Материал: Проектирование автоцистерны для перевозки светлых нефтепродуктов, на шасси автомобиля КАМАЗ

Расчетное давление в цистерне по формуле (12):

 МПа.

5. Расчет толщины стенки цистерны

Толщина стенки автомобильной цистерны определяется по следующей формуле:

 (18)

где  - толщина стенки цистерны;

  то же, что в формуле (9);

 то же, что в формуле (12);

  коэффициент учитывающий уменьшение прочности сварных швов, принимаем 0,1;

- внутренний диаметр цистерны, м.

Эквивалентный диаметр цистерны, м:

 (19)

где  - то же, что в формуле (7).

 м.

Толщина стенки цистерны по формуле (18):

 мм.

Исходя из ГОСТ 50913-96, цистерны, имеющий внутренний диаметр менее 1,8 должны иметь толщину стенки не менее 5 мм [5]. По сортаменту ГОСТ 5520-79 принимаем значения толщины стенки 7 мм [3]

6. Расчет устойчивости цистерны

Нарушение устойчивости АЦ в продольном направлении возможно при аварии. К случаям поперечного нарушения устойчивости относятся боковое скольжение и опрокидывание, которые могут возникнуть при движении по наклонной плоскости или радиусу, а так же от воздействия бокового давления.

Вероятность бокового опрокидывания зависит от соотношения ширины транспортной базы и высоты центра тяжести и оценивается коэффициентом боковой устойчивости против опрокидывания:

 (20)

где B - ширина колеи;

Z - высота центра тяжести.

Ширина колеи для автомобиля КамАЗ 53125 равна 2,05 м, высота центра тяжести равна 1,2 м.

Скорость опрокидывания, м/с:

 (21)

где R - радиус поворота базы автомобиля, м;

 то же, что в формуле (20);

 то же, что в формуле (20);

 - то же, что в формуле (14).

Радиус поворота базы автомобиля КамАЗ 53215 равен 9,8 м.

Скорость скольжения автомобиля при повороте:

 (22)

где  - коэффициент сцепления шин с дорогой;

 то же, что в формуле (21);

 - то же, что в формуле (14).

Для сухого асфальта принимаем коэффициент сцепления шин с дорогой равный 0,8.

При повороте боковой занос возникает раньше, чем опрокидывание, учитывая поперечный крен на повороте 6-7%, предельную скорость поворота рассчитывается и уменьшается на 15%, м/с:

 (23)

где  то же, что в формуле (21);

м/с.

Опрокидывающий момент, Нм:

 (24)

где  - то же, что в формуле (21);

 то же, что в формуле (39);

 то же, что в формуле (43).

Удерживающий момент, Нм:

 (25)

где  - полная масса автомобиля, равна 19650 кг;

 то же, что в формуле (20);

 то же, что в формуле (14).

Условие устойчивости:

 (26)

где  - то же, что в формуле (25);

 - то же, что в формуле (24).

Условие выполняется, ограничение скорости при повороте автомобильной цистерны не требуется.

7. Выбор насосного оборудования

Требуемая производительность насоса, м3/ч:

 (27)

где n - количество отсеков;

V - объем отсеков, м3.

 м3/ч.

Для перекачки данного топлива выбираем насос 1СВН-80А с подачей  м3/ч [6].

Секундный расход, м3/с:

 (28)

где Qн - номинальная производительность, м3/ч.

 м3/с.

Диаметр необходимого трубопровода, м:

 (29)

где W - скорость перекачивания, м/с;

 - то же, что в формуле (28).

Для расчетов принимаем  м/с.

 м.

По ГОСТ 50913-96 принимаем диаметр трубопровода  м [5].

Уточняем скорость перекачивания:

 (30)

где  - то же, что в формуле (29);

 - то же, что в формуле (28).

 м/с.

Следующим пунктом подсчитаем число Рейнольдса:

 (31)

где  - кинематическая вязкость нефтепродукта, сСт;

 - то же, что в формуле (29);

 - то же, что в формуле (30).

Кинематическая вязкость бензина при t = 20o равна 0,6 сСт.

Давление во всасывающем трубопроводе:

 (32)

где Ра - атмосферное давление, Па;

 - то же, что в формуле (4);

 - то же, что в формуле (14);

 - высота взлива нефтепродукта, м;

 - то же, что в формуле (30);

 - то же, что в формуле (29);

ξ - коэффициент местных потерь;

λ - коэффициент гидравлического сопротивления;

L - длина всасывающего трубопровода, м.

Высота взлива  м.

Длину всасывающего трубопровода примем равной 4 м [3].

Коэффициент гидравлического сопротивления:

 (33)

где  - то же, что в формуле (31);

Коэффициент местных потерь ξ складывается из гидравлических сопротивлений напорного трубопровода:

сопротивление 2 входов, ;

сопротивление 6 кранов шаровых, ;

сопротивление фильтра грубой очистки, ;

сопротивление выхода, .

 (34)

Давление во всасывающем трубопроводе по формуле (51):

Потери в нагнетательном трубопроводе:

 (35)

где ξ - то же, что в формуле (34);

λ - то же, что в формуле (32);

L - длина нагнетательного трубопровода, м;

 - то же, что в формуле (29);

 - то же, что в формуле (14);

- то же, что в формуле (30).

Длину нагнетательного трубопровода примем равной 4 м [3].

Потери в нагнетательном трубопроводе по формуле (35):

Напор, создаваемый насосом на выходе, должен быть больше потерь в нагнетательном трубопроводе:

 (36)

где Н - напор, создаваемый насосом на выходе, м.

- то же, что в формуле (35).

Напор, создаваемый насосом 1СВН-80А на выходе, равен 26 м.

 Условие выполняется.

10. Определение числа волнорезов

Для АЦ должно выполняться следующее условие - расстояние между двумя волнорезами должно быть меньше 1,75 м, но объем цистерны между двумя волнорезами не должен превышать 7,5 м3. Таким образом, число волнорезов для проектируемой цистерны: 2 штуки. Толщина перегородок, волнорезов должна быть не менее толщины стенки цистерны, то есть в нашем случае это 7 мм [3].

11. Оборудование цистерны

.1 Насос

Таблица 1 - Технические характеристики насоса 1СВН-80А

Рисунок 1 - Габаритные и присоединительные размеры насоса 1СВН-80А

Насос 1СВН-80А (рисунок 1) предназначен для перекачивания чистых, без механических включений, жидкостей: воды, бензина, керосина, дизельного топлива, спирта и других нейтральных жидкостей в диапазоне температур от -40°C до +50°C и плотностью не более 1000 кг/м3.

Привод насоса осуществляется от двигателя машины или трактора, через коробку отбора мощности и промежуточную трансмиссию или от электродвигателя при стационарной установке. Технические характеристики насоса представлены в таблице 1 [6].

11.2 Клапан дыхательный

Клапан дыхательный УД 2-80 (рисунок 2), устройство с пневмоуправлением, предназначено для системы отвода паров из цистерны при заполнении и сливе нефтепродукта. При транспортировании нефтепродукта выполняет функцию дыхательного клапана. При опрокидывании цистерны предотвращает утечку нефтепродукта в окружающую среду, а огневой предохранитель защищает от проникновения пламени.

Устройство дыхательное УД 2-80 выполняет следующие функции:

открывается при возникающем давлении воздуха;

предотвращает опасное повышение давления в цистерне;

предотвращает опасное понижение давления в цистерне;

обеспечивает герметичность цистерны в случае её опрокидывания.

Устройство дыхательное предназначено для эксплуатации в районах с умеренным климатом при температуре окружающего воздуха от минус 45 до плюс 50 °С.

Огневой предохранитель, входящий в состав устройства дыхательного защищает от проникновения пламени.

Технические характеристики дыхательного клапана представлены в таблице 2 [6].

При увеличении давления внутри резервуара (автоцистерны) паров топлива свыше 0,25кгс/см2 (это происходит в результате закачивания топлива или при температурном его расширении) клапан давления поднимается, сжимая пружину. Пары топлива через зазор между корпусом и крышкой выходят в атмосферу. Давление в резервуаре (автоцистерне) снижается и по достижении 0,25кгс/см2 клапан давления под действием пружины закрывается.

Таблица 2 - Технические характеристики дыхательного клапана УД 2-80

Рисунок 2 - Клапан дыхательный УД 2-80

.3 Донный клапан

Донный клапан Ф100 Civacon (рисунок 3) предназначен для нижнего слива НП из АТЗ. Конструкция донного клапана проста, обеспечивает безопасность, защиту окружающей среды, позволяет использовать донный клапан в сочетании с другими изделиями.