4 Устройство и работа разрабатываемого приспособления

Назначение и область применения

В данной курсовой работе поставлена задача разработать стенд для испытания и обкатки насосов ГУР различных двигателей.

Необходимость в разработке такого стенда возникла в связи с тем, что насосы ГУР после их ремонта устанавливаются на двигатели без предварительного испытания и обкатки. В результате, на практике, после установки насоса ГУР на двигатель в случае его некачественного ремонта возникает необходимость снимать узел уже с рабочего автомобиля, что приводит к простоям подвижного состава и экономическим потерям.

Стенд предназначается для контроля следующих параметров насоса ГУР:

1. Производительность насоса при частоте вращения вала насоса 800 об/мин и 2000 об/мин.

2. Работоспособность перепускного клапана насоса.

3. Работоспособность предохранительного клапана насоса.

При испытании на стенде параметры, снимаемые с насоса должны соответствовать следующим нормам:

частота вращения ротора при открытии перепускного клапана – 2200 об/мин;

производительность насоса при частоте вращения вала насоса 800 об/мин − не менее 8 л/мин;

производительность насоса при частоте вращения вала насоса 2000 об/мин – 10…10,5 л/мин;

давление начала открытия предохранительного клапана – 65-75 кгс/см2;

Обкатка насосов на стенде производится нераздельно с испытанием. Весь процесс обкатки происходит в двух режимах:

без нагрузки при частоте вращения вала насоса 600 об/мин в течении 5-7 минут;

под нагрузкой (давление на выходе насоса 50-55 кгс/см2) при частоте вращения вала насоса 1700-1800 об/мин в течении 15-20 минут.

Для обеспечения возможности проверки производительности насоса стенд должен быть оборудован мерным устройством, которое целесообразно представить в виде мерного цилиндра. Для обеспечения возможности проверки клапанов в конструкции стенда должно быть предусмотрено устройство регулирования давления на выходе насоса и устройство регулирования частоты вращения ротора. Также, при испытании необходимо предусмотреть возможность моделирования для насоса условий его работы на двигателе, в первую очередь температурных условий.

Стенд состоит из следующих составных частей:

каркас;

опорная плита;

электродвигатель привода вращения насоса;

устройство для крепления насоса;

бак с устройством подогрева масла до требуемой температуры;

всасывающий трубопровод;

нагнетательный трубопровод, с манометром, распределителем, сливным и мерным трубопроводами.

Принципиальные схемы такого стенда представлена в приложении.

Из существующих конструкций подобных стендов для разработки нового стенда рассмотрен стенд для испытания и регулировки насосов и гидроагрегатов автомобилей КИ-28097-02МА (рис. 5.1).

Рис. 5.1 Стенд для испытания и регулировки насосов и гидроагрегатов автомобилей КИ-28097-02МА

1 - гидробак; 2 - передвижная фильтрующая установка; 3 - наладка для испытания насоса; 4 - наладка для испытания гидроцилиндра; 5 - манометр; 6 - наладка для испытания гидрораспределителя; 7 - дроссель-расходомер; 8 - электрошкаф; 9 - наладка для испытания гидроаппаратов типа БСК; 10-пульт управления.

Стенд КИ-28097-02МА осуществляет проверку, регулировку и обкатку гидроагрегатов  рулевого управления автомобилей, а также гидронасосов от НШ до НШ-160, гидроцилиндров,  гидрораспределителей, гидрошлангов и ГУР тракторов и самоходных машин.

Масляный бак представляет собой сварную конструкцию. Бак мерный, сварной конструкции, разделен на две секции. Большая секция служит для замера объема масла, поступающего из насоса.

Принцип действия приспособления

Для установки испытуемого насоса служит закрепленная в верхней части каркаса установочная плита, имеющая снизу поддон, предназначенный для сбора масла.

На щите приборов установлены все приборы, необходимые для контроля проверяемых параметров испытуемых насосов.

Проверка производительности насоса производится следующим образом. После установки насоса на стенде включается привод насоса. Масло при этом из нагнетающей секции насоса по соответствующим маслопроводам поступает в масляный бак. В течение нескольких минут работы вхолостую насос прогревается. Затем при помощи регулятора оборотов задается частота вращения валика насоса, и после установления индикаторной стрелки в неподвижном положении снимаются показания с расходомера производительности.

Повышая давление в насосе, определяют давление начала открытия предохранительного клапана. Давление в соответствующих магистралях контролируется наблюдением за показаниями манометров, установленных на щитке приборов. При установлении частоты вращения валика насоса 2200 об/мин проверяют срабатывание перепускного клапана.

Расчет приспособления

Для подогрева масла до требуемой температуры, чтобы максимально приблизить условия испытаний к реальным, стенд оборудуем трубчатым теплонагревательным элементом закрытого типа (ТЭН).

В закрытых электронагревателях нагревательный элемент сопротивления помещен внутри электроизоляционного материала. К таким электронагревателям откосятся нагревательные элементы, состоящие из замурованных в керамическую массу, стеклопластик, слюду, асбест и другие изоляционные материалы проволочных, ленточных или спиральных зигзагов; нагревательные элементы, запрессованные в керамическую массу, заполняющую пазы в металлических плитах; спиральные нагревательные элементы, помещенные в керамические бусы; трубчатые электронагреватели (ТЭНы), представляющие собой металлические оболочки, внутри которых запрессованы в электроизоляционном наполнителе нагревательные элементы сопротивления, обычно в виде спирали с выводами. Наиболее распространенными являются ТЭНы (ГОСТ 13268-88, ГОСТ 19108-81).

ТЭНы применяют для следующих целей:

расплавления и нагрева селитры и щелочей;

нагрева жидкостей (вода, слабые растворы солей, щелочей и кислот, жиры пищевые, минеральные масла и др.);

плавления легкоплавких металлов (олово, свинец, натрий, типографский сплав и др.);

нагрева воздуха, газов и их смесей;

нагрева пресс-форм, штампов, литейных форм, металлических плит и др.

В качестве наполнителя, как правило, применяется плавленая окись магния.

Для ТЭНов с температурой поверхности до 150°C допускается применение в качестве наполнителя других изоляционных материалов (корунд, кварцевый песок). Для предотвращения проникновения атмосферной влаги в наполнитель торцы ТЭНов герметизируют. Если при этом для герметизации торцов нагревателей применяют кремнийорганические лаки, эксплуатационная температура в зоне герметизации не должна превышать 120°С.

Потребляемую мощность ТЭНов определим из условия необходимости компенсирования теплоты, теряемой при прохождении масла через трубопроводы и насос с поддержанием температуры масла на требуемом уровне (75-80°C) при максимальной производительности насоса (10,5 л/мин).

PПОТР = PПОЛ ∙ КПОТ;

где КПОТ − коэффициент потерь на остывание масла принимаем КПОТ=1,05.

PПОЛ − полезная мощность нагревателя, кВт.

;

где с − теплоёмкость рабочего масла, кДж/кг ∙°C;

с = 1,88 кДж/кг ∙°C;

m − масса моторного масла, кг;

m = ρ ∙ V

где ρ − плотность рабочего масла, кг/л;

ρ = 0,82 кг/л;

V − объем рабочего масла, л;

V = 60 л;

m = 0,80 ∙ 60 = 48 кг;

− падение температуры рабочего масла, К;

принято 5°С.

− время остывания масла, с;

=60 с.

кВт;

PПОТР = 6,3 ∙ 1,05 = 6,6 кВт.

В зависимости от условий работы и рабочей температуры поверхности ТЭН по [11, табл.5-63] определяют допустимую мощность. Для ТЭН, предназначенных для нагрева минеральных масел и пищевых жиров мощность одного ТЭНа принимается в пределах 0,2..10,5 кВт.

Окончательно примем для нагрева масла один ТЭН мощностью 7 кВт.

По [11, табл.5-63] принимаем форму и размеры ТЭНа (рис.4.2).

А = 450 мм;

Б = 400 мм;

D = 16 мм.

Рис. 4.2 − Размеры ТЭНа

Рассчитаем время прогрева масла в начале смены для приведения стенда в рабочее состояние. Для этого преобразуем формулами 4.2 − 4.4.

Полный объём масла в баке был примем

Максимальное время прогрева будет равно

; с = 14,2 мин.

Определяем требуемое время на прогрев стенда 15 мин

Конструкция стенда представлена в приложении.