Устройство для очистки форсунок

КР.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Автотракторный факультет
Кафедра «Техническая эксплуатация автомобилей»
по дисциплине: «Проектирование расчет и эксплуатация технологического оборудования»
Тема: «Разработать техническое предложение по устройству для очистки форсунок»
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
«Разработать техническое предложение по устройству для очистки форсунок»
СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Введение (краткая характеристика области и условий применения объекта).5
Регламент справка патентно-информационных исследований.6
Анализ выбранных аналогов и обоснование прототипа.16
Матрица сравнительного анализа технических решений по критериям эффективности.18
Разработка функционально-физической схемы технического предложения.19
Описание технического предложения.20
Расчеты подтверждающие работоспособность и надежность конструкции.22
Заключение (приводятся сведения об организации работ по применению разработанного технического предложения).23
Введение (краткая характеристика области и условий применения объекта).
История возникновения неисправности загрязнения форсунок:
При эволюции систем питания двигателей внутреннего сгорания карбюраторы автомобилей заменили форсунками а проблема засорения карбюраторов осталась форсункам. Чтобы лучше понять причину засорения форсунок надо вспомнить их устройство и принцип работы.
Главной причиной загрязнения является неизбежное присутствие в составе бензина тяжелых фракций. На седлах форсунок и на концах запорных элементов со временем появляются твердые смолистые отложения. Они — причина отказа форсунок. Образуются отложения довольно просто. После остановки горячего двигателя из пленки топлива оставшейся на штифтах и внутренних поверхностях распылителей что ниже запорного клапана испаряются легкие фракции. Тяжелые фракции остаются на деталях ведь смывать их в это время нечем — свежие порции топлива не поступают к распылителю а запорные клапаны форсунок закрыты. Из этих фракций и образуются смолистые отложения. Накапливаясь они препятствуют запорному конусу плотно сесть на седло вследствие чего нарушается герметичность форсунки. Остаточное давление топлива в рампе после остановки мотора еще некоторое время сохраняется. Оно потихоньку проталкивает бензин через негерметичный клапан и процесс закоксовывания идет интенсивнее. От этого возникает проблема с форсунками. Один из путей решения этих проблем очистка форсунок от отложений.
Характер неисправности форсунки представлен на рисунке 0.1
Регламент справка патентно-информационных исследований.
Регламент патентного исследования представлен в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Регламент патентного исследования «Устройство для очистки форсунок»
Наименование темы: Устройство для очистки форсунок
Начало проведения исследований – октябрь 2011 г. Окончание исследований – март 2012 г.
Предмет исследований
Устройство для очистки форсунок
Выполнение курсовой работы Анализ тенденций развития поиск наиболее эффективных методов и исследование технического уровня устройств для очистки форсунок.
Каталоги патентов РФ на цифровых носителях
На основании таблицы 1.1 составляем справку о патентно – информационных исследованиях и сводим ее в таблицу 1.2.
Таблица 1.1 - Отчет о патентно-информационных исследованиях
Наименование объекта изобретения
Код страны заявителя.
Вид охранного документа
Цель создания объекта
Сущность технического решения
УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ИНЖЕКТОРОВ
Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки и производительности
Фокусировка ультразвуковых колебаний на сопле форсунки Устройство состоит из технологического объема для погружения очищаемого инжектора в жидкость генератора электрических колебаний ультразвуковой частоты ультразвуковой колебательной системы состоящей из электромеханического преобразователя и концентратора механических колебаний имеющего торцевую излучающую поверхность. .
Продолжение таблицы 1.2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ
ОЧИСТКИ ТОПЛИВНЫХ ФОРСУНОК
Изобретение относится к средствам чистки форсунок с концентрацией ультразвуковых излучений
содержащее ультразвуковой преобразователь камеру очистки с моющей жидкостью отличающееся тем что ультразвуковой преобразователь снабжен концентратором на втором плече которого установлена камера очистки снабженная продольным горизонтальным каналом соединенным входом с магистралью подачи моющей жидкости а выходом с магистралью вывода моющей жидкости после очистки форсунки при этом в стенке камеры выполнены два противоположно расположенные друг другу отверстия в одном из которых установлен торец концентратора а в другом соосно упомянутому концентратору с помощью кронштейна закреплена своим входным или выходным концом форсунка кроме того магистраль подачи моющей жидкости снабжена насосом и фильтром для моющей жидкости а магистраль вывода моющей жидкости регулятором давления.
