, на которой с определенным шагом смонтированы ролики 3. Угол наклона конвейера может изменяться при помощи винтовой стойки 5.

Рис.5. Роликовый конвейер

Для проведения лабораторной работы не­обходимо выполнить следующую последовательность операций:

1. Установить наклонную раму 2 в гори­зонтальное положение и поместить на конвейер груз 4.

2. Изменяя угол наклона конвейера, установить положение, при котором груз начнет равномерно двигаться вниз.

3. При помощи угломера замерить угол наклона конвейера.

4. Вычислить tga, значение которого и будет соответствовать величине приведенного коэффиииента сопротивления движению.

5. Содержание отчета

· Схема лабораторной установки с описанием основных узлов и области применения роликовых конвейеров.

· Схема для расчета угла наклона конвейера.

· Полученные данные и выводы по результатам проведенных замеров.

Лабораторная работа № 6

Определение производительности мостового крана(4 часа)

1. Цель работы

Ознакомление с устройством и принципом работы мостового крана, определение производительности крана.

2. Основные теоретические положения

Производительность погрузочно-разгрузочных машин – это количество груза, которое может быть переработано машиной за определенный промежуток времени. В качестве измерителя количества груза используют его массу, объем или число единиц и соответственно этому вводятся термины:

· массовая производительность W, т/ч;

· объемная производительность W _o, м³/ч;

· штучная производительность W _ш, шт/ч.

Выделяют три вида производительности.

1. Теоретическая (расчетная, конструктивная) производительность W _теор определяется за один час непрерывной работы при номинальной загрузке ПРС при использовании его на погрузке-выгрузке груза в условиях, для которых оно запроектировано.

2. Техническая (расчетная) производительность W _т – количество груза, которое может быть переработано ПРС за один час непрерывной работы при заданных условиях, позволяющая оценить его использование по фактической загрузке при данном роде груза при наиболее совершенной организации труда и соответствующей квалификации обслуживающего персонала.

3. Эксплуатационная производительность W _э – количество груза, которое может переработать ПРС за один час работы при определенных условиях. Она всегда ниже технической производительности и зависит от множества производственных факторов.

Рассмотренные производительности соотносятся между собой следующим образом W _теор> W _т > W _э.

Производительность ПРМ циклического действия

Теоретическая производительность машин циклического действия, если известна их номинальная грузоподъемность q _н и расчетное количество циклов, совершаемых ПРМ за единицу времени n _ц.р, может быть найдена по следующей зависимости

(43)

Техническую производительность машин циклического действия определяют по следующему выражению

(44)

где G _гр – масса груза, перерабатываемого ПРС за один рабочий цикл, т;

n _ц – количество рабочих циклов, совершаемых ПРС в единицу времени, шт.;

t _ц – продолжительность одного рабочего цикла, с.

Время рабочего цикла погрузки-разгрузки определяется как сумма времени, затрачиваемого на отдельные операции цикла t _i с учетом возможного совмещения операций, учитываемого коэффициентом совмещения операций j, а также вспомогательного времени t _в

(45)

Вспомогательное время – это длительность вспомогательных операций, выполняемых в каждом цикле работы ПРМ вручную (застроповка, установка выносных опор и т.п.).

При работе ПРМ, некоторые операции цикла могут быть совмещены по времени. Возможность совмещения операций зависит от конструкции ПРМ, мастерства машиниста, скорости и расстояния, на которое перемещается груз по вертикали и горизонтали, а также от правил техники безопасности.

Коэффициент совмещения операций при инженерных расчетах j можно принимать равным 0,85 – для одноковшовых погрузчиков; 0,8 – для кранов мостового типа; 0,7 – для автомобильных, гусеничных и других самоходных кранов.

Машинное время цикла состоит из суммарного времени, затраченного на i -е операции, определяемого из технологической схемы ПРР.

3. Описание лабораторного оборудования

· мостовой кран:

Грузоподъемность…………………. Q= 0,5 т

Пролет…………………………….. L =6,4 м

Высота подъема груза……………... Н= 4 м

Скорость подъема………………….. v_г, = 8 м/мин

Скорость передвижения тельфера… v_m = 20 м/мин

Скорость передвижения крана…….. v_кр = 7,45 м/мин;

· груз;

· захваты;

· секундомер.

4. Методика проведения работы

Мостовой кран состоит из пролетной балки (моста), которая опирается на две конце­вые балки. Пролетная балка выполнена из двутавра, по нижним полкам которого передвига­ется электроталь. Концевые балки снабжены холостыми и приводными колесами, которые получают вращение от привода при помощи трансмиссионных валов.

Электроталь выполняет операции по подъему груза и перемещению его вдоль балки. Перемещение груза вдоль пролета осуществляется за счет движения всего крана по подкра­новым путям.

После ознакомления с устройством крана необходимо вычертить общую схему крана и кинематические схемы механизмов подъема и передвижения, а также определить производительность крана при работе в каждом из трех перечисленных режимов.

Подъем и горизонтальное перемещение груза в двух направлениях могут выполнять­ся:

1 – последовательно, т.е. каждая последующая операция осуществляется после окон­чания предыдущей;

2 – с частичным совмещением операций, т.е. подъем груза, осуществляется одновре­менно с горизонтальным перемещением тельфера вдоль моста при неподвижном мосте, или одновременно с движением моста при неподвижном тельфере;

3 – с совмещением во времени всех операций.

Замеры длительности отдельных операций осуществляются при помощи секундомера в каждом из трех режимов работы.

Результаты замеров сводятся в табл. 6.

5. Обработка результатов измерений

Для определения производительности крана требуется определить длительность одного цикла работы крана.

t_ц=t _р +t_x, (46)

где t _P - длительность рабочей части цикла, с;

t _x - длительность холостой части цикла, с.

В свою очередь

t _р = t _з+ t _дв.гр+ t _ос, (47)

где t _з – длительность операций по захвату груза, с;

t_де.гр – длительность движения с грузом, с;

t_oс – длительность освобождения крана от груза, с.

t _х =t _п.х +t _дв.х +t _оп.х, (48)

где t _п.х – длительность подъема крюка без груза, с;

t_дв.х – длительность движения без груза, с;

t_оп.х – длительность опускания крюка для захвата груза, с.

Число циклов в час определится по формуле

п _ц =3600/t _д (49)

Производительность крана в каждом режиме определяется по формуле

Q _ас =n _ц × m _гр, (50)

где т_гр – масса груза, т.

Таблица 6

Сводная таблица произведенных замеров времени

Режим работы	Отрезки времени, с
tз	t дв.гр	t ос	t х	t ц
Раздельное выполнение всех операций
Совмещение подъема груза с движением тельфера
Совмещение всех операций

6. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

· Схему мостового крана.

· Заполненную табл. 6.

· Анализ полученных результатов.

· Вывод.