Конструкторские разработки
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.00 (1 Голос)

Конструкторская разработка - Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС.

Обзор литературы, патентной документации, научно-технических и информационных материалов показал, что машиностроительной промышленностью Украины испытательное оборудование для осуществления данного метода серийно не выпускается. Установки для промывки каналов блоков двигателей производятся единичными экземплярами по технической документации, представляемой заказчиком.

Таким образом, для оснащения участка ремонта двигателей внутреннего сгорания необходимо разработать конструкцию такого стенда.

Устройство и работа стенда

Общий вид стенда для для промывки каналов блоков ДВС представлен на листе 5 графической части проекта.

Стенд состоит из каркаса, представляющего собой металлическую конструкцию коробчатого типа, скрепленную электросваркой из металлопроката стандартного профиля. Во внутреннем пространстве основания размещены: гидропульсирующая система, обеспечивающая промывку каналов, гидронапорный узел, электрические приборы управления. Верхней плоскости каркаса размещен рольганг по которому блок-картер подается в моечную камеру. Стенки камеры выполнены из прозрачного пластика. Под моечной камерой размещен механизм прижатия блок-картера помещенного в моечную камеру. Его назначение – фиксировать блок и отводящие трубы во время промывки масляных каналов блок - картера.

Подъем блок-картера на рольганг осуществляется стреловым подъемным механизмом на поворотной колонне, примыкающей к стенду. Подъемный механизм оснащен гидравлическим приводом и имеет грузоподъемностью 0,5 т. В качестве грузозахватного приспособления применен клещи-захват. Общий вид стенда представлен на листе 5 графической части проекта.

В промывочной системе стенда в качестве промывочной жидкости используется дизельное топливо.

Для отвода промывочной жидкости от каналов блок-картера, в частности от каналов подходящих к гнездам опорных шеек распределительного вала и установочным гнездам коленчатого вала, разработана конструкция отводных труб.

Работает стенд следующим образом. Блок ДВС, предназначенный для промывки стреловым подъемником поднимают и устанавливаю на платформу. Затем в блоке устанавливают отводящие трубы. Верхнюю помещают в гнезда опорных шеек распределительного вала. Она свободно проходит через все отверстия, т. к. посадочные места имеют увеличивающиеся размеры. Специального крепления к блоку трубка не имеет, но при работе стенда она удерживается прижатой механизмом прижатия. Отводящая трубка в гнездах коленчатого вала закрепляется крышками подшипников. Далее блок-картер на платформе по рольгангу помещают в моечную камеру, где она закрепляется механизмом прижатия. Затем к выходным концам отводящих труб гайками присоединяются гибкие трубки, ведущие к гидропульсирующей системе в качестве сливных.

Подача гидропульсирующей жидкости выполняетя через отверстия в блоке, предназначенные для подвода масла от шестеренчатого насоса. Имеющиеся другие открытые отверстия смазочных каналов заглушивают резьбовыми пробками.

Гидропульсирующая установка работает так. Моющая жидкость из бака через фильтр подается к обоим баллонам и редукционному клапану, отрегулированному на давление 5 МПа. В начале работы установки давление в полостях редукционного клапана различное. При этом жидкость начинает накапливаться в обоих баллонах одновременно. Находящийся в баллоне входного игольчатого клапана воздух сжимается и давление повышается до величины регулировки клапана. Для обеспечения нормальной работы редукционного клапана часть жидкости сбрасывается через другой предохранительный игольчатый клапан. Одновременно с повышением давления в баллоне входного клапана до величины, превышающей давление в другом баллоне, заданное редуционным клапаном. Как только во входном игольчатом клапкне сила давления жидкости, действующая со стороны входной полости на поверхность иглы превысит силу, действующую на заднюю поверхность иглы, игла клапана резко переместится вправо и жидкость поступит в каналы, промывающие блоки. После этого входной игольчатый клапан снова закроется и цикл работы установки повторится. Игла прижима позволяет регулировать направление моющей жидкости в блоке прямо по каналу. Подача струи жидкости управляется пробковыми кранами.

Расчет клещевого захвата.

Применение клещевого захвата обеспечивает автоматический захват блок-картера для подъема на рольганг стенда.

В подъемнике стенда применен клещевой самозажимающийся захват со стягивающейся рычажной системой. Данный захват не требует специальных стропальных приспособлений и обеспечивает автоматический захват блок-картера для подъема на рольганг стенда.

