27 | 02 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Стенд для ремонта радиаторов ДВС

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.50 (7 Голосов)

Конструкторская разработка - Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Задачей настоящего раздела дипломного проекта является разработка технологического средства – стенда для комплексного ремонта водяных радиаторов системы охлаждения тракторных двигателей.

Конструкция предлагаемого стенда выбрана с позиций высокой механизации рабочего процесса, универсальности применения к различным типоразмерам радиаторов, простоты и удобства эксплуатации, энергоэкономичности, безопасности эксплуатации. Настоящий стенд предназначен для ремонта радиаторов различных моделей ДВС, не превышающие размеры радиатора двигателя модели ЯМЗ.

Устройство стенда и работа на нем

Стенд предназначен для комплексных работ при ремонте радиаторов.В комплекс ремонтных операций, которые можно выполнять на стенде при ремонте радиатора, входят следующие:

- промывка воздушных проходов между теплообменными пластинами и трубками;

- проверка радиатора на герметичность и выявление отверстий-течей;

- устранение отверстий-течей запаиванием;

- ремонтная разбока-сборка радиатора;

- проверка степени непроходимости теплообменных трубок;

- очистка теплообменных трубок от накипи

Насосная установка стенда предназначена для промывки радиа­торов под давлением и состоит из сварной рамы, на которой смонтированы электродвигатель с насосом. Для промывки радиаторов вода подогревается в баке электронагревателями. Для проверки радиатора на герметичность уста­новлена ванна , изгоовленная из двухмиллиметрового стального листа. Для подсвечивания воды в дне ванны установлено стекло. По верхнему периметру ванна имеет резиновую окантовку. Ванна также имеет переливную трубу в бак с электроподогревом и штуцер для подсоединения к канализации. Для облег­чения и удобства транспортирования радиатора в процессе его ремонта при стенде имеется захват-манипулятор , состоящий из дуги и двух зажимов с резиновыми прокладками: нижних – регулируемых и верхних – на пружинах.

Для погружения радиатора в ванную с водой и удержания при проверке на герметичность, т. е для преодоления выталкивающего усилия в манипуляторе применен гидроцилиндр. Гидроцилиндр прикреплен болтами к концу консольной штанги.

Консольная штанга установлена в седлообразных направляющих элементах на поворотной колонне. Направляющие элементы удерживают штангу в горизонтальном положении и обеспечивают ей передвижение для изменения положения радиатора. Механизм передвижения штанги содержит мотор-редуктор () на выходном валу которого насажено зубчатое колесо. Данное зубчатое колесо зацепляется с зубчатой рейкой, прикрепленной к нижней части штанги, а при его вращении штанга перемещается.

Перемещение радиатора от ванны к другим технологическим местам на стенде имеется поворотная колонна, имеющая собственный механизм вращения. Механизм вращения колонны образован опорно - подшипниковой системой, а в качестве привода использован мотор-редуктор ( ). Приводной мотор-редуктор размещен в нижней части колонны. Колонна обеспечивает также устойчивость каркасу стенда. Частота вращения колонны - об/мин, что обеспечивает скорость перемещения радиатора.

К стенду относится верстак на котором выполняется ремонтная сборка-разборка радиатора. На данном верстаке размещена рабочая камера в которой выполняется пайка радиатора. Для регулирования количества отсасываемого воздуха на камере имеется вытяжное устройство с дросселем. Верстак имеет три металлических ящика и пульт управления.

Для определения степени засорения радиатора на стенде установлено мерное устройство, с помощью которого определяется расход воды через радиатор в единицу времени. Устройство содержит бак, который состоит из емкости, крышки и водомерного стекла . Для плотного закрывания отверстий патрубков во время проверки радиаторов воздухом стенд комплектуется двумя разжимными резиновыми пробками . Сжатый воздух подается в радиатор через резиновый шланг. Гибкая вставка предназначена для предотвращения передачи вибрации от насосной установки к верстаку. Для нагрева паяльника на стенде установлено приспособление .

Ремонтируемый радиатор закрепляют в захвате манипулятора и далее произ­водят все операции, связанные с его ремонтом.

Степень засорения радиатора определяют сопоставлением количества воды, расходуемого в проверяемом радиаторе, с расходом воды в новом радиаторе следующим образом: снимают шланг с нижнего патрубка радиатора и ею отверстие закрывают пробкой, также закрывают отверстия пароотводной трубки и сливного крана. Затем заполняют радиатор водой и устанавливают уровень воды в мерном баке по отметке шкалы «нуль». После этого вводят наконечник шланга в верхний патрубок, вынимают пробку из отверстия нижнего патрубка, открывают запорный вентиль мерного бака и дают воде вытечь из радиатора. При этом запорный вентиль устанавливают так, чтобы вода не переливалась через заливную горловину радиатора. По шкале мерного бака определяют расход воды за 1 мин.

Сравнивая полученные расходы для испытываемого и для нового радиатора, устанавливают степень его засоренности и необходимость проведения промывки и чистки.

Таблица 3.1 Техническая характеристика стенда

Назначение

Для выполнения всего комплекса работ по ремонту радиатора

Промывка и испытание радиатора

в ванне

Емкость ванны, л

250

Подъем и перемещение радиатора

манипулятором

Определение гидравлического сопротивления радиатора

мерным баком

Емкость бака для нагрева воды, л

310

Температура воды в баке, °С

35

Нагрев воды

электронагревателем мощностью 4 кВт

Подача теплой воды из бака

насосной установкой

Насос:

 

тип

11/2К-6Б

производительность, м3/ч

13

напор, м вод. ст.

8,8

Электродвигатель:

 

тип

А2-31-2

мощность, кВт

1

Частота вращения вала, об/мин. .

3000

Отсос воздуха от верстака

панелью равномерно­го отсоса

Испытание и разборка радиатора.

Радиатор не разбирают, если имеется незначительная течь из наружных трубок, которую можно устранить запаиванием мягким припоем в 5...6 местах площадью не более 50 см2.

Радиатор, подлежащий ремонту, разбирают. Отвертывают болты, кото­рыми прикреплены верхний и нижний баки к пластинам сердцевины, или отпаивают баки от пластин, если они припаяны. Если есть значительное количество накипи в трубках сердцевины и баках, их очищают. Часто для удаления накипи детали радиатора вываривают в течение 1,5...2 ч в 5...6%-ном растворе каустической соды при температуре 80...90°С.

Восстановление деталей ведется следующими способами. Баки радиаторов, отлитые из серого чугуна или штампованные из медных сплавов, имеют обычно трещины, изломы, пробоины и в штампованных баках – вмятины.

Чугунные баки восстанавливают заваркой трещин биметаллическими элек­тродами. Пробоины заделывают наложением стальных заплат с закреплением их электросваркой или болтами. Трещины в чугунных или стальных патрубках также заваривают электросваркой биметаллическим или стальным электродом.

Вмятины штампованных баков устраняют рихтовкой. Трещины запаивают мягким или твердым припоем. Пробоины заделывают припаиванием заплат из латуни.

Восстановленные баки испытывают на герметичность водой под давле­нием 0,2...0,3 МПа, иногда сварочные и паяные швы проверяют керосином. В течение 3...5 мин появление течи не допускается.

Сердцевину радиатора после промывки испытывают на герметичность трубок. Для этого сердцевину устанавливают в герметично закрывающуюся коробку специального стенда так, чтобы концы трубок оставались снаружи, и в полость коробки накачивают воду. Из трубок с трещинами начнет течь вода. Такие трубки метят, чтобы затем устранить неисправность. Перед испытанием во все трубки поочередно вставляют стержни соответствующих форм и раз­меров, чтобы убедиться в чистоте трубок и проверить, нет ли в них вмятин. Сердцевину выбраковывают при повреждении более 20% трубок. Если нет специального стенда, каждую трубку про­веряют сжатым воздухом под давлением 25 кПа.

Это делают так: сердцевину погру­жают в воду и, заглушив один конец испы­тываемой трубки резиновой пробкой, к другому ее концу подсоединяют воздушный шланг с резиновой пробкой и специальным наконечником . Появле­ние пузырьков воздуха из трубки укажет место трещины.

Трубки с трещинами, а также заглушенные или с большими вмятинами отпаивают и, заменяют новыми. Для отпаивания и припаивания трубок используют стержни по форме трубок, а также специальные аппараты и приспособления с нагретым до температуры 500...600°С воздухом или электрическими нагревателями.

Для пайки стержень, нагретый до температуры 800...850°С, вставляют в трубку и специальными плоскогубцами вытаскивают его вместе с ней. При не­больших трещинах в наружных трубках их запаивают на месте без замены.

Смятые охлаждающие пластины радиатора выправляют стальной гре­бенкой.

После восстановления сердцевину радиатора снова испытывают сжатым воздухом под давлением до 0,1 МПа в течение 3...5 мин.

В отремонтированных сердцевинах радиаторов допускается запайка не более 5% трубок и установка новых не более 20%.

Сборка и испытания радиаторов. При сборке радиаторов особое внимание уделяют установке прокладок и припаиванию баков к сердцевине.

Картонные прокладки, устанавливаемые между баками и сердцевиной ради­атора, резьбовые соединения спускных трубок и пробок, а также подводящих и отводящих патрубков перед постановкой на место смазывают суриком или белилами.

Собранные радиаторы испытывают на герметичность точно так же, как перед разборкой.

Расчеты, подтверждающие работоспособность стенда.

Рабочие нагрузки. Нагрузок, действующих на манипулятор стенда, являются:

- вес радиатора, когда он находится на весу, т. е. не погружен в воду испытательной ванны;

-выталкивающая сила, возникающая при погружение радиатора в воду.

Вес наиболее мощного трактора К-700, используемого в агропроизводстве, составляет 150Н.

Выталкивающую силу определяю по закону Архимеда:

Объем радиатора:

V = a ∙ b ∙ c ∙ k = 600 ∙ 800 ∙ 200 ∙ 0.85 = 0,1м3 ;

где: а, b, c – размеры радиатора; k = 0,85 – коэффициент объема;

- плотность воды при температуре 20°С;

- вес радиатора;

FB= 0,1∙ 998 ∙ 9,8 – 150 = 830 Н.

Выталкивающее усилие определяет величину рабочего усилия гидроцилиндра манипулятора. Т. е. это усилие должен преодолевать гидроцилиндр, что бы погрузить радиатор в воду для испытаний. Из этого условия определяю расчетное значение размера поршня гидроцилиндра:

Ориентируясь на расчетное значение, назначаю диаметр поршня гидроцилиндра 80 мм, диаметр штока гидроцилиндра 30 мм, ход штока 700 мм.

Параметры гидронапорной станции. Гидравлический насос. С точки зрения достаточной надежности работы, удобства монтажа и эксплуатации для принятой гидравлической схемы привода стенда наиболее подходит гидравлический насос шестеренчатого типа. Для выбора типоразмера данного насоса, главным параметром принимаем давление, которое он должен создавать для обеспечения необходимого рабочего усилия гидроцилиндра. Принимаю насос НШ-10Е.

Технические параметры насоса:

- рабочий объем, 10 см3/об;

- наибольшее давление 15 МПа;

- рабочее давление 10,4 МПа;

- диапазон частот вращения 900…3000 об/мин;

- объемный к. п.д. 0,80;

- диаметр конца выходного вала – 15 мм.

Подача насоса, при предполагаемой частоте вращения двигателя nдв =25 об/сек:

Q=nдв=10·25=250см3/сек»0,0003м3/сек.

q=10 см3/об – рабочий объем.

Ориентируясь, на значение выталкивающего усилия (FB=830 Н). принимаю необходимое рабочее усилие на штоке гидроцилиндра РГ = 2000Н.

Рабочая мощность насоса:

Nнач = PГ = 0,0003·2000 = 0,6 кВт.

Необходимая расчетная мощность электродвигателя:

h=0,85 – к. п.д. рабочего механизма стенда.

Ориентируясь на расчетную мощность электродвигателя по каталогу выбираю двигатель:

4А80В4У3; N=1,5 кВт; nдв=1500об/мин. ГОСТ 19483.

Трубопровод. Типоразмер трубопровода выбираю по условному проходу трубы, используя зависимость (по ГОСТ 16516-80) между условным проходом и номинальным расходом жидкости [ ]. Для проектируемой гидросистемы с

Q=250 см3/сек»16л/мин необходим условный проход трубопровода 9 мм, его может обеспечить труба с внутренним диаметром 8…10 мм;

Гидравлический распределитель. Для управления работой стенда выбран наиболее распространенный для этих целей гидрораспределитель Р75-23.

Параметры распределителя:

- максимальная пропускная способность – 75 л/мин;

- количество золотников – 3 шт;

- рабочее давление – 16 МПа.

Гидравлическая жидкость. В приводе используется индустриальное масло И70А ГОСТ 20799-95. Необходимое количество масла для заполнения гидросистемы - 15 л.

Прочностные расчеты.

Стрела манипулятора должна обладать достаточной прочностью и жесткостью. Прочность ее необходимо проверить, т. к. ее сечение ослаблено зубчатой нарезкой.

В = 92 мм, а = 40 мм.

Как видно из схемы стрела в опасном сечении А-А нагружена изгибающим моментом от силы выталкивания радиатора из визы при испытаниях.

Условия прочности стрелы в сечение А-А .

Действительные напряжения изгиба в рассматриваемом сечение

.

Изгибающий момент определяется как:

.

Момент сопротивления изгиба:

.

Напряжение изгиба в сечение:

.

Допускаемое напряжение изгиба стали 45 из которой изготовлена стрела .

Условие прочности выполняется:

,

т. е. прочность стрелы достаточная.

Кинематический расчет приводов механизмов манипулятора.

Критерием выбора скоростных параметров являются «Нормы» ГОСТОРТЕХНАДЗОАР. В соответствии с нормами, скорость перемещения исполнительных органов и грузов на установках данного типа, где не используются специальные тормозные устройства, не должна превышать 0,1…0,5 м/сек.

Принимая скорость перемещения радиатора поворотом колонны при максимальном вылете стрелы , определяю необходимую частоту вращения колонны.

– максимальный вылет радиатора (из конструкции).

Принимая скорость перемещения радиатора и стрелы в радиальном направлении определяю необходимую частоту вращения приводной звездочки зубчато-реечной передачи.

Параметры звездочки:

- число зубцов ;

- модуль ;

- делительный диаметр

.

Тогда частота вращения

.

Мощность приводного двигателя механизма поворота. Предварительно определяю сопротивление вращения колонне.

Горизонтальную реакцию Н определяю из уравнения .

;

.

Момент сил трения в подшипниках:

.

f=0,05 – коэффициент сопротивления качения в подшипниках;

d1=100 мм – диаметр окружности центров тел качения.

В упорном подшипнике :

.

Момент сил инерции масс элементов конструкции манипулятора:

Угловая скорость:

Суммарный момент инерции, приведенный к оси вращения элетродвигателя:

t = 2.3 сек –время пуска механизма, принимаемая по рекомендациям Госгортехнадзора;

где R ; С1; С2; - координаты центров тяжести радиатора, стрелы, противовеса относительно оси вращения манипулятора;

Расчетная мощность приводного электродвигателя:

коэффициент перегрузки для асинхронных двигателей,

к. п.д. опрной механической системы.

Ориентируясь, на расчетное значение по каталогу выбираю электродвигатель (мотор-редуктор) 4А90ЛВ8У3; N = 1.1 кВт; nдв =700 об/мин, іред=243,

nвых=2.88 об/мин.

Расчет штока гидроцилиндра на прочностную устойчивость.


Стенд для ремонта радиаторов ДВС - 4.4 out of 5 based on 7 votes

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить