Расчет поливомоечной машины с объемом цистерны 4 куб.м

общий вид.cdw

Максимальная рабочая скорость
Максимальная транспортная скорость
Ширина обрабатываемой
Вместимость цистерны
Поливомоечная машина
КР.МССД.00.000.000 ВО

Рабочее оборудование.cdw

Спецификация 1.cdw

КР.МССД.00.000.000 ВО
КР.МССД.00.000.000 ПЗ
Пояснительная записка
КР.МССД.00.000.000 СБ

Спецификация 2.cdw

КР.МССД.00.000.000 СБ
Распределяющая насадка
КР.МССД.00.000.000 ПЗ
Пояснительная записка
Основание рабочего органа

Курсовая .docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине:
«Машины для строительства и содержания дорог»
«Поливомоечная машина с цистерной 4 куб.м.»
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА3
1 Обзор существующих конструкций машин и оборудования3
2 Описание технологического процесса9
КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ10
1 Описание конструкции10
2 Определение мощности двигателя11
3 Скорость водяного потока в критическом сечении насадки12
4 Определение площади выходного сечения насадка12
5 Расчет производительности насадки12
6 Сопротивление движению в рабочем режиме13
7 Энергетический расчёт13
8 Определение продолжительности рабочего цикла машины14
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ15
1 Эксплуатационная производительность15
2 Расчет прочности рабочего оборудования15
Машины применяемые в городском коммунальном хозяйстве должны обеспечивать необходимую производительность перемещаться по дорогам с покрытием и без покрытия в любую погоду и в любое время года иметь возможность работать в стесненных условиях быть экологически безопасными. Все требования предъявляемые к этим машинам можно подразделить на конструктивные технологические эксплуатационные экономические патенто-правовые и социальные.
Специфика производства работ в городских условиях предъявляет серьезные требования к таким характеристикам машин как рабочие и транспортные скорости маневренность мобильность и устойчивость. Современные тенденции развития машин применяемых в городском коммунальном хозяйстве охватывают все перечисленные выше требования. Основную технологическую операцию летней уборки выполняютполивомоечные машины. Поливомоечные машины предназначены для мойки и увлажнения твердых покрытий предохранения их от перегрева в жаркий сезон очистки воздуха и оздоровления микроклимата в прилегающем к транспортным магистралям воздушном пространстве. Они могут быть прицепными (к колесному трактору) или самоходными (на шасси серийного грузового автомобиля или шасси адаптированном к назначению машины). Поливомоечная машина имеет цистерну установленную на прицепном полуприцепном или самоходном шасси всасывающий водовод соединяющий цистерну с центробежным насосом нагнетающим воду через распределительный напорный водовод к двум моечным насадкам.
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА
1 Обзор существующих конструкций машин и оборудования
Рис. 1.1. Схема поливомоечной машины: 1-базовая машина; 2-насос; 3-цистерна; 4-моющие насадки с распределительным трубопроводом; 5-щетка
Принцип работы заключается в том что центробежный насос откачивает воду сквозь центральный клапан и сетчатый фильтр подает ее к напорному водопроводу откуда она уже поступает к насадкам. Открывает и закрывает центральный клапан гидроцилиндр. Регулировка режимов работы поливомоечной машины регулируется благодаря возможности изменять угол поворота насадки. Таким образом можно либо осуществлять полив либо мойку дорожного покрытия.
Поливочно-моечные машины (ПММ) предназначены для увлажнения и мойки твердых покрытий всех видов поливки зеленых насаждений а также могут быть использованы при тушении пожаров.
По назначению ПММ разделяют на специализированные поливочные и моечные и универсальные поливочно-моечные. По способу передвижения ПММ бывают самоходные (на автомобильном или тракторном колесном шасси) полуприцепные и прицепные что показано на рисунке 1.2.
Рис. 1.2. Классификация поливомоечных машин
По типу насосной установки ПММ можно разделить на машины с низким (до 10 МПа) и высоким давлением воды (более 10 МПа). Повышенное давление воды при мойке дорожных покрытий позволяет уменьшить расход воды на единицу площади покрытия вследствие более высокой кинетической энергии водяных струй однако требует дополнительных конструктивных мер предупреждающих преждевременное дробление этих струй и их аэродинамическое торможение [5].
Всасывающая труба имеет вывод к которому при заборе воды из водоема присоединяется водозаборный шланг. Сечение трубопроводов должно обеспечивать скорость воды не менее 02-03 мс при минимальных местных сопротивлениях. Вместимость цистерн отечественных самоходных ПММ составляет 6000-11000 л. ПММ снабжена тремя поворотными соплами. Вода поступает к головке пожарной колонки которая установлена на передней трубе. От колонки вправо и влево отведены патрубки на концах которых с помощью резьбового соединения навернуты поворотные сопла. Третье сопло установлено справа за кабиной водителя. Поворотное сопло состоит из поворотного устройства и одной насадки в которой имеется щель размером 15-2 мм для воды. Поворотное устройство включает в себя два чугунных колена соединенные шарнирно с помощью стяжного зажима. Насадки должны располагаться таким образом чтобы рабочие струи частично перекрывались для получения наибольшей сплошной ширины поливки при заданном удельном расходе воды как представлено на рисунке 1.3.
Рис. 1.3. Схема взаимодействия моечного оборудования с дорожным покрытием
Используемые в ПММ насадки подразделяются на поливочные и моечные. Поливочные насадки представленные на рисунке 1.4(а) обычно устанавливают симметрично относительно продольной оси машины.
Насадки находятся в таком положении: повернутыми вверх под углом 15-20° к горизонту и развернутыми в сторону на угол 10°. Моечные насадки устанавливают так: повернутыми вниз под углом 10-12° к горизонту что показано на рисунке 1.4 (б). Также они несимметрично повернуты вправо относительно продольной оси машины для перемещения смываемых загрязнений с проезжей части дороги в сторону дорожного лотка откуда загрязнения удаляются с помощью подметально-уборочных машин. Изменение положений насадок осуществляется с помощью гидросистемы[5].
Рис. 1.4. Схема установки насадок
Поливомоечные машины бывают следующего вида. Машины для очистки покрытия с помощью моечной рампы как показано на рисунке 1.5 машины с щеточно-моечным оборудованием (рис. 1.6) моечное оборудование для ухода за стенками тоннеля (рис. 1.7).
Рис. 1.5. Машина для очистки покрытия с помощью моющей рампы
Рис. 1.6. Щеточно-моечное оборудование для ухода за колесоотбойным
Рис. 1.7. Моечное оборудование для ухода за стенами тоннелей
Поливочно-моечная машина представленная на рисунке 1.8 состоит из базового автомобильного шасси 1 водяной цистерны эллиптического сечения 2 механической трансмиссии привода насосного агрегата 3 и распыляющих воду насадок с соплами 4. Цистерна представляет собой емкость овального сечения. Внутри нее установлены волнорезы и контрольная труба. В нижней части машины расположены фильтр отстойник цилиндрическая обечайка с приваренным к ней под цистерной фланцем к которому крепится центральный клапан. Рядом с центральным клапаном размещен отстойник. В обечайке имеются два отверстия служащие для задержания некоторого количества воды в цистерне при ее опорожнении. Эта вода используется для заполнения всасывающей системы трубопровода и водяного насоса при заборе воды из водоема. Под днищем цистерны смонтирован центральный клапан для перекрытия воды поступающей из цистерны к водяному насосу. Клапан создает минимальное сопротивление проходящей воде. В закрытом положении клапан прижат к седлу корпуса. В нижней части он имеет резиновую уплотнительную прокладку. Управляют центральным клапаном с помощью рычага из кабины водителя. Система трубопроводов состоит из всасывающей и нагнетательной линий. Всасывающая труба крепится к всасывающему патрубку насоса и соединяется с горловиной центрального клапана резиновым патрубком.
Рис. 1.8. Поливочно-моечная машина
2 Описание технологического процесса
По технологии процесс мойки такими машинами состоит в следующем:
– отделение пыли и мусора от поверхности дороги плоскими веерообразными струями и смывание загрязнения в направлении лотковой зоны и бортового камня;
– транспортировка пыли и мусора по лотку и далее в дождеприемный колодец во взвешенном состоянии.
Мойка проездов шириной до 12 м выполняется одной машиной: сначала промывается одна сторона затем другая. Мойка улиц с шириной проезжей части более 12 м производится колонной поливомоечных машин. Первая машина начинает мойку от оси проезжей части остальные идут уступом друг за другом с интервалом 10–20 м с перекрытием зон мойки на 07–10 м. Завершается операция промывкой лотков в которых оседают тяжелые частицы мусора. Мойка покрытий производится с 23 до 7 ч при наименьшей интенсивности уличного движения. В дневной период по мере необходимости проводится патрульная мойка площадь которой может составлять до100% площади всех обслуживаемых территорий.
Таким образом данная операция направлена именно на поддержание комфортных условий городской атмосферы регулировку микроклимата и улучшение экологии. При этом увеличивают количество машин так как ширина зоны аэрации составляет 5–6 м. Кроме положительного влияния на экологию поливка и аэрация могут предотвратить пластические деформации асфальтобетона в жаркую погоду. Температура верхнего слоя асфальтобетона уменьшается за счет интенсивного нагрева и испарения слоя воды тем самым повышая долговечность дорожных покрытий.
КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
1 Описание конструкции
Поливомоечная машина имеет цистерну установленную на самоходном шасси всасывающий водовод соединяющий цистерну с центробежным насосом нагнетающим воду через распределительный напорный водовод к двум моечным насадкам. Цистерна-сварная конструкция из листового проката «чемоданной» формы внутри которой расположены фильтр контрольная труба отстойник и центральный клапан. Для предотвращения раскачки воды при движении машины в цистерне устанавливаются волнорезы.
С помощью центрального клапана управляют подачей воды поступающей на вход водяного насоса. В верхней части цистерны имеется закрывающаяся крышкой горловина предназначенная для заполнения цистерны одой и технического обслуживания. Заполнение цистерны водой может осуществляться через верхний люк цистерны на специализированном заправочном пункте из водоема с помощью водяного насоса мотопомпы или из водопроводной сети с помощью гидранта.
Насадки располагаются перед машиной по ее внешним сторонам и формируют две моющих струи расходящиеся плоским веером и направленные на поверхность покрытия под углом атаки. Изменяя угол атаки можно добиваться от струи различного эффекта: от смыва прилипших фрагментов глинистого грунта до увлажнения покрытия.
В заправочной магистрали может устанавливаться фильтр исключающий попадание в цистерну вместе с водой твердых минеральных и органических частиц.
Для привода насоса поливомоечного оборудования и подметальных щеток может использоваться механическая или гидрообъемная передача.
Краткая технические характеристики поливомоечной машины указана в таблице 2.1.
Технические характеристики
Вместимость цистерны л
Ширина обрабатываемой полосы м
Рабочая скорость кмч:
Транспортная скорость кмч
Масса машины с полной нагрузкой кг
Масса рабочего оборудования кг
2 Определение мощности двигателя
Тяговый расчет двигателя:
- коэффициент сопротивления качению
Сопротивление движению на уклон:
где: - уклон в долях единицы ( = 01);
Определение мощности на перемещение:
где: - рабочая скорость машины (мс)
Определение мощности двигателя:
где: - максимальная мощность на перемещение
- коэффициент полезного действия двигателя (=085)
3 Скорость водяного потока в критическом сечении насадки
где: m-гидравлический коэффициент расхода (m=08-095)
Р-давление воды на входе в насадку МПа (Р=253Мпа)
g-коэффициент свободного падения
рв-плотность воды (рв=1000кгм3)
4 Определение площади выходного сечения насадка
где: Вi-ширина обрабатываемой полосы из насадка (Вi=25м)
Vр-рабочая скорость машины принимаем (Vр=10 кмч)
qср- расход воды на 1м2 дороги (qср=1л)
m-коэффициент расхода воды (m=0.8)
Vo-скорость воды из насадка
5 Расчет производительности насадки
где: a - коэффициент сжатия (a=1)
6 Сопротивление движению в рабочем режиме
где: Gм-вес машины (Gм=34300Н)
f- коэффициент сопротивлению качения машины (f=002)
Gвр-коэффициент вращающихся масс (Gвр=102)
j-ускорение машины при движении на пониженной передачи (j=18)
g-ускорение свободного падения
7 Энергетический расчёт
Составление уравнения мощностного баланса поливомоечной машины для рабочего режима с учетом потерь мощности на пробуксовку колес машины [1]:
где: Рн-давление создаваемое насосом
nтр-КПД трансмиссии при движении машины с рабочей скоростью (nтр=089)
nпр-КПД привода водяного насоса (nпр=09)
nн-КПД насоса (nн=07)
-коэффициент буксования (=017)
Определение массовой подачи водяного насоса
где: ρ-плотность воды (кгм3)
8 Определение продолжительности рабочего цикла машины
Продолжительность наполнения цистерны
где: t'нап-время заполнения цистерны одним литром воды (t'нап=1с)
Продолжительность розлива
где: К1-коэффициент маневрирования (К1=17)
qв-норма расхода воды при мойки (qв=1 лм2)
Продолжительность движения машины
где: l-предполагаемое расстояние от места заполнения цистерны до места производства работ
Vтт.ср-средняя скорость машины от заправки до работ
Тогда продолжительность рабочего цикла машины
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
где: В-ширина мойки (В=25 м)
-ширина перекрытия проходов машин (= 02)
- рабочая скорость машины (=28 мс)
1 Эксплуатационная производительность
Эксплуатационная производительность поливомоечных машин включает следующие этапы её работы: движение машины к местам заполнения цистерны водой передвижения к месту работы и выполнение рабочего цикла — мойки или поливки дорог.
где: V-вместимость цистерны
Кн-коэффициент заполнения цистерны (Кн=09)
Кв-коэффициент использования машины (Кв=085)
qв-норма расхода воды
2 Расчет прочности рабочего оборудования
Внутренний диаметр трубы:
где: – наружный диаметр трубы
S – толщина стенки трубы
Суммарная прибавка к толщине стенки трубы:
где: - минусовой допуск к толщине
- прибавка на коррозию
Расчетная толщина стенки трубы:
где: – допускаемое напряжение
p – давление на стенки трубы
Расчетная толщина трубы с учетом прибавок:
Допустимое рабочее давление в прямой трубе:
В процессе выполнения данного курсового проекта была спроектирована поливомоечная машина на базе ГАЗ 3302 содержащую цистерну насосную установку и распыляющую рампу. Особенностью машины является то что она обладает высокой манёвренностью и мобильностью что дало возможность использовать её при мойки дорожных покрытий на дворовых и парковых территориях тротуаров стоянках также может применяться для нанесения противогололёдных реагентов в зимний период времени и затрачивать минимальное количество времени на заправку и передвижения до объектов работы.
Также были произведены расчёты её основных параметров мощностной расчёт расчёт производительности и расчёт времени затрачиваемое на работу.
Ермилов А.Б. Расчёт и проектирование машин для летнего содержания дорог МАДИ. - М.1999.
Желудкевич Р.Б. Подвезенный В.Н. Машины и агрегаты для содержания аэродромов: Учебное пособие. – Красноярск: ИПЦ КГТУ 2003.
Карабан Г.Л. Баловнев В.И. Засов И.А. Машины для содержания и ремонта автомобильных дорог и аэродромов. - М.: Машиностроение 1975.
Расчеты эксплуатационных параметров машин для природообустройства: учебно- методическое пособие Составители: О.П. Дружакина Н.А. Перминов. – Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет» 2013. – 64 с.
Суриков В.В. и др. Мелиоративные и строительные машины. – М.: Колос 1993. – 210 с.
Шишков А.Ф. Запорожец В.В. Билякович О.Н. Аэропорт: теория и практика зимнего содержания аэродромов.