Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Конструкторский раздел
Название:
Разработка расходомера топлива

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Конструкторский раздел

Цена:
1 грн



Подробное описание:

3 Разработка расходомера топлива

В последние годы, в связи с тяжелым положением в экономике страны, сельскохозяйственные предприятия испытывают острую нехватку в новой технике, в поддержании работоспособности имеющейся в наличии, в обеспечении существующего парка запасными частями и горюче-смазочными материалами.

Резервом в механизированном сельскохозяйственном производстве является повышение качества технического обслуживания и ремонта машин. Одним из критериев его является своевременность проведения технических воздействий. Так как наиболее объективным показателем периодичности является расход топлива двигателем машины, необходим правильный учет и нормирование его расхода машинно-тракторным агрегатом.

Для измерения расхода жидкости известен целый ряд устройств и приборов. Наиболее удобны и точны расходомеры. Ими замеряют мгновенный и суммарный расходы жидкости.

Оснащение тракторов современными устройствами учета и контроля расхода топлива является важным условием повышения эффективности использования машинно-тракторного парка.

 

3.1 Описание существующих конструкций

 

Необходимость удовлетворения современных требований к приборам для измерения расхода и количества обусловила создание многочисленных видов расходомеров и счетчиков количества, основанных на самых различных методах измерения. Ни один из них не может удовлетворить одновременно всем представляемым требованиям. При выборе того или иного прибора надо исходить из свойств измеряемого вещества, его параметров и значений его расхода, а также из обоснованных требований к точности измерения, учитывая при этом степень сложности измерительного устройства и условия его эксплуатации.

Все эксплуатационные приборы по своему назначению и в зависимости от того, для чего они предназначены, могут быть разделены на четыре большие группы [12]:

  1. Приборы для учета и непрерывного контроля работы машинно-тракторных агрегатов.
  2. Приборы для периодического контроля и диагностики технического состояния и работы агрегатов.
  3. Приборы необходимые для нормирования механизированных работ.
  4. Приборы необходимые для эксплуатационных испытаний машинно-тракторных агрегатов.

По принципу работы существующие расходомеры и счетчики количества можно условно разделить на группы [10]:

А. Приборы, основанные на гидродинамических методах:

1) переменного перепада давления; 2) переменного уровня; 3) обтекания; 4) вихревые; 5) парциальные.

Б. Приборы с непрерывно движущимся телом:

6) тахометрические; 7) силовые (и в том числе вибрационные); 8) с автоколеблющимся телом»

В. Приборы, основанные на различных физических явлениях:

9) тепловые; 10) электромагнитные; 11) акустические; 12) оптические; 13) ядерно-магнитные; 14) ионизационные.

 Г. Приборы, основанные на особых методах:

 15) меточные; 16) корреляционные; 17) концентрационные.

Из числа приборов первой группы следует отметить широко распространенные расходомеры переменного перепада давления с сужающими устройствами и сравнительно новые, но весьма перспективные вихревые расходомеры.

Во вторую группу входят многочисленные турбинные, шариковые и камерные (роторные, с овальными шестернями и другие) счетчики количества и частично расходомеры. Приборы силовые и с автоколеблющимся телом пока еще имеют ограниченное применение.

Из приборов третьей группы наибольшее распространение получили электромагнитные. Реже встречаются тепловые и акустические приборы.

Расходомеры оптические, ядерно-магнитные и ионизационные применяются сравнительно редко.

Меточные и концентрационные расходомеры, относящиеся к четвертой группе, служат для разовых измерений, например, при проверке промышленных расходомеров на месте их установки.

Для использования в топливопроводах системы питания тракторных дизелей необходимо применение приборов способных работать в условиях изменяющегося перепада давления. Наиболее распространенные конструкции таких приборов приведены ниже.

Расходомеры обтекания

Рабочим элементом расходомеров является тело (поплавок), на который воздействует поток измеряемого вещества, и величина перемещения тела служит мерой расхода. Эти расходомеры можно подразделить на: поплавково-пружинные, поплавково-архимедовые, расходомеры с электромагнитным уравновешиванием и шариковые с движением в криволинейной трубке. Основные среди них — поплавково-пружинные расходомеры.

Поплавково-пружинные расходомеры представляют собой поплавок или поршень соединенные с пружиной. В нем давление потока должно преодолевать не только вес подвижного элемента, но и упругость пружины.

Достоинства поплавково-пружинных расходомеров: возможность существенного повышения максимального предела измерения и удобство перехода на другой диапазон измерения путем смены пружины.

Реализованные устройства поплавково-пружинных расходомеров весьма разнообразны. На рисунке 3.1, а представлена схема расходомера с верхней пружиной применяемого в Японии для измерения расхода нефти и других жидкостей [10].

                           а                                                       б 

Рисунок 3.1 - Схемы поплавково-пружинных  расходомеров

 

Жидкость притекает по трубе 1 и приподнимает колокол 2 полусферической формы, выполняющий роль поплавка. Колокол нагружен пружиной 3 и перемещает сердечник 4 дифференциально-трансформаторной передачи. Такие приборы разработаны для труб диаметром от 10 до 260 мм на расходы от 0,03—0,15 до 200—1000 м3/ч при давлении до 2 МПа и температуре до «плюс» 120оС.

Для измерения расхода различных жидкостей и газов (в частности, для измерения расхода масла в гидравлических системах при давлении до 20 МПа) разработан поплавково-пружинный расходомер с горизонтальным ходом поплавка (см. рисунок 3.1, б). Подвижной элемент - поршень 4 нагружен пружиной 8. В середине находится неподвижный стержень 6, профиль которого позволяет получить желаемую зависимость между расходом и перемещением поршня 4. Внутри последнего находится цилиндрический магнит, вызывающий перемещение цилиндрического указателя расхода 5, который расположен снаружи диамагнитной трубы 2. Шкала нанесена на прозрачной трубке 1 из акрила. Расходомер прост и компактен, но его погрешность составляет ±4 %.

Существует несколько иная конструкция поплавково-пружинного расходомера. В ней поплавок в виде подпружиненной диафрагмы с конической наружной поверхностью перемещается вертикально внутри неподвижного седла. Жидкость проходит через отверстие диафрагмы и частично через кольцевой зазор между диафрагмой и седлом. Диафрагма несет постоянный магнит, взаимодействующий с контактными преобразователями в виде герконов, которые расположены снаружи. При изменении вязкости в очень широких пределах от 1 до 760 мм2/с и расходе не менее 0,1 л/мин погрешность не более 5 % от предела шкалы. Общая область измерения, обеспечиваемая различными поддиапазонами, от 0,01 до 80 л/мин. Предельные давления от 1,2 до 40 МПа.

Расходомеры с поворотной лопастью

В трубопроводе подвешивается лопасть, на которую воздействует гидродинамическое давление потока жидкости или газа. Расход определяется по углу поворота лопасти или по величине противодействующей силы, уравновешивающей давление потока в компенсационных приборах. В последнем случае угол поворота лопасти может быть ничтожно мал.

По виду противодействующей силы расходомеры с поворотной лопастью подразделяются на расходомеры с грузовым и с пружинным уравновешиванием, а также на компенсационные с пневматическим или электрическим уравновешиванием.

Достоинства их: большой диапазон измерения и возможность двустороннего действия. Кроме того, они позволяют сравнительно просто осуществить измерение больших расходов жидкости и газов, а также веществ, имеющих высокую температуру или обладающих агрессивными свойствами. Их динамические характеристики достаточно хорошие. Время переходного процесса (колебательного, быстро затухающего) 1,5…2 с.

Основной элемент расходомера - поворотная лопасть - даже при постоянном расходе непрерывно вибрирует вследствие срыва вихрей с ее тыльной стороны. В связи с этим для жидкостей угол поворота лопасти не должен превышать 80° (затем наступает резкое падение чувствительности расходомера).

На рисунке 3.2 показана схема одного из таких расходомеров. Поворотная лопасть в виде перфорированного диска 5, имеющего диаметр, составляющий 0,75 диаметра трубопровода, укреплена на оси 3, жестко соединенной с концами двух торсионов 2 и 4, которые предварительно закручены в противоположные стороны на некоторый угол для температурной и гистерезисной компенсации. Центральный стержень 6 вызывает при закрутке торсиона 2 поворот ротора 1 дистанционной передачи показаний. Погрешность измерения  на однородной жидкости ±1 %.

Рисунок 3.2 -  Схема расходомера с поворотной лопастью и пружинным  противодействием

 

Особую группу приборов представляют расходомеры, у которых верхний конец лопасти жестко закреплен. Такая лопасть под действием динамического давления потока не поворачивается, а работает на изгиб. При этом противодействующий момент образуется силами упругости лопасти.

Тахометрические расходомеры

Тахометрическими называются расходомеры, имеющие подвижной, обычно вращающийся элемент, скорость движения которого пропорциональна объемному расходу. Они подразделяются на турбинные, шариковые, роторно-шаровые и камерные.

Измеряя скорость движения подвижного элемента, получаем расходомер, а измеряя общее число оборотов (или ходов) его - счетчик количества (объем или массу) прошедшего вещества. Такие счетчики давно получили широкое распространение,  так как для этого надо лишь соединить вал турбинки или другого преобразователя расхода через зубчатый редуктор со счетным механизмом. Для создания же тахометрического расходомера скорость движения элемента надо предварительно преобразовать в сигнал, пропорциональный расходу и удобный для измерения. В этом случае необходим двухступенчатый преобразователь расхода. Его первая ступень - турбинка, шарик или другой элемент, скорость движения которого пропорциональна объемному расходу, а вторая ступень - тахометрический преобразователь, вырабатывающий измерительный сигнал, обычно частоту электрических импульсов, пропорциональную скорости движения тела. Здесь измерительным прибором будет электрический частотомер: цифровой или аналоговый. Если его дополнить счетчиком электрических импульсов, то получим наряду с измерением расхода также и измерение количества прошедшего вещества. Тахометрические расходомеры появились значительно позже упомянутых ранее счетчиков количества жидкости и газа и не получили еще столь широкого распространения. Их существенные достоинства - быстродействие, высокая точность и большой диапазон измерения. Так, если погрешность турбинных счетчиков (ось которых через редуктор связана со счетным механизмом) равна ±2%, то у измерителей количества, имеющих тахометрический преобразователь, эта погрешность снижается до ±0,5 %. Причина в том, что этот преобразователь почти не нагружает ось турбинки в отличие от редуктора и счетного механизма. Погрешность же турбинного расходомера от 0,5 до 1,5 % в зависимости от точности примененного частотомера.

Турбинные тахометрические расходомеры и счетчики количества могут изготовляться для труб диаметром от 4 до 750 мм, для давлений до 250 МПа и температур от  «минус» 240 до «плюс» 700 °С.

Основной недостаток турбинных расходомеров - изнашивание опор и поэтому они непригодны для веществ, содержащих механические примеси. Но смазывающая способность измеряемого вещества желательна для турбинных расходомеров.

Роторно-шаровые расходомеры появились сравнительно недавно и пока не получили широкого применения.

Камерные приборы как счетчики жидкости и газа наряду с турбинными применяются очень давно. Ранее их называли объемными приборами. Они отличаются большим разнообразием подвижных элементов, дающих наименование разновидностям этих приборов: роторные, поршневые, дисковые, с овальными шестернями, лопастные, винтовые и т. д. По сравнению с турбинными и шариковыми счетчиками количества они могут обеспечить большую точность и больший диапазон измерения. Так, несмотря на связь вала подвижного элемента с редуктором и счетным механизмом погрешность у некоторых из них составляет всего ± (0,2…0,5) %. Кроме того, камерные счетчики пригодны для измерения количества жидкости практически любой вязкости, в том числе и очень большой. Но они чувствительны к загрязнениям и механическим примесям. В подавляющем большинстве камерные приборы изготовляются без тахометрических преобразователей и поэтому применяются только для измерения количества, а не расхода.

При необходимости иметь результаты измерения турбинными, шариковыми и камерными приборами в единицах массы их дополняют устройствами, корректирующими показания в зависимости от плотности измеряемого вещества или только от температуры - для жидкостей.

Для компенсации вредного влияния названных причин существует много средств, способствующих возрастанию диапазона измерения. На рисунке 3.3 изображен прибор фирмы «Роквелл», в котором для этой цели применяют ротор 4, укрепленный на оси 5 турбинки 6 и находящийся в камере 3, заключенной в переднем обтекателе 1. По трубке 2 в камеру 3 непрерывно поступает хорошо профильтрованная измеряемая жидкость. При увеличении ее вязкости увеличивается сопротивление вращению ротора, что и предотвращает повышение турбулентности в переходной области. Магнитная муфта 7 передает вращение турбинки оси 9, связанной с местным счетным механизмом. Кроме того, имеется тахометрический преобразователь 8 для дистанционной передачи. На рисунке 3.4 показан серийно изготовляемый преобразователь расхода с аксиальной турбинкой типа ТПР. В корпусе 2 с помощью специальной гайки 8 укреплен обтекатель 7, несущий лопасти струевыпрямителя. Через отверстие во втором струевыпрямителе 3 поступает повышенное статическое давление, уменьшающее осевую нагрузку на подшипник 4. Характерная  особенность  этой  конструкции — применение ступенчатой втулки 6, внутри которой вращается турбинка 5.

Рисунок 3.3 – Турбинный преобразователь с роторным компенсатором вязкости

 

Втулка изменяет проходное сечение на уровне средней  части лопастей турбинки так, что передняя часть лопастей оказывается в канале с большим проходным сечением, чем задняя. В результате при уменьшении расхода ламинарный режим в передней части будет наступать раньше, чем в задней части. Это способствует сохранению постоянства момента вязкого трения и увеличению диапазона измерения в области малых чисел Re.

Рисунок 3.4 - Турбинный  преобразователь  расхода  ТПР

 

Изготовляются преобразователи расхода типов ТПР7-ТПР14 для труб диаметром от 10 до 25 мм. Приведенная погрешность преобразователей ТПР-7, ТПР-8 и ТПР-9 ± 1 %, остальных ±0,5 %. Потери давления не более 50 кПа.

Расходомеры и счетчики с тангенциальной турбинкой

В большинстве случаев тангенциальная турбинка применяется для измерения расхода жидкости в трубах небольшого диаметра. Так, серийно изготовляемые счетчики воды с тангенциальной турбинкой предназначены для труб диаметром от 15 до 50 мм.

Расходомеры с тангенциальной турбинкой применяются значительно реже, чем счетчики, но конструкции их более разнообразны. На рисунке 3.5 показан серийно изготовляемый турбинный преобразователь ТПР.

Рисунок 3.5 – Турбинный преобразователь расхода с

тангенциальной турбинкой 

 

Жидкость поступает по каналу 1, вращает тангенциальную турбинку 2, помещенную в камере 4, и уходит по каналу 5. Для улучшения характеристики преобразователя расхода в торцовой стенке камеры 4 сделано несколько глухих цилиндрических отверстий 3, выполняющих роль турбулизаторов. Магнито-индукционный преобразователь 6 вырабатывает электрический сигнал, частота которого пропорциональна частоте вращения турбинки.

Для измерения пульсирующего расхода в ЛМИ разработан расходомер изображенный на рисунке 3.6. Тангенциальная турбинка 2 имеет чашечные лопасти, выполненные в виде полусфер из двух склеенных штампованных половин. Материал турбинки — полистирольная пленка толщиной 20 мк. Турбинка имеет ребра жесткости, а центральная ее часть имеет форму усеченных конусов. Наружный диаметр турбинки 18 мм, ее масса 0,026 г. Турбинка установлена между двух щечек 4 с вкладышем 3 между ними, имеющим ряд впадин для турбулизации потока. Для формирования потока служат две сетки, установленные в оправке 1 и затем сопло «четверть круга». Имеются два обводных канала вокруг основного канала, расход в которых можно изменять с помощью регулировочных винтов. Тахометрический преобразователь - фотоэлектрический, состоящий из миниатюрной осветительной лампочки 6 и фотодиода 5 типа ФД-3.

Рисунок 3.6 – Преобразователь расхода с тангенциальной

турбинкой и фотоэлектрическим съемом сигнала

Средняя пропускная способность расходомера 60л/ч при давлении от 0,4 МПа и температуре от минус 20 до плюс 70оС. Потеря давления – 30 Па. Погрешность измерения - +  1%.

        

3.2 Обоснование выбора схемы конструкции

 

Требования, предъявляемые к устройству, предназначенному для измерения малых расходов жидкостей в современных условиях, в основном сводятся к следующим:

Исходя из предназначения проектируемого устройства, выбираем прибор непрерывного учета с постоянной установкой на тракторе, прямого действия, который относится к тахометрическим расходомерам обтекания.

Наиболее полно вышеперечисленным требованиям отвечают турбинные расходомеры. Они являются наиболее точными, могут применяться для измерения потоков любых жидкостей, обладают необходимой инерционностью и их конструкция в достаточной мере проста. Их применение в настоящее время, из-за сравнительно малой пропускной способности, ограничено, их используют при небольших расходах в трубах, диаметр которых обычно не превышает 50 мм, что в данном нас удовлетворяет, так как диаметр топливопроводов системы питания тракторов, используемых в сельскохозяйственном производстве, составляет 6 мм. Разрабатываемый нами прибор прост в конструктивном отношении, не содержит громоздких и сложных элементов и для его изготовления, в условиях мотостроительного производства, не требуется приобретения дополнительного оборудования, также не затруднительно его обслуживание.

 

  1. 3 Описание устройства и работы прибора

 

Схема предлагаемого устройства для учета расхода топлива, приведена на рисунке 3.7. Устройство состоит из датчика I, в котором происходит преобразование движущейся струи топлива в электромагнитное воздействие, реостата II,  регистрирующего устройства III, в котором происходит обработка сигналов и выдача их на числовой индикатор 7. Электрические соединения осуществляются с помощью комплекта соединительных кабелей.

Рисунок 3.7 – Устройство для учета расхода топлива

 

Работа датчика происходит следующим образом: поступательно движущаяся струя топлива, предварительно пройдя суживающее устройство (на рисунке 3.7 не показано) поступает в канал корпуса датчика 1, заставляя своим напором вращаться крыльчатку с валом 2. На валу 2 закреплен кольцевой постоянный магнит 3. При вращении вала, вращающееся электромагнитное поле поворачивает алюминиевую катушку 4 и создает в ней вихревые потоки. Их магнитное поле, взаимодействуя с вращающимся электромагнитным полем, поворачивает катушку вместе со стрелкой 6 на угол прямо-пропорциональный частоте вращения постоянного магнита.

Стрелка 6 выполняет функцию движка реостата 5, изменяя напряжение проходящего через него тока, который питает интегрирующий микродвигатель III, изменяя тем самым частоту его вращения. Интегрирующий микродвигатель, в свою очередь, через понижающий редуктор, вращает привод механического катушечного счетчика,  числовой индикатор 7 которого осуществляет регистрацию количества проходящего через датчик-крыльчатку топлива, показывая его суммарный расход.

Достоинством предлагаемой конструкции является возможность ее применения на различных двигателях. В этом случае изменяются только геометрические размеры предварительного суживающего устройства, которые зависят от пропускной способности топливопровода системы питания конкретного двигателя.

 

3.4  Технологические и прочностные расчеты конструкции

 

3.4.1 Определение режима и скорости движения топлива в топливопроводе

Проектируемый расходомер устанавливается   на тракторе с помощью креплений в виде  хомутов. К расходомеру топливо поступает из топливного бака, через фильтр грубой очистки, по топливопроводу низкого давления. Движение топлива в данном случае можно рассматривать как течение жидкости через малое отверстие с тонкой стенкой при постоянном  напоре.

Произведем расчет расходомера для наиболее распространенного в хозяйстве трактора ДТ-75М, номинальный часовой расход которого GТ  = 16,6 кг/ч. или 20,0 л/ч. [1].

Для расчетов принимаем максимальную пропускную способность датчика расходомера, Q = 27 л/ч. Расчетная схема  датчика расходомера представлена на рисунке 3.8.

Определим режим движения топлива и его скорость V, м/с:

                                                                                      (3.1)

          где d – диаметр топливопровода, м.

 

d = 6 мм = 6·10-3 м = 0,006 м

Q = 27 л/ч = 0,7510-5 м3

 м/с

 

 

 

 

         d             V                  Ра  

                                                                      h

                             r                                   

                                                                   

                                                               

 

                             

                                           dв                                      dст

 

Рисунок 3.8 – Расчетная схема датчика расходомера

 

Определяем число Рейнольдса Rе, пользуясь формулой:

                                                                             (3.2)

          где  - коэффициент кинематической вязкости, см2/с; принимаем, при температуре «плюс» 20оС [15]:

 = 0,18 см2

          Подставляя значения показателей в формулу (4.2), получим:

                                          

Поскольку найденное число Рейнольдса меньше критического значения Rекр = 2320 [10], режим движения топлива в топливопроводе будет ламинарным. При ламинарном режиме движение жидкости в цилиндрической трубе, скорости распределяются по живому  сечению потока по параболическому закону, а наибольшая скорость наблюдается вдоль оси трубы. При ламинарном течении местное сопротивление играет очень незначительную роль и поэтому, в дальнейших расчетах мы им пренебрегаем.

          Давление топлива в трубопроводе Р, МПа, составит [4]:

                                        Р = * g * V * S * t,                                                        (3.3)

          где  - плотность топлива при t = 20оС; принимаем 0,00083 кг/см3 [15];

                S – площадь сужающего устройства, см2;

                 t – время прохождения порции топлива, с; принимаем – 1с.

          Подставляя численные значения в формулу (3.3), получим:

                Р = 0,00083 * 981 * 27 * 0,28 = 6,2 кг/см2 = 0,62 МПа     

          Крутящий момент на валу крыльчатки составит:

                                         Мкр = Р * Sлоп * r ,                                                          (3.4)

          где Sлоп –площадь лопасти крыльчатки, м2;

                 r – плечо действия силы Р, м;

плечо r будет равно (см. графическую часть):

r = dст/2 + hлоп/2 = 25/2 + 15/2 = 20 мм

где dст – диаметр ступицы вала крыльчатки, мм;

      hлоп – высота лопасти крыльчатки, мм.

              Подставляя численные значения в формулу (3.4), получим:

Мкр = 620000 * 0,15*10-3 * 0,02 = 1,86 Н*м

 

  1. 4.2 Расчет вала крыльчатки

Одной из самых тяжелонагруженных и ответственных деталей является вал крыльчатки. Из конструктивных соображений выбран вал круглого сечения. В процессе работы этот вал испытывает продольный изгиб и кручение. Величина продольного изгиба очень незначительна и внутренние напряжения от изгиба не представляют опасности. Поэтому проверочный расчет проводим по кручению.

Определим наибольшие напряжения мах. Наиболее опасным является сечение А-А в месте крепления лопасти крыльчатки (рисунок 3.8). Определяем величину Wк - момент сопротивления при кручении, мм3 [20]:

                               Wк = 0,2dв3 = 0,2 * 0,53 =  0,025 см3                           (3.5)

где dв – диаметр вала крыльчатки, см.

          Напряжение max, мПа, определяем по формуле:

                                                                                    (3.6)

[ ] = 110 МПа

max   []доп

Условие прочности вала выполняется.

 

               Р       А

                                          Мк

   d

 

 

                        А

            0                                              0

                                               -

 

Рисунок 3.9 – Схема для расчета вала крыльчатки

 

3.4.3 Расчет на прочность соединения вала с крыльчаткой

Лопасти и ступица вала крыльчатки крепятся между собой при помощи пайки. Рассчитаем данное соединение на прочность по выражению условия прочности на срез [14]:

                                                                                        (3.7)

          где F – сила действующая на соединение, Н;

                b – ширина соединяемых деталей, мм;

                 l – длина шва, мм;

                [ τс] – допускаемое напряжение на срез, МПА;

       для швов из оловянно-свинцового припоя [20]:

[ τс] = 20…30 МПа

          Подставляя численные значения величин в выражение (3.7), получим:

                                                  МПа

          Полученное значение меньше допустимого, следовательно условие прочности выполняется.

На рисунке 3.10 представлена схема нагружения подшипника вала датчика расходомера.

                                                               F

                              A

                                              а

 

 

Рисунок 3.10 – Схема нагружения подшипника вала

 

          Принимаем предварительно подшипник шариковый радиальный сверхлегкой серии 1000084 ГОСТ 3478-79 с параметрами [12]:

       d = 5 мм – внутренний диаметр кольца;

       D = 14 мм – наружный диаметр;

       B = 3,5 – ширина подшипника;

       C = 420 Н – динамическая грузоподъемность;

       C0 = 190 Н – статическая грузоподъемность.

Подшипник не воспринимает радиальную нагрузку, поэтому эквивалентную нагрузку определяем по формуле:

                                       Рэ = Fr  ·V · К · Кт,                                               (3.8)

          где  V – коэффициент вращения; для внутреннего кольца V = 1;

                 Fr – радиальная сила, действующая на подшипник, Па:

                                               Fr = RА = F · а,                                                         (3.9)

                K - коэффициент безопасности, учитывающий влияние динамической нагрузки; принимаем: K = 1,05 [16];

                 КТ – температурный коэффициент; КТ = 1.

 

Подставив значения показателей в формулу (3.8), получим:

Рэ = 58 · 0,015 · 1 · 1,05 · 1 = 0,91 Н

Номинальную долговечность подшипника, Lh, составляет:

Lh = 6594 ч.

Эта долговечность удовлетворяет заданным требованиям, поэтому подшипник принимается окончательно.

 

 

  1. Расходомер является сложным прибором, поэтому при работе с ним следует соблюдать осторожность, не прилагать чрезмерных усилий, исключить механические повреждения, удары.
  2. Расходомер устанавливается в разрыве трубопровода между топливоподкачивающим и насосом высокого давления, трубку дренажной (обратной) системы подключают к питающей магистрали до расходомера, при помощи специального тройника. Для установки датчика выбирают место так, чтобы не нарушалась нормальная работа двигателя.
  3. Соединение датчика и регистрирующего устройства производят посредством электрических кабелей. Категорически запрещается для проверки производить замыкание проводов на «массу». Плюсовой провод кабеля питания подключают к бортовой сети.
  4. Регистрирующее устройство размещают на передней панели трактора так, чтобы показания индикатора легко читались с места водителя.
  5. Установка прибора производится согласно технологической карте, представленной в Приложении Б.

 

 

Затраты на изготовление прибора Спр, руб., можно рассчитать по формуле [9]:

                      Спр = Ск + Сор + Зсб + Снр + Спи,                                           (3.10)

          где Ск – стоимость изготовления корпусных деталей, руб.;

                Сор – стоимость изготовления оригинальных деталей, руб.;

                Зсб – заработная плата рабочих занятых на сборке, руб.;

                Снр – накладные расходы, руб.;

                Спи – стоимость покупных изделий, руб.

  Стоимость изготовления корпусных деталей определяется по выражению:

                                     Ск = Мк · Ссг,                                                           (3.11)

          где Мк – масса корпусных деталей, кг;

                Ссг – средняя стоимость 1 кг готовых деталей, руб.

Ск = 2 ·100 = 200 руб.

Затраты на изготовление оригинальных деталей, Сор, руб., определяем из выражения:

                               Сор =  Зор + См. ор,                                                          (3.12)

        где Зор – заработная плата с отчислениями, рабочих занятых изготовлением оригинальных деталей, руб.;

                См.ор – стоимость материала заготовок, руб.

  Заработную плату рабочих занятых на изготовлении оригинальных деталей рассчитываем по формуле:

                           Зор =  (ti · Cч) · Кt · Кс,                                              (3.13)

          где   ti - средняя трудоемкость изготовления отдельных оригинальных деталей, чел-ч.;

                   Cч  - часовая тарифная ставка рабочих, руб.;

          Кt  - коэффициент учитывающий доплаты к основной зарплате:

Кt = 1,02…1,03;

          Кс – коэффициент учитывающий отчисления на социальные нужды:

Кс = 1,26

Подставляя значения показателей в выражение (3.13), получим:

Зор = 15,6 · 12,6 · 1,03 · 1,26 = 255,1 руб.

Стоимость материала заготовок См.ор, руб., составит:

                                     См.ор = С · Мз,                                                       (3.14)

          где С – стоимость 1 кг заготовок, руб,;

                Мз – масса заготовок, кг.

См.ор = 35 · 0,4 = 14,0 руб.

Стоимость изготовления оригинальных деталей, Сор, руб., составит:

Сор = 255,1 + 14,0 = 269,1 руб.

  Заработную плату производственных рабочих занятых на сборке, Зсб, руб., рассчитаем по аналогичной методике:

Заработную плату с отчислениями, производственных рабочих, занятых на сборке конструкции рассчитываем по формуле:

                             Зсб = Тсб · Сч · Кt · Кс ,                                                  (3.15)

          где Тсб - нормативная трудоёмкость на сборку конструкции, чел-ч.

                                        Тсб = К0 tсбi ,                                                           (3.16)

        где К0 - коэффициент, учитывающий соотношение между полным и оперативным временем сборки:

К0 = 1,08;

                tсбi – трудоемкость сборки составных частей, чел-ч.

Тсб = 1,08 ·  1,5 = 1,6 чел-ч.

       Сч – часовая ставка рабочих, руб.

Кt и Кс – коэффициенты учитывающие доплаты и отчисления на социальные нужды.

Подставляя значения показателей в выражение (3.15), получим:

Зсб = 1,6 · 12,6 · 1,03 · 1,26 = 26,2 руб.

Общепроизводственные накладные расходы, Сон, руб., вычисляем по выражению:

                              Снр = (Зор + Зсб) · Rоп/100;                                             (3.17)

          где Rоп – процент общепроизводственных расходов (40%).

Снр = (255,1 + 26,2) · 0,4 = 112,5 руб.

  Подставляя полученные результаты в формулу (3.26), получаем: затраты на изготовление прибора, Спр, руб., составят:

Спр =  200,0 + 269,1 + 26,2 + 112,5 + 1192,8 = 1800,6 руб.

 




Комментарий:

Конструкторский раздел полный, все есть (чертежи, записка, приложение)


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы