Дипломная работа: Разработка комплекса мойки автобуса

Рассмотрим разные варианты установок.

1. Первый вариант моечной установки изображен на рисунке 4.1.

Моечная установка ГАРО - 1129 предназначена для мойки боковых поверхностей и крыши автобусов вагонного типа. Состоит из рамки для предварительного смачивания автобуса, одного горизонтального и двух вертикальных щеточных барабанов, кабины с пультом управления и душевой рамки для ополаскивания автобуса. Монтируется на фундаменте. Щеточные барабаны приводятся во вращение от электродвигателей мощностью 1,7 кВт, 930 об/мин. Кабина представляет собой металлический шкаф, е котором расположен пульт управления. На панели пульта управления смонтированы три пусковые кнопки, пакетный выключатель, магнитные пускатели, преохранители. Для полной мойки автобуса, он должен сам двигаться, что не совсем удобно. Моечная установка отечественного производства.

Из плюсов можно сказать о стоимости данной установки, она составляет около 1600000 рублей.

Несмотря на то, что она имеет хорошую производительность, но отличается относительной ненадежностью, поэтому не является оптимальным выбором для нашего предприятия, ООО «ПАТП №4».

Данная установка оснащена 3 щетками.

Рисунок 4.1 Схема установки ГАРО-1129: 1 - рамка для предварительного смачивания автобуса; 2 - горизонтальный щеточный барабан, 3 - кабина с пультом управления; 4 - электро-двигатель; 5 -вертикальный щеточный барабан; 6 - кронштейн подшипника; 7 - груз, регулирующий усилие вертикального щеточного барабана; 8 - шланг; 9 - труба; 10 - душевая рамка; 11 - соединительный патрубок; 12 - электро-двигатель; 13 - грузы, регулирующие усилие горизонтального барабана

2. Второй вариант моечной установки представлен на рисунке 4.2.

Представляет собой стационарную автоматическую щеточную установку для мойки автобусов. Может также применяться для мойки троллейбусов, трамваев, ж/д вагонов. Моечная установка отечественного производства.

Данная моечная установка имеет гораздо лучшую производительность, по сравнению с установкой ГАРО - 1129, за счет того, что автобус движется по конвейеру. Благодаря этому обеспечивается высокая скорость мойки автобусов.

Эта установка имеет внушительные размеры, так как располагается конвейер, по которому движутся автобусы.

Данная установка стоит 2600000 рублей, что немногим меньше, чем моечная установка импортного производства, которая гораздо надежнее.

Данная моечная аппаратура оснащена 5 моечными щетками.

Рисунок 4.2 Схема установки ГАРО-1126: 1 -- командный контроллер; 2 -- аппаратный шкаф; 3 -- рамка предварительного обмыва; 4 -- горизонтальный щеточный барабан; 5 -- коллектор подвода воды; 6 -- воздухораздаточное устройство; 7 -- бакдля моющего раствора; 8 -- светофор; 9 -- узел левых щеточных барабанов; 10 -- пневматический привод удержания щеточных барабанов в сведенном состоянии; 11 -- пневматический привод возврата щеточных барабанов; 12, 13 -- вертикальные щеточные барабаны, 14 -- узел правых щеточных барабанов

Характеристики данной установки представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Характеристики моечной установки ГАРО - 126

3. Третий вариант моечной установки изображен на рисунке 4.3.

Представляет собой напольную, передвижную, автоматическую установку портального типа для мойки грузовых автомобилей и автобусов. Рекомендуется для использования на моечных постах а автотранспортных предприятиях. В базовый комплект входит: портал с двумя вертикальными и одной горизонтальной щетками, направляющие рельсы, пульт управления, устройства для подачи воды и моющего средства, электрокабели, шланги. Моечная установка импортного производства. Способна обеспечивать оптимальную мойку кузова и экономически выгоднее по себестоимости мойки.

Рисунок 4.3 Моечная установка MAXI WASH VERIO

Характеристики представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Характеристики моечной установки MAXIWASHVERIO

Для нас наиболее выгодная и оптимальная моечная установка MAXI WASH VERIO, обоснование этому будет в экономической части. Эту установку мы и выбираем.

4.2 Гидравлический расчет портальной моечной установки

Произведем расчет гидранта установки.