Надежное и безопасное удержание блок-картера в захвате обеспечивается прижатием лап-рычагов к стенкам блока с достаточным усилием для создания достаточной силы трения. Усилие прижатия лап-рычагов в захвате определяется геометрическими параметрами рычажной системы.

Расчетная схема проектируемого клещевого захвата представлена на рисунке 3.1.

Расчетная схема клещевого захвата

Рис. 3.1. Расчетная схема клещевого захвата.

Сила прижатия лап-рычагов для надежного удержания блока с учетом коэффициента запаса определяется по формуле:

image002_25_108060d0d21dcf1566f77ce4595c38f9 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВСкН

где сила веса груза: image003_26_ffdd01371e18cb1dad188f2c0629bc9f Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС.

Q = 500 кг – грузоподъемность подъемника проектная;

К3 =1,5 – коэффициент запаса;

f = 1,5 – коэффициент трения;

Уравнение соотношения параметров рычажной системы захвата имеет вид:

image004_23_ec907c871b92a787bf980e766e6001e9 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС; (3.1)

image005_24_89743c1f62dc4ea58f19684bdb9914fb Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС;

С=500 мм – размер блок-картера;

* – принимаю конструктивно;

в – 300 мм – принимаю конструктивно.

Тогда размер рычага а определится:

image007_27_a444fe73b47ae4ebd40c10f23d135e88 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВСмм.

Конструктивно принимаю размер плеча а = 650 мм.

Расчет и выбор крюка для подъемного устройства.

Для проектируемого подъемного устройств размеры крюка установленные по критериям прочности будут определять конструктивные размеры других деталей подъемника. В частности, размер опасного сечения I-I, по внутреннему диаметру присоединительной резьбы, определит диаметр штока гидроцилиндра (рис. 3.2).

Расчетная схема крюка

Рис 3.2. Расчетная схема крюка.

Внутренний диаметр резьбы рассчитывается по формуле [ ].

image009_24_21685720c72dde551c7886313f841d5a Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС мм

С учетом обеспечения прочности, ориентируясь на расчетный диаметр d1, выбираю метрическую резьбу М24.

image010_24_eda343d119a7ffbb4b0f3d5b8fa4123a Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВСН

[Gp]=30 н/мм2 – допускаемое напряжение растяжения для стали 20, из которой изготовлен крюк [ ].

По ГОСТ 6627-94 резьбу М24 имеет крюк однорогий №8. Размер зева данного крюка S=33 мм. Длина резьбового участка l1=65мм. Габаритный размер крюка L=193 мм.

Расчет прочности стрелы подъемника.

В качестве металлоконструкции стрелы подъемника принят двутавр. Наличие полок у двутавра обеспечивает надежный монтаж и свободное перемещение грузовой тележки подъемника с грузом вдоль стрелы.

Расчетная схема представлена на рисунке 3.3.

Расчетная схема стрелы подъемник

Рис. 3.3. Расчетная схема стрелы подъемника.

Из расчетной схемы видно, что стрелу подъемника рассматривать как консольную балку, нагруженную сосредоточенной силой image012_27_a6b984e131f46348c489a6627e6b5ddf Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВСи равномерно распределенной по всей длине нагрузкой от веса балки q=5 Н/мм.

Наибольший изгибающий момент при заданном нагружении в сечении 1-1.

image013_27_3262e6d1100ea94e8b98dbe82e1a5b6c Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВСimage014_28_492fc725f2e50bea1eae5aea8160d7c8 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС

l1 = 1300 мм – конструктивный размер.

image015_29_9d3b0fa64307760875f9fc9177f2b6f2 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС Н – суммарная сила веса блок-картера и клещевого захвата (см. ранее).

Требуемый момент сопротивления из условия прочности:

image016_29_f2e6a6a126c39769fcd3470b928e717c Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС см3

image017_27_96fefa466847724cf48efd4955fb2bc2 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС Н/мм2 – допускаемое напряжение изгиба для стальной двутавровой балки, используемой в металлоконструкции подъемного устройства [ ].

Ближайший по ГОСТ 8239-92 двутавр №22 имеет Wx=108 см3.

Проверим жесткость балки, если угол поворота ее свободного конца не должен превышать 1°, [ ].

Действительный угол поворота свободного конца балки

image018_26_910a88fac30df4884bb949d7888cde7b Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС

image019_25_41ffdc7ae2d3f0a0572e405fa1d8ea83 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС Н/мм2 – модуль упругости стальной балки [ ].

Ix=1190 см4 – момент инерции сечения двутавровой балки (№22).

Таким образом, жесткость балки достаточна.

Расчет узлов гидравлической системы подъемника.

В проектируемой установке подъемник блок-картеров имеет индивидуальный гидравлический привод, который состоит из: шестеренчатого насос вращаемого электродвигателем; бака с рабочей жидкостью; дросселя; перепускного предохранительного клапана; фильтра трехпозиционного гидрораспределителя; силового гидроцилиндра к штоку которого прикреплен грузовой крюк с клещевым захватом.

Поскольку поднятие груза (блок-картера) выполняет гидроцилиндр, рассчитываю его геометрические параметры.

Для достижения компактности в конструкции гидравлической станции, в качестве нагнетающего прибора использую шестеренчатый насос НШ-10.

Его технические характеристики:

- Рабочий объем 10 см3/об;

- Номинальное давление 10 МПа;

- Номинальная частота вращения 27 об/сек.

Гидравлический цилиндр подъемнка должен обеспечить рабочее усилие подъма груза image015_29_9d3b0fa64307760875f9fc9177f2b6f2 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС Н , а также усилие, удерживающее перемещаемый блок-картер.

Исходя из значений этих усилий определяю размеры поршней гидроцилиндра. При этом также учитываю необходимую подачу рабочей жидкости в цилиндр, обеспечивающую требуемую безопасную скорости подъема и опускания блок-картера.

По рекомендациям ГОСТЕХНАДЗОРА оптимальная скорость подъема груза гидроодъемником Vп должна быть 0,3…1,0 см/сек.

Предполагая, что частота вращения приводного электродвигателя будет 1500 об/мин (25 об/сек) определяю подачу насоса НШ-10:

QH=q·n=10·25=250 см3/сек;

Тогда диаметр поршня гидроцилиндра съемника должен быть равным:

(значение диаметра поршня исходя из величины рабочего усилия

image015_29_9d3b0fa64307760875f9fc9177f2b6f2 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС Н, рабочая жидкость подается в предпоршневую полость)

image020_25_c353643badff568e1f00fda5d4075cb1 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС

где d=30 мм – диаметр штока гидроцилиндра, принятый из условия

прочности, ориентируясь на расчетный внутреений размер резьбы крюка.

Ориентируясь на расчетные значения диаметра поршня гидроцилиндра подъемника, а также учитывая конструктивные особенности крепления гидроцилиндра принимаю диаметр поршня Dп=120 мм и соответственно ему разрабатываю конструкцию гидроцилиндра.

Тогда подача рабочей жидкости в гидроцилиндр должна быть:

Q1=Vш·(0,785Dп-0,785d)·hV=0,5·(0,785·120-0,785·20)·0,85=25 см3/сек.

Такую величину подачи обеспечиваю изменением сечения прохода дросселя.

Расчет мощности приводного электродвигателя для гидронапорной станции:

Nнас=Q·p=0,00003·10·106;

Nнас=Q1·p/z=0,025·10/0,85=0,29 кВт;

Q1=25 см3/сек=0,025 л/сек.

Для обеспечения запаса мощности в гидроприводе принимаю электродвигатель асинхронный трехфазный (380В) А02-11-4 с мощностью 1,1 кВт, частотой вращения вала 1500 об/мин.

Расчет толщины стенки гидроцилиндра В проектируемом гидроцилиндре для перемещения гусеницы, толщина стенки вычисляется как [ ]

image021_24_58400c9212ff901b36df3e8c9aa97b68 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС мм

где image022_23_6d89985bb8ebe8065a628be30090477d Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС Мпа – допускаемое напряжение растяжения;

image023_24_3c31128e54d85f2b244ab4ff3dc447a1 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС мм = 0,12 м – внутренний диаметр гидроцилиндра;

image024_23_b7a906404e0a028d878cfb1f00032f62 Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС Мпа – предполагаемое максимальное давление в гидроцилиндре;

image025_21_e525521926dadd8b522212bb6ae038df Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС - коэффициент Пуассона.

Принимаю толщину стенки гидроцилиндра = 5 мм;

Стенд для промывки масляных каналов блоков ДВС - 4.0 out of 5 based on 1 vote