СТЕНД ОЧИСТКИ И ПРОВЕРКИ ИНЖЕКТОРНЫХ ФОРСУНОК
Полезная модель объединяет устройства очистки и проверки
Стенд очистки и проверки инжекторных форсунок включающий взаимосвязанные между собой и смонтированные на емкостях с рабочей жидкостью и топливом узлы очистки и проверки инжекторных форсунок с мерными стаканами и привод с насосом фильтром и манометром отличающийся тем что емкости для рабочей жидкости и топлива смонтированы на общем основании и имеют общую перегородку узел очистки выполнен с электронным блоком управления ультразвуковыми колебаниями рабочей жидкостью и имеет приспособление фиксации инжекторных форсунок.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ
Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки различных деталей от загрязнений а также в быту для очистки текстильных изделий..
Изобретение обеспечивает повышение эффективности и экономичности очистки. Устройство содержит излучатели лежащие в одной плоскости подключенные к генератору переменного электрического напряжения. Генератор выполнен с возможностью изменения частоты в диапазоне fн-fв а излучатели выбраны с резонансными частотами из диапазона частот fн-fв где fн - нижнее значение частоты из диапазона частот fв - верхнее значение частоты. 3 з.п. ф-лы 4 ил.
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ОТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Высокое качество очистки и продление срока использования растворов
Способ предназначен для ультразвуковой поточной очистки металлических изделий в водных растворах с удельным акустическим сопротивлением не меньшим чем у воды при этом уровень звукового давления в растворе устанавливают не ниже пяти децибел относительно упругих колебаний с амплитудой давления равной одной атмосфере. Изобретение обеспечивает одинаково высокое качество очистки при разном химическом составе содержании растворенных моющих средств и загрязненности водных растворов что позволяет продлить срок использования растворов и расширить область применения очистки.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ МАЛОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ ОТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Упрощение и универсальность в отношении водных моющих растворов
Устройство предназначено для ультразвуковой очистки малогабаритных изделий в водных моющих растворах и содержит в качестве источников ультразвуковых колебаний одну или несколько резонансных ячеек. Размер каждой из этих ячеек в направлении луча образуемой во время работы в моющем растворе стоячей плоскоупругой волны выраженный в миллиметрах выбран из ряда (732±32)·N·n где N - число равное значению периода ультразвуковых колебаний выраженное в миллисекундах; n - действительное целое число. Устройство является простым и универсальным в отношении водных моющих растворов так как не требуется изменения пространственного положения ультразвуковых устройств и управления их мощностью.
Окончание таблицы 1.2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ КАНАЛОВ ФОРСУНКИ ДИЗЕЛЯ
очистка каналов форсунок дизеля
Устройство для очистки каналов форсунки дизеля содержащее бак для рабочей жидкости с трубопроводами отличающееся тем что устройство снабжено гидроабразивной головкой высокого давления соединенной трубопроводом с насосом и бункером для абразива.
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНЦЕНТРАТОР
интенсификации акустической кавитации
концентратор выполнен в виде сосуда для размещаемой в нем среды сужающегося в направлении распространения акустической волны в этой среде.
Информационный поиск по предмету исследования
Очистка форсунок производится следующими методами:
Без снятия форсунок:-
добавлением специальных очищающих добавок к топливу эффект растворяет отложения регулярное применение поддерживает форсунки в хорошем состоянии. Недостатки: очищение топливопроводов до и после топливного фильтра после чего загрязнения оседают в фильтрах форсунок закупоривая их неспособность растворять толстые отложения отсутствие контроля качества отсутствие обратной промывки.
подсоединением внешней системы топливоподачи вместо штатной топливоподающей системы с заправкой смеси из сольвента и ацетона Недостатки отсутствие контроля качества работа ДВС на смеси (некачественном топливе) .
со снятием форсунок-
- промывкой химическим способом очистительными смесями на устройстве обеспечивающем циркуляцию жидкости и открытие клапанов сопел форсунки устраняет мягкие отложения. Недостатки не устраняет твердых отложений.
- ультразвуком Форсунки предварительно демонтируют и помещают в специальную ванну. Под воздействием ультразвуковых колебаний частички жидкости каждую секунду совершают возвратно-поступательное движение с частотой генератора. Но из-за инерционности происходит не только перемещение микрообъемов жидкости с резкими изменениями ускорения но и скачкообразное изменение давления в них. Рабочая жидкость как бы бомбардирует поверхность очищаемого изделия и срывает с нее частички грязи. Такое интенсивное движение раствора усиливает размельчение частичек грязи в рабочей жидкости. Наиболее примечательным при этом является то что полная очистка от загрязнений при помощи ультразвука достигается даже в самых узких углублениях и отверстиях очищаемого изделия. Форсунки погружают дозирующей частью в ванну устанавливая их в специальный держатель. Важно чтобы они находились в подвешенном состоянии постоянно омываясь очищающей жидкостью при воздействии ультразвуковых колебаний. Если форсунки будут касаться дна ванны то это может привести к преждевременному выходу из строя ультразвукового генератора. Недостатки связаны необходимости исключения касания форсункой дна ванны.
-“обратная промывка”. Для этого извлекают входной фильтр форсунки и при помощи специальных адаптеров помещают в установку подающую промывочную жидкость в обратном направлении для удаления остатков отложений не вышедших через сопло форсунки.
Примечание: проверка качества возможна только при снятых форсунках.
Анализ выбранных аналогов и обоснование прототипа.
По результатам проведенных исследований отраженных в таблице 1.2 производим построение графика изобретательской активности. График изобретательской активности изображен на рисунке 2.1.
Таблица 2.1 – Динамика изобретательской деятельности
Наименование объекта
Количество опубликованных изобретений и полезных моделей по годам
Устройство для очистки форсунак
Рисунок 2.1 – График изобретательской активности
В качестве показателей уровня развития того или иного вида оборудования могут служить эксплуатационные или производственно–технологические показатели.
К группе эксплуатационных показателей относятся показатели назначения надёжности эргономики эстетичность. К группе производственно-технологических показателей относятся трудоёмкость изготовления материалоемкость энергоёмкость показатель стандартизации и унификации.
Матрица сравнительного анализа технических решений по критериям эффективности.
Сравнивая способ очистки описаный в патентах дизельной и бензиновой форсунки (абразивом и ультразвукам) надо заметьть что абразивный метод высоко эфективен однако повреждает метал. Поэтому останавливаемся на проработке ультразвукового способа очистки.
На основании патентно-информационного поиска выбираем прототип и аналог которые позволяют наиболее успешно решить поставленную задачу по совершенствованию разработанной конструкции.
Выбираем в качестве прототипа конструкцию установки для очистки форсунак описанной в патенте № 2243039.
Сущность изобретения: устройство состоит из технологического объема для погружения очищаемого инжектора в жидкость генератора электрических колебаний ультразвуковой частоты ультразвуковой колебательной системы состоящей из электромеханического преобразователя и концентратора механических колебаний имеющего торцевую излучающую поверхность.
В результате данной работы планируется для фиксации форсунки использовать съёмное крепление что позволит облегчить доступ для очистки устройства.
Разработка функционально-физической схемы технического предложения.
Функционально - физическая схема устройства для очистки деталей представлена на рисунке 4.1.
источник включатель преобразователь пезо элемент питания энергии
дно ванны жидкость очищение
Рисунок 4.1- Функционально-физическая схема
Условные обозначения:
- источник питания 220В 50Гц;
- включатель (магнитный пускатель и автоматический выключатель защищающий электрическую цепь от перегрузки и короткого замыкания);
- преобразование электрической энергии в механическую за счет свойств пезо элемента расширятся при подаче напряжения;
- объединение вибраций и моющих свойств жидкости в ванне
- очищение и получение очищенной детали.
Описание технического предложения.
При подводе электрической энергии к пезо элементу он расширяется под пезо элементом расположена точка опоры представляющая собой массивную плиту при реакции от точки опоры механическая энергия передается на дно ванны. Пезо элемент имеет мощность для передачи ультразвука посредством жидкости при касании форсункой дна ванны происходит передача ультразвука через твердую среду на которую мощности ванны не расчитаны из-за чего пезо элемент выходит из строя.
Предлагается создать систему крепления форсунки над дном ванны для предотвращения выхода из строя пезо генератора.
производства колебаний массы моющей жидкости от для дальнейшей передачи механической энергии на дно ванны необходима точка опоры представляющая собой массивную плиту расположенную под пезо элементом. преобразовании электрической энергии в механическую Особенностью эксплуатации ультразвуковых ванн является недопущение касания форсункой дна ванны для предотвращения перегрузки пезо элемента.
Расчеты подтверждающие работоспособность и надежность конструкции.
Под ультразвуком принято понимать звуковые волны частота которых превышает порог слышимости человека (в диапазоне примерно 16 кГц - 1 гГц). Применительно к жидким средам ультразвук нашел применение в так называемом эффекте "ультразвуковой кавитации". Этот эффект взят за основу в работе устройств для ультразвуковой очистки.
Кавитация — это быстрое образование и разрушение миллионов мельчайших пузырьков (или полостей [cavity] в жидкости. Кавитация производится за счет чередующихся волн высокого и низкого давления образуемых звуком высокой частоты (ультразвуком). Эти пузырьки вырастают в размере от микроскопического (в фазе низкого давления) до таких размеров (в фазе высокого давления) при которых они сжимаются и разрываются. Процесс Кавитации объединенный с химическим воздействием активных веществ моющей жидкости приводит к активному очищению поверхности детали от твердых отложений.
Плотность пьезокерамики
Плотность материала накладки
Скорость распространения волн в пьезокерамике
Скорость распространения волн в накладке
Скорость распространения волн в воде
Добротность пьезокерамики
Диэлектрическая проницаемость
Коэффициент электромеханической связи
Акустическая мощность излучателя
Расчет геометрических размеров преобразователя
Расчет площади излучения
Расчет относительной длины пьезоблока
Коэффициент ассиметрии
Коэффициент механической трансформации излучающей накладки
Длина относительно узловой точки
Расчет размеров пьезоэлемента
Диаметр пьезоэлемента
Расчет энергетических характеристик
Сопротивление излучения
Добротность преобразователя
(ширина полосы пропускания)
Емкость заторможенного преобразователя
Расчет механической добротности через КПД
(акустомеханический КПД)
Расчет механической добротности через сопротивление
Коэффициент электромеханической трансформации
(количество сегментов)
Характеристический импеданс преобразователя
Акустическая мощность
Колебательная скорость
Акустическая мощность излучения
(электромеханический КПД)
Заключение (приводятся сведения об организации работ по применению разработанного технического предложения).
Меры предосторожности
Необходимо внимательно изучить меры предосторожности перед использованием установки. Несоблюдение мер предосторожности может повлечь за собой в порчу имущества нанесение ущерба здоровью или смерть. Запрещается допускать необученный персонал к использованию установки.
Необходимо изучить руководство по эксплуатации перед использованием установки.
Необходимо соблюдать меры пожарной безопасности так как некоторые части установки или двигателя могут вызвать воспламенение.
Запрещается использовать установку с поврежденным кабелем питания от сети переменного тока.
Не допускать перегибания кабеля питания через угол стола а также прикосновения кабеля к горячим или движущимся частям автомобиля таким как выпускной коллектор или вентилятор охлаждения.
Если требуется удлинение кабеля питания необходимо использовать кабель с одинаковым или большим значением максимально допустимого тока.
По окончанию использования установки необходимо отключить кабель питания от сети переменного тока. При вытаскивании из розетки запрещается тянуть за конец кабеля.
Запрещается включать установку вблизи открытых емкостей с легко воспламеняющейся жидкостью.
Обеспечьте хорошую вентиляцию помещения при работе с установкой.
Запрещается держать источники пламени (в том числе зажженные сигареты) вблизи топливной системы автомобиля.
Следуйте методам обслуживания форсунок указанным в настоящем руководстве. Используйте материалы рекомендованные производителем.
Запрещаетсявключать ультразвуковой излучатель при отсутствии жидкости в ванне.
Запрещается подключать установку без заземления к сети переменного тока.
Используйте системы удаления выхлопных газов автомобиля.Вдыхание частиц содержащихся в выхлопе автомобиля может нанести серьезный ущерб здоровью.
Избегайте прикосновения к горячим частям автомобиля.
Перед началом работы установите рычаг переключения передач автомобиля в нейтральное положение задействуйте ручной тормоз и заблокируйте передние колеса.
при работе с установкой всегда используйте защитные очки.
При отключении шланга следует обернуть его куском ткани чтобы
избежать разбрызгивания.
Используйте проверочные и очищающие жидкости только по назначению.
Последовательность работы:
)Подключить кабели питания установки и ультразвуковой ванны.
)Наполнить ультразвуковую ванну необходимым количеством жидкости
так чтобы уровень жидкости был на 20мм выше игольчатого клапана форсунки.
)Установить предварительно отмытый инжектор на полку с отверстиями в ультразвуковой ванне.
)Соединить каждую форсунку с прибором при помощи кабеля.
)Включить выключатель питания ультразвуковой ванны.
)Выбрать режимов работы на панели управления с помощью кнопки. Выбрать [время] в колонке параметров и установить время очистки (значение по умолчанию составляет около 10 минут) колонке установки значения. Нажать кнопку [пуск] для включения ультразвукового излучателя.
)По истечении времени установка автоматически отключит ультразвуковой излучатель и подаст звуковой сигнал.
)Снять форсунку с ультразвуковой ванны и очистить с помощью куска ткани и сжатого воздуха.
Пашин А.Д. Сай А.С. Кучур С.С. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по курсу «Основы расчета проектирования и эксплуатации технологического оборудования». – Мн.: БГПА 1992. – 33 с.
Детали машин в примерах и задачах: [ Учеб.пособие Д38 С.Н.Ничипорчик М.И.Корженевский В.Ф.Калачёв и др.]; Под общей редакцией С.Н.Ничипорчика. – 2-е изд. – Мн.:Выш.школа1981. – 432 c.ил.
Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: Учеб. пособиеЛ.В. Курмаз А.Т. Скойбеда. –Мн.:УП «Технопринт»2001. –209 с.
Справочник конструктора-машиносторителя :В 3-х т.Т.3. – 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение 2001. – 920 с. ил.
В.К. Ярошевич Оформление дипломных проектов: учебно-метод. Пособие для студентов специальностей 1-37 01 06 «Техническая эксплуатация автомобилей» и 1-37 01 07 «Автосервис». – Мн.: БНТУ 2005. – 42 с.
Приложение видов элементов применяемых при разработке курсовой работы.
Вид ультразвукового излучателя представлен на рисунке 1приложения
Рисунок 1 Вид ультразвукового излучателя
Соединение ультразвукового излучателя концентратора и отражающей накладки представлено на рисунке 2 приложения
Рисунок 2 Соединение ультразвукового излучателя концентратора и отражающей накладки.
Общий вид установки для очистки форсунок предоставлен на рисунке 3 приложения
Рисунок 3 Общий вид установки для очистки форсунок
Общий вид пьезоэлементов и конструкция пьезопреобразователя представлен на рисунке 4 приложения
Рисунок 5 приложения. Вид очистки форсунок без разрабатываемой установки в ультразвуковой ванне.

М2,3.cdw

Техническая характеристика
Питание от сети переменного тока напряжением
Интенсивность ультразвукового воздействия
Время непрерывной работы
Технологический объем
Количество одновременно отмываемых форсунок

Спецификация 3.spw

Пояснительная записка
Корпус пьезоэлемента
Болт 2 М8-8g x 28 ГОСТ 15589-70
Винт М5-6g X 12 ГОСТ 11738-84
Винт М5-6g X 14 ГОСТ 11738-84
Гайка М5-6H.04 ГОСТ 5915-70
Гайка М8-6H.04 ГОСТ 5915-70
Кольцо028-034-36-1-0 ГОСТ 9833-73
Шайба 5 Л БрКМц3-1 ГОСТ 6402-70
Шайба 8 Л БрКМц3-1 ГОСТ 6402-70