Определим силу сцепления между частицами загрязнений F_м

(4.1)

где у - поверхностное натяжение воды, Н/м;у=0,04 Н/м;

D - диаметр частиц загрязнений, м; для автобусов и грузовых автомобилей: D=20…80•10^-6 м, принимаем: D= 20•10^-6 м ;

W - влажность загрязнений; влажность поверхности автомобиля при мойке: W=0,2.

Определим скорость потока в струе на расстоянии Х от насадки моечной установки по формуле:

(4.2)

где -напор воды в метрах водяного столба, м;

- коэффициент скорости, зависящий от типа насадки.

Для коноидального типа насадки ц=0,98.

Если напор неизвестен, а задано давление в МПа, то можно считать, что 1 МПа = 98 м напора водяного столба. Принимаем напор водяного столба 0,326 МПа = 32 м. Тогда:

Средняя плотность жидкости на расстоянии Х от насадки определяется по формуле:

(4.3)

где - плотность жидкости на выходе из насадки, кг/м³;=1000 кг/м³;

- коэффициент аэрации.

Коэффициент аэрации определяется по формуле:

(4.4)

Где - площадь сечения струи в момент соприкосновения ее с омываемой поверхностью, м²;

- площадь отверстия насадки, м².

Площадь отверстия насадки определяется по формуле:

(4.5)

где - диаметр сопла насадки, м; принимаем d_н=0,004 м.

Площадь сечения струи в момент соприкосновения ее с омываемой поверхностью определяется по формуле:

(4.6)

где Х - расстояние от насадки до омываемой поверхности, м; принимаем 0,6 м.

Тогда коэффициент аэрации:

Определим среднюю плотность 1жидкости на расстоянии Х от насадки по формуле:

(4.7)

Определим гидродинамическое давление на расстоянии Х от насадки по формуле:

(4.8)

где б - угол между направлением сопла и поверхностью автомобиля, град; б=90^?.

Загрязнения с поверхности автомобиля будут удаляться, если максимальная сила сцепления между частицами загрязнений F_м не будет превышать гидродинамическое давлениепри встрече струи с преградой. Таким образом, условие удаления загрязнений:

3726,48 ? 3140,0 .

Условие выполняется.

На рисунке 4.7 представлена схема растекания струи.

В соответствии с рисунком в процессе мойки при растекании струи по поверхности автомобиля водяной поток перемещается по пограничному слою. Он представляет собой тончайший слой воды, наличие которого обусловлено вязкостью воды и силами взаимодействия между молекулами воды и поверхностью.

Рисунок 4.7 Схема растекания струи вблизи омываемой поверхности: 1 - струя; 2 - коноидальный объем; пограничный слой; 4 - омываемая поверхность; S- толщина пограничного слоя

Толщина пограничного слоя определяется по формуле:

(4.9)

где - кинематическая вязкость воды;.

Наиболее активное разрушение загрязнений производится касательными силами в зоне радиусом, равным:

(4.10)

Определим диаметр сечения струи в момент соприкосновения ее с омываемой поверхностью по формуле:

(4.11)

D =0,1740,6-13,40,0004=0,0508 м.

Радиус зоны очищаемой поверхности определяется по формуле:

(4. 12)

4.3 Расчет скорости вращения щеток

Линейная скорость на поверхности щеток находится по формуле:

м/с; (4.13)

где n- частота вращения щеток, 150 об/мин.;

r - радиус вращающейся щетки, 1,2 м.

м/с.

4.4 Расчет насосной установки для моечной установки

Произведем расчет насосной установки.

Определим расход жидкости через насадки Q по формуле:

(4.15)

где - коэффициент запаса расхода, f=1,2;

м - коэффициент расхода; для коноидального типа насадки м=0,98.

Основная расчетная схема насосной установки изображена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 Расчетная схема насосной установки: 1 - заборный колодец; 2 - сетка; 3 - задвижка; 4 - насос; 5 - трубопроводы; 6 - моющая рамка

Исходя из уравнения Бернулли, потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений при наличии одного транзитного расхода, так как гидравлических потерь не избежать, в силу не идеальной обработки трубопроводов и определяются по формуле:

(4.16)

где ?о - сумма коэффициентов местных сопротивлений по длине трубопровода;

- длина участка трубопровода, м;

d - диаметр трубы, м;

- коэффициент потерь на трение;

Для сетки =9,7;

Для всасывающего клапана =7,0;

Для задвижки =5,5;

Для колена =0,2.

Коэффициент сопротивления отверстия и насадки определяется по формуле:

(4.17)

Коэффициент потерь на трение л_m определяется по формуле:

(4.18)

Потери давления на участке 1, имеющем местные сопротивления в виде сетки, всасывающего клапана, задвижки и колена будут равны:

Потери давления на участке 2, имеющем местные сопротивления в виде задвижки и трех колен будут равны:

Участок 3 состоит из резинового рукава В-2-125-7 ГОСТ 5398-76 с коэффициентом сопротивления по длине о=0,6 при длине 7м. Потери давления на участке 3 будут равны:

Участок 4 представляет собой П-образную моющую раму. Потери давления на участке 4, имеющим путевой расход, будут определяться по формуле:

(4.19)

Определим геометрическое давление по формуле:

(4.20)

где - геометрический напор, м.

Давление насоса проектируемой насосной установки определяется по формуле:

(4.21)

Р=1,6+(0,0074+0,0022+0,0078+0,0045)+0,313=1,934 МПа.

По необходимой производительности моечной установки W_О=32,4 м³/ч и необходимого давления в ее сети Р =1,934 МПа выбираем по каталогу насос ВКС 10/45, вихревой. К нему прилагается двигатель АИР160М4 мощностью 18,5 кВт.

4.5 Кинематический расчет моечной установки

Произведем кинематический расчет механической части установки.

Произведем расчет механизма передвижения тележки. Длина рельсов L=24 м, скорость передвижения моечной установки v=0,05 м/c.

Для определения суммарной нагрузки R_max пользуемся уравнением статики. Максимальную нагрузку на колесо вычисляем при одном из крайних положений тележки. Принимаем массу установки (с учетом веса воды в трубах), перемещаемой тележкойа ее весМассу тележки принимаем а ее вес

Для четырехколесных тележек с симметрично подвешенным грузом нагрузка на 1 колесо равна:

(4.22)

Подставив данные в формулу получим:

Для высокой безопасности разрабатываемой конструкции выбираем крановое двухребордное колесо. Согласно ГОСТ 28648-90 диаметр колеса

т.к. это минимальный диаметр колеса по данному ГОСТу. Диаметр цапфы принимаем

Для изготовления колес используем Сталь 70. Припринимаем плоский рельс. Приширина рельса

Напряжения в контакте обода колеса с плоским рельсом определяются по формуле, приведенной в ГОСТ 24.090.44-82:

(4.23)

где - коэффициент, учитывающий влияние касательной нагрузки на напряжения в контакте; принимаем = 1,05;

- коэффициент динамичности пары колесо-рельс;

- коэффициент неравномерности нагрузки по ширине рельса; принимаем

- нагрузка на колесо, кН;

- рабочая ширина рельса;

- диаметр колеса, см.

Коэффициент динамичности определяется по формуле:

(4.24)

где а - коэффициент жесткости пути тележки; принимаем а=0,15;

н - скорость перемещения моющей установки, м/с.

Таким образом, получаем:

Напряжения у не должны превышать допускаемые напряжения [у_N] при приведенном числе оборотов колеса за срок службы:

(4.25)

где - допускаемые напряжения, МПа; принимаем = 610 МПа;

N - приведенное число оборотов колеса.

(4.26)

где - полное число оборотов колеса за срок службы;

- коэффициент приведенного числа оборотов; принимаем и = 0,3.

, об.; (4.27)

где - средняя скорость перемещения моющей установки, м/с;

- диаметр колеса, см;

- время работы колеса за срок службы установки, часов; принимаем

=3200 часов.

(4.28)

где в - коэффициент, зависящий от отношения суммарного времени ускорения и замедления к полному времени передвижения; принимаем в =0,8;

н - скорость перемещения моющей установки, м/с.

Условие прочности выполняется.

Расчет оси колеса на срез

Условие прочности при срезе имеет вид:

(4.29)

где ф - касательные напряжения, МПа;

- диаметр оси, м; принимаем d=0,03 м;

[ф] - допустимые касательные напряжения, МПа.

Допустимые напряжения для Стали 65Г ГОСТ 14959-79, [ф] = 125 МПа.

Тогда, подсчитаем касательные напряжения в оси: