Расчеты деталей машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчеты деталей машин

Введение

Рассматриваем разрабатываемое устройство как емкость, работающую под давлением. Основным элементом емкости является обечайка цилиндрическая, расположенная вертикально. Днище емкости выбираем коническим, крышку - плоской. Днище с обечайкой соединяем посредством сварки. Крышку соединяем с обечайкой с помощью фланцев и болтов.

1. Определение размеров емкости

Для проверки герметичности системы питания низкого давления дизеля принимаем наличие дизельного топлива в емкости в количестве 5л. Вместимость литров в емкости должна составлять 5:4*5=6,25л.

Определяем размеры емкости. Принимаем внутренний диаметр равным d=200 мм. Определяем высоту емкости из расчета:

;

Принимаем h=200 мм.

Принимаем толщину стенки обечайки, S=4мм, толщину стенки днища, S=4 мм.

Толщину крышки, присоединенной к обечайке болтами, определяем по формуле:

Где R1 - коэффициент, зависящий от отношения , где

Дб - диаметр расположения болтов на фланце, Дб =295 мм.

Дсп - средний диаметр прокладки,

Где Д2 - диаметр фланца, Д2=268 мм.

dH - наружный диаметр обечайки, dH=d+2S =200+8=208 мм.

Отношение по графику определяем значение R1 =0,82.

с - давление в емкости, H/мм2 (МПа), - с=0,3.

[у] - нормативное допускаемое напряжение,

[у]=140 МПа.

с - прибавка для компенсации коррозии, С=2…3 мм.

Принимаем с=3мм.

2. Расчет болтов крепления крышки к обегайке

Принимаем диаметр болтов, d1=20 мм.

Расстояние между болтами для обеспечения герметичности принимается равным (3…5)d1 . Принимаем расстояние между болтами равными 4*d1=4*20=80мм.

Диаметр расположения болтов на фланце, Дб=295 мм. Количество болтов,

Принимает количество болтов, z=12.

3. Расчет ручного плунжерного насоса

Для создания давления на дизельное топливо в емкости используем ручной плунжерный насос. Согласно технических условий испытания на герметичность системы питания низкого давления дизеля необходимо давление дизельного топлива 0,3МПа. Усилие, необходимое для создания данного давления при ходе плунжера вниз определяется:

р - давление требуемое, р=0,3 МПа

d - Диаметр плунжера, мм. Принимаем диаметр плунжера d=10 мм.

l1 - плечо рычага, принимаем l1=175 мм.

l2 - плечо рычага малого. Принимаем l2 =30 мм.

З - КПД насоса. Принимаем КПД=0,9

Производительность плунжерного насоса, л/мин.

Где l - ход плунжера, l = 16 мм.

n - число двойных ходов плунжера в мин, n=120.

d - диаметр плунжера, d=10 мм.

Для контроля за величиной давления внутри емкости выбираем манометр ц60, класса точности 2,5 ГОСТ 8625-69 г.

Описание конструкции установки. Конструкция установки состоит из следующих узлов: бачка (поз1), крышки (поз 5), насоса ручного, клапана выпуска сжатого воздуха, системы подачи дизтоплива из бачка в систему питания низкого давления дизеля.

Бачок - сборно-сварная конструкция, состоящая из обегайки, конусного днища, фланца, корпуса смотрового окна, резьбой втулки, замыкающей конус днища. Обегайка выполнена из листа д=4 мм. В прямоугольное отверстие обегайки вварен корпус смотрового окна для размещения в нем стекла (поз 39). К наружной стенке обегайки приварены 2 кронштейна для установки в них крана (поз. 37). Днище бачка выполнено из листа д=4 мм, приварено к обегайке по окружности стыковой сваркой. В конце конуса днища вварена резьбовая втулка, предназначенная для соединения бачка с системой подачи дизельного топлива в проверяемую систему питания низкого давления дизеля.

В качестве опоры бачка к днищу приварена труба, выполненная из листа д=4 мм.

Фланец бачка предназначен для крепления к бачку крышки (поз. 5).

Стекло (поз. 39) смотрового окна установлено в корпусе с прокладками (поз.18), предназначенным для обеспечения герметичности бачка, прижато крышкой (поз. 13) посредством гаек (поз. 29) с шайбами (поз. 33). Гайки навернуты на шпильки, вваренные в корпус смотрового окна. Смотровое окно предназначено для обеспечения контроля за количеством дизельного топлива в бачке.

Крышка (поз. 5) - сварная конструкция, выполненная из листа д=12 мм и вваренных в отверстия втулок с резьбовыми отверстиями (см. черт. крышки). Крышка предназначена для перекрытия горловины бачка и образования герметичной емкости. На крышке смонтированы основные узлы установки. В отверстие втулки (поз. 4) установлен клапан выпуска сжатого воздуха. Отверстие втулки (поз. 2) предназначено для заливки в бачок дизельного топлива. Отверстие закрывается герметично посредством вворачивания в отверстие пробки (поз. 17 чертеж общего вида). Отверстие М12х1,5 предназначено для установки манометра бачка с системой подачи воздуха в бачок. На крышке установлен ручной насос для нагнетания воздуха в бачок. Для крепления насоса в крышке вварены болты (поз. 1). Крепление крышки (поз. 5) к фланцу бачка выполнено посредством болтов (поз. 28) с гайками (поз. 31) и шайбами (поз. 34). Для обеспечения герметичности установки между плоскостями фланца и крышки проложена уплотнительная прокладка (поз. 21).

Ручной насос предназначен для нагнетания в бачок с дизельным топливом воздуха и создания в бачке давления на дизельное топливо. Насос - сборная конструкция, состоит из корпуса (поз. 11), плунжера (поз.16), клапана, всасывающего (поз. 2) и клапана нагнетательного (поз. 3), болта (поз. 8), 2-х серег (поз. 22). Болт (поз. 8), ввернутый в отверстие корпуса (поз. 11), серьги (поз. 22) предназначены для шарнирного крепления рычага (поз. 6). Рычаг - сварная конструкция, предназначенная для ручного передвижения плунжера в направлении вверх-вниз. Рычаг соединен с плунжером и серьгами посредством осей (поз. 15). Серьги соединены с болтом (поз. 8) посредством оси (поз. 15). Оси зафиксированы от выпадения посредством шайб (поз. 32) и шплинтов (поз. 35).

Для создания герметичности полости насоса в корпусе установлено уплотнительное кольцо (поз. 36). Корпус насоса установлен на крышке (поз. 5) и закреплен гайками (поз 29) с шайбами (поз.33).

Всасывающий клапан насоса предназначен для забора воздуха из атмосферы. Для очистки воздуха установлен фильтр (поз. 23), закрепленный на торце корпуса клапана гайкой (поз. 10).

Всасывающий клапан состоит из корпуса, шарика, пружины, винты.

Нагнетательный клапан (поз.3) предназначен для подачи воздуха из полости насоса в бачок. Клапан состоит так же из корпуса, шарика, пружины, винта.

Нагнетательный клапан соединен с бачком посредством трубы (поз. 41), закрепленной к корпусу клапана посредством ниппеля (поз. 14) и накидной гайки (поз.9). С бачком труба (поз. 41) соединена посредством штуцера (поз. 24), ввернутого в резьбовое отверстие крышки (поз. 5), ниппеля (поз. 14) и накидной гайки (поз 9).

Клапан выпуска сжатого воздуха из бачка предназначен для выпуска воздуха из бачка и снятия давления внутри бачка после окончания проверки герметичности системы питания низкого давления дизеля.

Клапан выпуска воздуха состоит из корпуса (поз. 12), клапана (поз. 4). Клапан (поз. 4) - сварная конструкция, состоит из втулки и 2-х ручек, предназначенных для поворота втулки при прижиме её к седлу корпуса и подъеме над седлом.

Корпус (поз. 12) ввернут в резьбовое отверстие крышки (поз. 5). Для обеспечения герметичности резьбового соединения между плоскостями торца втулки крышки и корпуса проложена уплотнительная прокладка (поз.20). При подъеме клапана (поз.4) над седлом корпуса (поз. 12) воздух из полости бачка выходит через отверстие в корпусе и клапане наружу. Система подачи дизельного топлива в систему питания низкого давления дизеля состоит из штуцера (поз. 24), ввернутого в резьбовую втулку днища бачка, штуцера (поз. 25), навернутого на резьбовой конец крана (поз. 37), соединенных между собой по средством трубы (поз. 41), закрепленной к штуцерам посредством ниппелей (поз. 14) и накидных гаек (поз. 9), штуцера (поз. 26), навернутого на резьбовой конец крана (поз. 25), штуцера (поз. 27), соединяемого с проверяемой на герметичность трубой питание низкого давления дизеля посредством ниппеля и накидной гайки, соединенных между собой посредством рукава (поз. 40), закрепленного на них посредством хомутов (поз. 7). Кран (поз. 25), установленный на кронштейнах бачка, предназначен для управления подачей дизельного топлива под давлением из бачка в систему питания низкого давления дизеля. Штуцер (поз. 27) - сменный в зависимости от конструкции и размеров деталей системы питания низкого давления дизеля, проверяемых на герметичность. Проверка на герметичность системы питания производится согласно технических условий при требуемом давлении дизельного топлива. Контроль за давлением дизельного топлива производится манометром (поз. 38), ввернутом в резьбовую втулку крышки бачка.

Назначение и работа установки. Установка предназначена для проверки герметичности топливопроводов, находящихся на участке низкого давления. Проверка производится при неработающем двигателе. Сменный штуцер (поз. 27), соответствующий проверяемому трубопроводу, закрепляется на конце рукава (поз.40) с помощью хомута (поз.7). Штуцер герметично соединяется с трубопроводом посредством ниппеля и накидной гайки на трубопроводе. Насосом воздух из атмосферы через фильтр (поз.23) и всасывающий клапан накачивается через нагнетательный клапан (поз.3) в бачок, создавая внутри его давление, требуемое , согласно технических условий, для проверки герметичности трубопровода (0,3 МПа). Кран (поз. 37), соединенный с бачком трубой (поз.41), открывается и дизельное топливо под давлением 0,3 МПа подается из бачка по трубе, крану, рукаву в проверяемый трубопровод. При поступлении дизельного топлива в магистраль негерметичность определяется появлением течи дизтоплива или пены с пузырьками воздуха.

Наличие давление внутри бачка определяется по манометру (поз. 38). Наличие или отсутствие дизельного топлива внутри бачка определяется через смотровое окно.

По окончании проверки герметичности трубопровода, кран (поз. 37) закрывается, штуцер (поз. 27) отсоединяется от проверяемого трубопровода посредством сворачивания со штуцера накидной гайки.

Открывается клапан выпуска сжатого воздуха из полости бачка, для чего выворачивается клапан (поз. 4) из корпуса (поз. 21) на 1…2 оборота для отвода клапана от седла корпуса, воздух через отверстия в корпусе и клапане из полости бачка выходит наружу.

При отсутствии дизельного топлива внутри бачка отворачивается пробка (поз. 17) и в отверстие крышки (поз. 5) заливается дизельное топливо, после чего пробка снова заворачивается.

дизель насос давление герметичность

4. Расчеты проверочные

1. Расчет болтов крепления крышки к обечайке. Болты испытывают напряжение растяжения. Условие прочности болтов выражается:

, где Рр - усилие растяжения

Рр =1,3Q, где

Q - сила, действующая на 1 болт от давления в емкости.

, где

Дсп - средний диаметр прокладки. Дсп =239 мм.

с - давление в емкости, Н/мм2 = 0,3

z - количество болтов, z=12.

- допускаемая нагрузка на болт.

Согласно таблице для болтов М20, изготовленных из стали 35 ГОСТ 1050-81 = 21 кH

Условие прочности выполнено:

2. Поверка на прочность стенки емкости.

Стенка емкости, испытывающая внутренне давление р=0,3 МПа, проверяется на прочность.

Условия прочности выражается:

, где

р - давление в емкости

d - внутренний диаметр емкости, d=200 мм

с - прибавка для коррозии. Принимаем с=3 мм.

ц - коэффициент прочности сварного продольного шва, который характеризует прочность сварного шва в сравнении с прочностью основного металла емкости. Принимаем стыковой двусторонний ручной шов. При этом ц=0,95

- нормативное допускание напряжения.

Согласно таблице =140МПа

3. Проверка прочности конического днища емкости.

Уравнение прочности выражается:

, где

р - давление в емкости, Н/мм2 (МПа)=0,3

Дв - внутренний диаметр емкости. Дв =200 мм.

у - поправочный коэффициент, зависящий от формы конического днища. Определяется по графику в зависимости от угла наклона днища и отношения , где Zв - внутренний радиус днища, Zв=100 мм

Отношение =0,5.

Угол наклона днища б=450.

По графику находим значение у=1.

ц - коэффициент прочности сварного шва. Принимаем ц0,8, для стыкового шва, сваренного с одной стороны.

S2 - толщина стенки днища, S2 =4 мм.

с - прибавка для компенсации коррозии, с=3 мм.

- нормативное допускаемое напряжение

согласно таблицы равно 140 МПа

Условие прочности выдержано:

у=18,75МПа<=140МПа

Описание сборки конструкции. На фланец бачка (поз.1) уложить прокладку (поз. 21). На прокладку и фланец установить крышку (поз. 5) Закрепить крышку на фланце бачка болтами (поз. 28) с гайками (поз. 31) и шайбами (поз.34). В резьбовое отверстие днища бачка ввернуть штуцер (поз. 24). К торцу штуцера прижать развальцованный конец трубы (поз. 41) и навернуть накидную гайку (поз. 9), поджав ниппель (поз. 14) к развальцованной трубке (поз.41). Кран (поз. 37) установить на кронштейнах бачка. На резьбовой конец крана навернуть щтуцер (поз. 25), проложив между торцами крана и штуцера уплотнительную прокладку (поз. 19). Прижать развальцованный конец трубы (поз. 41) к торцу штуцера (поз. 25), навернуть накидную гайку (поз. 9) на штуцер, поджав ниппель к развальцованной трубке. На второй резьбовой конец крана навернуть штуцер (поз.26), проложив между торцами крана и штуцера уплотнительную прокладку (поз. 19). На штуцер (поз. 26) натянуть конец рукава (поз.40). Закрепить рукав на штуцере хомутом (поз. 7).

В корпус смотрового окна бачка проложить прокладку уплотнительную (поз. 18), затем установить стекло (поз.39). В крышку (поз.13) проложить уплотнительную прокладку (поз. 18). Установить крышку на корпус смотрового окна. Зажать стекло (поз. 39) между корпусом и крышкой посредством гаек (поз.29) и шайб (поз. 33). При сборке смотрового окна обеспечить герметичность бачка.

Корпус насоса (поз.11) установить на крышке (поз. 5). Закрепить его посредством гаек (поз. 29) и шайб (поз. 33). В проточку корпуса установить кольцо (поз. 36). В резьбовое отверстие корпуса ввернуть болт (поз.8) с гайкой (поз 30). Зафиксировать болт от самопроизвольного отворачивания гайкой. В отверстие корпуса установить плунжер (поз. 16). С помощью осей произвести сборку болта (поз.8) с серьгами (поз.22), серег с рычагом (поз.6), рычага с плунжером (поз. 16). Оси закрепить от выпадения шайбами (поз. 32) со шплинтами (поз. 35).

На клапан всасывающий (поз.2) установить фильтр (поз. 23), прижав его к торцу корпуса клапана гайкой (поз. 10), навернув её на корпус. Ввернуть всасывающий клапан в резьбовое отверстие корпуса насоса.

Нагнетательный клапан ввернуть в резьбовое отверстие корпуса насоса.

К торцу корпуса нагнетательного клапана прижать развальцованный конец трубы (поз. 41). Навернуть на корпус клапана гайку накидную (поз.9), прижав ниппель (поз.14) к развальцованной трубе. В отверстие в крышке (поз. 5) ввернуть штуцер (поз. 24). К торцу штуцера прижать развальцованный конец трубы (поз. 41), идущей от насоса, навернуть на штуцер (поз. 24) гайку накидную (поз. 9), прижав ниппель (поз. 14) к развальцованной трубе. При сборке воздушной системы обеспечить герметичность соединений.

В отверстие крышку (поз.5) ввернуть корпус (поз. 12), установив между торцами втулки крышку и корпуса уплотнительную прокладку (поз. 20). В корпус (поз. 12) ввернуть клапан (поз. 4), прижав его торец к седлу корпуса.

В отверстие крышки (поз. 5) ввернуть манометр (поз. 38).

В отверстие крышки (поз. 5) залить 5 литров дизельного топлива, закрыть отверстие, ввернув в него пробку (поз. 17).

На конце рукава установить соответствующий сменный штуцер (поз 27), закрепить рукав на штуцере хомутов (поз. 7).

При сборке гидравлической системы установки обеспечить герметичность соединений. Установка готова к проведению работ по проверке герметичности системы питания низкого давления дизеля.

Техническая характеристика.

1. Емкость бачка, л - 6,25

2. Количество дизельного топлива в бачке, л - 5

3. Давление внутри бачка, МПа - 0,3

4. Диаметр плунжера насоса, мм - 10

5. Ход плунжера, мм - 16

6. Усилие на рычаг насоса, Н - 22

7. Производительность насоса, л/мин - 0,135

8. Габариты установки, мм - ш330х380

9. Масса установки, кг - 30

Перечень использованной литературы:

1. И. М. Чернин, А. В. Кузьмин, Г. М. Иукович. Расчеты деталей машин. (справочник). Издательство «Высшая школа» Минск 1974 г.

2. Ю. И. Кузнецов. Приспособления с гидравлическими приводами. Конструирование и расчет. Издание 2-е, переработанное и дополненное. Москва «Машиностроение». 1974 г.

3. Д. С. Левятов. Расчеты и конструирование деталей машин. Москва «Высшая школа». 1974 г.

4. Е. В. Герц. Пневматические устройства и системы в машиностроении. Справочник. Москва «Машиностроение». 1981 г.

5. В. М. Раскатов. Машиностроительные материалы. Издание третье, дополненное. Москва «Машиностроение» 1980г.

6. В. И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. ТОМ 1. Издание 5-е, дополненное. Москва «Машиностроение». 1980 г.

7. В. И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. ТОМ 2. Издание 5-е, дополненное. Москва «Машиностроение». 1980 г.

8. В. И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. ТОМ 3. Издание 5-е, дополненное. Москва «Машиностроение». 1980 г.

Размещено на Allbest.ru