Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный технический университет» Факультет автоматизированных систем, транспорта и вооружений (ФАСТиВ) Кафедра «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей» Лабораторная работа №1 по дисциплине «Конструкционные и защитно-отделочные материалы» по теме: «Выбор материала для изготовления полуоси и листовой рессоры». Выполнил: студент группы НТС-402 Еремин Н.А. Проверил: Профессор, к. т. н. Шеховцов В. В. Волгоград 2024 1. Изображение полуоси КАМАЗ-5320 Рисунок 1 - Полуось КАМАЗ-5320 короткая правая 2. Описание условий работы детали В ходе эксплуатации нагрузкам, к машины числу которых полуось можно отнести подвергается сильным касательные реакции, изгибающий момент и боковую силу. Наиболее экстремальные нагрузки привод колеса испытывает при езде автомобиля по разбитым шоссе и грунтовым дорогам. Полуось работает в широком диапазоне температур, в процессе работы может неравномерно охлаждаться, или нагреваться, а так же подвергаться воздействию различных абразивов и влаги. Полуось взаимодействует с шестерней дифференциала и со ступицей колеса. 3. Особенность конструкции детали Все полуоси автомобилей КАМАЗ, независимо от их типа и назначения, имеют принципиально одинаковое устройство. Полуось представляет собой стальной вал, с одной стороны которого выполнены шлицы (для соединения с полуосевой шестерней), а на противоположной – фланец для крепления к ступице колеса. Во фланце выполнены отверстия для крепления к ступице (обычно 12 штук), два технологических резьбовых отверстия для демонтажа полуоси. 4. Выбор материала из группы сталей Выберем три стали подходящих по своим свойствам для производства полуосей для автомобиля КАМАЗ-4320: сталь 45, сталь 18Х2Н4ВА, сталь 40Х. Считаем индекс стоимости стали 45: а= стоимость стали 45 85000 = = 1,35 стоимость стали Ст3 62800 Определяем обрабатываемость стали 45: 𝐾𝜈 = 𝑉доп стали 45 145 = =1 𝑉доп стали 45 145 Определяем коэффициент экономической целесообразности стали 45: 𝐾эц = в 1,36 = = 1,007 , а 1,35 где «в» - сравнительное увеличение предела текучести при использовании выбранной стали по сравнению со сталью Ст3; в= 𝜎т стали 45 340 = = 1,36 , 𝜎т стали Ст3 (250 МПа) 250 а «а» - индекс стоимости. Считаем индекс стоимости стали 18Х2Н4ВА: а= стоимость новой стали 57790 = = 0,92 , стоимость стали Ст3 62800 Определяем обрабатываемость стали 18Х2Н4ВА: 𝐾𝜈 = 𝑉доп стали 18Х2Н4ВА = 0,72 𝑉доп стали 45 Определяем коэффициент экономической целесообразности стали 18Х2Н4ВА: 𝐾эц = в 1,56 = = 1,696 , а 0,92 где «в» - сравнительное увеличение предела текучести при использовании выбранной стали по сравнению со сталью Ст3; в= 𝜎т 18Х2Н4ВА 𝜎т стали Ст3 (250 МПа) = 390 250 = 1,56 , а «а» - индекс стоимости. Считаем индекс стоимости стали 40Х: стоимость стали 40Х 60790 = = 0,97. стоимость стали Ст3 62800 Определяем обрабатываемость стали 40Х: а= 𝐾𝜈 = 𝑉доп стали 40Х 0,7 𝑉доп стали 45 Определяем коэффициент экономической целесообразности стали 40Х: 𝐾эц = в 1,96 = = 2,02 , а 0,97 где «в» - сравнительное увеличение предела текучести при использовании выбранной стали по сравнению со сталью Ст3; 𝜎 стали 40Х 490 т в = 𝜎 стали = 250 = 1,96 , Ст3 (250 МПа) т а «а» - индекс стоимости. Таблица 1 – Сравнение сталей подходящих для производства полуосей КАМАЗ-5320 Марка стали Сталь 45 Сталь 18Х2Н4ВА Сталь 40Х 1 Коэффициент экономической целесообразности, 𝐾эц 1,007 Сравнительное увеличение предела текучести, в 1,36 0,92 0,72 1,696 1,56 0,97 0,7 2,02 1,96 Индекс стоимости, а Обрабатываемость стали, 𝐾𝜈 1,35 1. Изображение Рисунок 2 - Лист рессоры КАМАЗ-5320 2. Описание условий работы детали На рессору действует сила тяжести, сила трения, изгибающий момент. На рессору воздействует внешняя среда, в виде различных абразивов, воды, перепада температуры. Листы рессоры взаимодействуют между собой, происходит трение, взаимодействуют с опорами на раме и на балке моста. 3. Особенность конструкции детали Рессора состоит из стальных листов, имеющих одинаковую ширину и различную длину выгнутой формы, собранных вместе. Кривизна листов не одинакова и зависит от их длины. Она увеличивается с уменьшением длины листов, что необходимо для плотного прилегания их друг к другу в собранной рессоре. 4. Выбор материала из группы сталей Выберем три стали подходящих по своим свойствам для производства листовых рессор для автомобиля КАМАЗ-4320: сталь 65Г, сталь 70, сталь 50ХФА. Считаем индекс стоимости стали 65Г: стоимость стали 65Г 72300 = = 1,004 , стоимость стали Ст3 71990 Определяем обрабатываемость стали 65Г: а= 𝐾𝜈 = 𝑉доп стали 65Г = 0,5 , 𝑉доп стали 45 Определяем коэффициент экономической целесообразности стали 65Г: 𝐾эц = в 3,4 = = 3,39 , а 1,004 где «в» - сравнительное увеличение предела текучести при использовании выбранной стали по сравнению со сталью Ст3; в= 𝜎т стали 65Г 𝜎т стали Ст3 (250 МПа) = 850 250 = 3,4 , а «а» - индекс стоимости. Считаем индекс стоимости стали 70: стоимость стали 70 78000 = = 1,834 , стоимость стали Ст3 71990 Определяем обрабатываемость стали 70: а= 𝐾𝜈 = 𝑉доп стали 70 = 0,6 , 𝑉доп стали 45 Определяем коэффициент экономической целесообразности стали 70: 𝐾эц = в 3,4 = = 1,85 , а 1,834 где «в» - сравнительное увеличение предела текучести при использовании выбранной стали по сравнению со сталью Ст3; в= 𝜎т стали 70 𝜎т стали Ст3 (250 МПа) = 835 250 = 3,4 , а «а» - индекс стоимости. Считаем индекс стоимости стали 50ХФА: стоимость стали 50ХФА 59500 = = 0,83 , стоимость стали Ст3 71990 Определяем обрабатываемость стали 50ХФА: а= 𝐾𝜈 = 𝑉доп стали 50ХФА = 0,65 , 𝑉доп стали 45 Определяем коэффициент экономической целесообразности стали 70: 𝐾эц = в 3,36 = = 4,04 , а 0,83 где «в» - сравнительное увеличение предела текучести при использовании выбранной стали по сравнению со сталью Ст3; в= 𝜎т стали 50ХФА 𝜎т стали Ст3 (250 МПа) = 840 250 = 3,36 , а «а» - индекс стоимости. Таблица 1 – Сравнение сталей подходящих для производства листовых рессор КАМАЗ-5320 Марка стали Сталь 65Г Сталь 70 Сталь 50ХФА 0,5 0,6 Коэффициент экономической целесообразности, 𝐾эц 3,39 1,85 Сравнительное увеличение предела текучести, в 3,4 3,4 0,65 4,04 3,36 Индекс стоимости, а Обрабатываемость стали, 𝐾𝜈 1,004 1,834 0,83 Вывод: 1. По результатам сравнения четырёх марок сталей, которые могут использоваться для изготовления полуоси автомобиля КАМАЗ-4320, наиболее подходящей сталью является Сталь 40Х, так как у этой стали самый высокий коэффициент экономической целесообразности (Kэц=2,02), а так же один из самых высоких коэффициентов обрабатываемости (Kν=0,7),из приведённых сталей. 2. По результатам сравнения трёх марок сталей, которые могут использоваться для изготовления листовой рессоры автомобиля КАМАЗ4320 наиболее подходящей сталью является сталь 50ХФА, так как у этой стали самый высокий коэффициент экономической целесообразности (Kэц=4,04) и самый высокий коэффициент обрабатываемости (Kν=0,65), по стравнению со сталью 70 и сталью 65Г.
