Конструкторские разработки
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.20 (10 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:

image001_6_495bcd8c9809bbacc4759d0b2da84473 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

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;

image002_6_6e4a1b7a4d2deb3a7c8b367fd830d0f3 Стенд для ремонта радиаторов ДВСimage003_5_b9490b9c06c27c0e6b31ef00fea966ea Стенд для ремонта радиаторов ДВС- плотность воды при температуре 20°С;

image004_5_2153b4ccb681a571fde1376868acf74c Стенд для ремонта радиаторов ДВС- 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:

image005_6_b3a3cf1ad4ba3d273efc0e9427e88ca6 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

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:

image006_6_1ab992de652ecfabd5650eeb4d150845 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

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 image007_6_eba8b0e88a50ccaf5db553f01252e049 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Действительные напряжения изгиба в рассматриваемом сечение

image008_5_e45d90b2fe1e582e022b3b2890e858d2 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Изгибающий момент определяется как:

image009_6_a43c9d60e7ccbb9ac45f345e01199828 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Момент сопротивления изгиба:

image010_6_2d19fcde994d1b4440c680712f0ddff1 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Напряжение изгиба в сечение:

image011_6_a27eaaa9181c5b1cdf990b4873ef98e3 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Допускаемое напряжение изгиба стали 45 из которой изготовлена стрела image012_6_20103cd30e59065b1406a6955603dc47 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Условие прочности выполняется:

image013_6_e9601afa732a119632c39a705d3fc2e1 Стенд для ремонта радиаторов ДВС,

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 image014_6_ab1a1e729c66350740adca6ed8aaff28 Стенд для ремонта радиаторов ДВС, определяю необходимую частоту вращения колонны.

image015_6_c5dfba65617aab12d73919271df77b89 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

image016_6_f89bdb83b0fa3201302a0b2c914e2fb6 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

image017_6_19c3a25d37b10b38cc901675373fc334 Стенд для ремонта радиаторов ДВС – максимальный вылет радиатора (из конструкции).

Принимая скорость перемещения радиатора и стрелы в радиальном направлении image018_6_67a9a00324893a5017acd1c7af6a78b2 Стенд для ремонта радиаторов ДВС определяю необходимую частоту вращения приводной звездочки зубчато-реечной передачи.

Параметры звездочки:

- число зубцов image019_6_aeaf8d5f2ff73becea29d353fc966ab3 Стенд для ремонта радиаторов ДВС;

- модуль image020_6_ef8408acb0f2714e5d9d9dc23dd48596 Стенд для ремонта радиаторов ДВС;

- делительный диаметр

image021_5_c91af168668ffa70401c7a27c3269dd9 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Тогда частота вращения

image022_6_8bc9143a9959b794fb96089caab89b24 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

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

Горизонтальную реакцию Н определяю из уравнения image023_6_e9241a9392578c8a1fe5752e743699c7 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

image024_6_94b101a903e3375e45175fe262a46d2a Стенд для ремонта радиаторов ДВС;

image025_6_5bae7cb4ee2f9caa6faa083068b6b925 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Момент сил трения в подшипниках:

image026_6_0e6e5eddd045d324f99372492bb51d81 Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

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

d1=100 мм – диаметр окружности центров тел качения.

В упорном подшипнике :

image027_4_af0af880e2c235627a5c1004bc5b42cb Стенд для ремонта радиаторов ДВС.

Момент сил инерции масс элементов конструкции манипулятора:

image028_4_8d5b044a2df45b3cff22cf56c4f38850 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

Угловая скорость:

image029_3_1ae88a6702ed45fc1a92312e1ed20413 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

Суммарный момент инерции, приведенный к оси вращения элетродвигателя:

image030_3_88bcc8df94cd0e2a5cd0e178164d3001 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

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

image031_3_ecdad0402dab97f87c44962b8c172659 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

image032_3_604c5ecb011fa893356d98fd2781858e Стенд для ремонта радиаторов ДВС

image033_3_57d5bb84a8f2e3fb83a03c0f0b56bc98 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

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

Расчетная мощность приводного электродвигателя:

image034_3_c7a8041990340627f5d7f6affc78d511 Стенд для ремонта радиаторов ДВС

image035_3_d2e971c10cd8d486dba2a1e2a8c67946 Стенд для ремонта радиаторов ДВСкоэффициент перегрузки для асинхронных двигателей,

image036_3_e3207e7c643d0df49de25c79457f102f Стенд для ремонта радиаторов ДВСк. п.д. опрной механической системы.

image037_3_7d2d8cccd9e3bdc02dfdd024b4f0257e Стенд для ремонта радиаторов ДВС

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 - 4.2 out of 5 based on 10 votes