Методика расчета струйных моечных установок

Задание

На контрольную работу по дисциплине «Типаж и эксплуатации технологического оборудования»

 

Преподаватель: к.т.н., доцент каф.ЭАТ и С – Воробьев Игорь Всеволодович (ауд. 467б).

 

Общие положения

Струйная мойка автомобилей производится при помощи конических и цилиндрических форсунок, образующих круглые струи, и щелевых насадков, образующих плоские веерные струи. Щелевые форсунки применяются, как правило, на вспомогательных операциях ввиду меньшей эффективности удаления сильносвязанных загрязнений. Для основных операций мойки используют форсунки, обеспечивающие струю с наибольшей кинетической энергией.

В качестве примера для расчета рассмотрим конструкцию стационарной автоматической установки модели М129. Она предназначена для мойки наружных поверхностей грузовых автомобилей.

Состоит из двух передних 2 и двух задних 3 моющих механизмов, попарно установленных по сторонам моечного поста, рамки смачивания 4, рамки ополаскивания 1, насосной станции.

Для обеспечения автоматизации работы установка снабжена двумя командоконтроллерами нажимного типа и аппаратного шкафа. Перед въездом на установку монтируется светофор.

Передний моющий механизм выполнен в виде полой стойки, внутри которой с помощью цепной передачи перемещается каретка с водяным коллектором, которая приводится в действие электродвигателем через редуктор. Задний моющий механизм также представляет собой полую стойку, внутри которой размещены электропривод и вал с коллектором и моющими форсунками.

Трубчатые рамки смачивания и ополаскивания выполнены в виде дуговой арки с форсунками, развернутыми относительно друг друга под определенным углом.

Установка оборудуется конвейером для перемещения автомобилей и обеспечивает

Производительность 25-50 авт/ч.

Расход воды на мойку 1 автомобиля 800-1500 л.

Скорость перемещения автомобиля 3.5- м/мин

Габаритные размеры, мм 4500*5500*4000

Масса установки 1300 кг

Достоинствами струйных моечных установок являются простота конструкции, компактность, небольшая металлоемкость и универсальность. Недостатком - чрезмерно большой расход воды и недостаточное качество мойки легковых автомобилей и автобусов.

 

Методика расчета струйных моечных установок

Основным условием мойки на установках струйного типа является превышение динамических давлений над прочностными свойствами загрязнений, т.е. обеспечение размывающей способности струи, что достигается обеспечением оптимальных параметров установки: диаметра форсунки d_ф, количества форсунок п_ф, расстояния (шага) между форсунками h_ф, расхода воды Q.

При расчетах придерживаться по возможности одной системы измерений, например, СИ и выполнять промежуточные вычисления непосредственно в контрольной работе.

Для удаления частиц загрязнения необходимо, чтобы радиус круглой струи удовлетворял условию:

n=2,7 d_з, (1)

где d_з - диаметр частиц удаляемого загрязнения, м.

Далее определяется скорость истечения струи:

Vс = j (2)

где j - коэффициент скорости для конических и цилиндрических форсунок;

r - плотность моющей жидкости, кг/м³

H - напор воды, м вод. столба;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Ориентировочный расход жидкости из одной форсунки определяется по формуле:

Q=pn²eV_c (3)

где e - коэффициенты сжатия струи.

Диаметр форсунки проектируемой моечной установки определяется по формуле:

d_ф = (4)

2l_å

Число форсунок (целое число): n_ф = ¾¾ (5)

h_ф

 

где l_S - суммарная длина коллектора моечного блока, м;

h_ф - шаг (расстояние) между форсунками, м.

Обычно длина коллектора выбирается равной по высоте той части автомобиля, которая подлежит мойке. Часто моечный блок состоит из нескольких коллекторов с раздельным подводом моющей жидкости, что позволяет снизить гидравлическое сопротивление системы, а также повысить качество очистки, так как при наличии нескольких коллекторов каждая поверхность промывается за соответствующее количество воздействий.

В большинстве случаев общая длина коллектора

l_S= l_к + l_{ш ,} (6)

где l_к, - длина коллектора, служащего для очистки кузова автомобиля, выбирается равной наибольшей высоте автомобиля, м.

l_ш - длина коллектора, служащего для очистки шасси автомобиля, выбирается равной от уровня земли до нижнего края борта автомобиля, м.

Расстояние между форсунками определяется по формуле:

h_ф = 2X_оч К_с, (7)

где X_оч - ширина-зоны очистки,

К_с - коэффициент перекрытия струй.

С учетом расстояния от форсунки до поверхности l зона очистки Х_оч определяется упрощенно по формуле:

 

X_оч = 4.8Р_(кг/см2) (0.3 d_ф(мм) – 0.08l²_(м) + - 0.007v + 0.13) (8)

Реальная картина очистки поверхности показывает, что зона очистки Хоч имеет две границы, характеризующие качество и эффективность моечного процесса:

Х₁ - зона очистки гарантированного качества, м;

Х₂ - зона очистки удовлетворительной чистоты (характеризует границы экономичной и эффективной мойки), м.

Это объясняется тем, что очищенная поверхность не имеет четко выраженных границ, а имеет переходные области. При расчете важны обе составляющие, так как оптимальный размер зоны очистки лежит в промежутке X₁ < Хоч< Х₂

X₁ = Р (7.888 - - - 0.005v ) 10^-3 (9)

 

X₂ = Р (2.01d -0.631 l²+ - 0.055v + 0.097) 10^-3 (10)

Секундный расход воды определяется по формуле:

Qс = j (11)

Расход воды через форсунки (подача насосов):

Q=Q_с n_ф f, (12)

где f - коэффициент запаса.

Определение производительности моечной установки с учетом типажа обслуживаемого подвижного состава, конструктивных и технологических параметров моечной установки можно провести по формуле:

П= , () (13)

где H_а, L_а –соответственно высота и длина автомобиля, м;

V_а - скорость перемещения автомобиля относительно рабочих органов установки, м/мин;

Х_оч - ширина зоны очистки одной форсунки, м;

k_с - коэффициент перекрытия струй;

К_рел - коэффициент рельефности, учитывающий увеличение площади обмываемой поверхности сложной конфигурации;

К_пр - коэффициент, учитывающий просвет автомобиля;

a - габарит приближения.

Мощность насосной установки определяется по формуле:

N_у = (14)

 

Литература

1.Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и дополн./Е.С.Кузнецов, А.П. Болдин, В.М.Власов и др.-М.: Наука, 2001.-535 с.

2.Кирсанов Е.А., Новиков С.А. Основы конструкции, расчета и эксплуатации технологического оборудования для АТП. Часть 1.-М.: МАДИ, 1993.-81 с.