Устройство работает следующим образом.

Вывернув крышку 7, в резервуар заливают топливо. Крышку 7 вворачивают обратно не полностью. Для удаления воздуха из полости питания и гибкого трубопровода 15 частично откручивают пробку 10 на некоторое время до истечения топлива без пузырьков. Заполняют полость питания топливом, произведя несколько перемещений рычага 3 до наступления полнопоточного истечения топлива из наконечника 6 и штуцера. Полностью закручивают пробку 10 и рукояткой 13 закрывают вентиль дросселя 1.

Для проверки форсунки или плунжерной пары ТНВД двигателя устройство подключают к штуцеру форсунки или ТНВД соответственно, для чего используют переходник 9, наворачиваемый одновременно (за счет противоположных направлений навивки ее резьбовых участков) на наконечник 6 и на штуцер диагностируемого органа. При этом конец наконечника 6 плотно сопрягается с отверстием штуцера. Если штуцер диагностируемого органа расположен в неудобном или труднодоступном месте, используют необходимые переходники и удлинители.

Диагностику проводят, создавая в диагностируемом органе заданное давление топлива путем плавных качательных перемещений рычага 3, дросселируя при необходимости рукояткой 13 выход топлива. Создаваемое давление топлива контролируют манометром 19. При этом топливо самотеком поступает из резервуара по трубопроводу 15 в полость питания, откуда плунжер, преодолевая сопротивление пружины 12 клапана 5, подает топливо в полость, сообщенную с каналом высокого давления. Из этого канала топливо поступает в диагностируемый орган. Вытекающее из дросселя 1 через штуцер топливо может быть аккуратно собрано в отдельную емкость.

3.4 Расчет конструкторской разработки

Рассчитываем на прочность наиболее нагруженные части и соединения, для определения надежности и работоспособности конструкции в целом. Расчет производим при максимальном давлении 40 МПа.

3.4.1 Расчет объема бачка

Для проведения испытаний используется дизельное топливо, которое заливаем в бачок, объем которого находим по формуле:

V = πR2H (3.1)

где R – внутренний радиус, мм2;

Н – высота цилиндра которая заполняется испытательной жидкостью.

V = 3,14×152×196,5 = 138827 (мм2) = 0,14 (л.)

Этого объема достаточно для проведения испытаний.

3.4.2 Расчет усилия на рукоятке

Рассчитываем усилие [15] необходимое для создания заявленного давления в рабочей полости, в размере 40 МПа, которое действует на клапан диаметром 6 мм. Для этого рассмотрим рукоятку как нагруженный стержень.

Рис. 3.1 – Схема действия сил, эпюры моментов и усилий

Найдем усилие действующее в точке А по формуле:

РА =  (3.2)

где Р – давление, Па;

d – диаметр клапана, м.

РА =  = 1130 (Н)

Для нахождении усилия руки РС составляем уравнение моментов относительно точки В.

Σ МВ = 0 (3.3)

РС (l1+l2) – PAl2 = 0 (3.4)

РС = РАl2/(l1+l2) (3.5)

где l1 – расстояние между точками А и С, м;

l2 – расстояние между точками А и В, м.

РС = 1130×0,032/0,244 = 148,2 (Н)

По результатам расчета видим, что усилие на рукоятке составляет приблизительно 15 кг, это в пределах допустимой нормы от 15 до 20 кг.

3.4.3 Расчет на прочность сварных швов

В первом случае рассчитываем, сварной шов [15] между корпусом и кронштейном, он испытывает растягивающее усилие и при этом работает на срез.

Для определения прочности нам необходимо знать реакцию в точке В, которую мы находим по выше приведенной схеме на рис. 3.1. Составим уравнение моментов относительно точки А.

РСl1 – RBl2 = 0 (3.6)

RB = РСl1/l2 (3.7)

где RВ – реакция в точке В, Н.

RB = 148,2×0,212/0,032 = 981,8 (Н)

Условие прочности на срез имеет вид:

 (3.8)

где Fшва – площадь шва, м;

τ – касательное напряжение, которое материал способен выдерживать длительное время, МПа.

Касательное напряжение находим по формуле:

 (3.9)

где σ – допустимое нормальное напряжение, МПа.

Находим допустимое нормальное напряжение по формуле:

 (3.10)

где σТ – предел текучести материала, МПа, для стали 45 σТ = 340 МПа;

n – коэффициент запаса, принимаем 2,125

σ = 340/2,125 = 160 (МПа)

τ = 160/2 = 80 (МПа)

Площадь сварного шва находим по следующей формуле:

Fшва = 2×a×β×hшва + 2×b×β×hшва (3.11)

где а – ширина провариваемого элемента, м;

b – длина провариваемого элемента, м;

β – коэффициент зависящий от способа сварки, для ручной однопроходной сварки β = 0,8;

hшва – высота катета углового шва, м.

Fшва = 2×10-4×0,8×4×10-3+ 2×37×10-3×0,8×4×10-3 = 300,8×10-6

Проводим проверку на прочность

τср = 981,8/ 0,0003 = 3,27 ≤ 80 (МПа)

Условие прочности выполняется, значит, данный шов выдержит нагрузки.

Расчет шва толкателя на разрыв производим, прибегнув к некоторым упрощения, будем считать, что толкатель жестко закреплен и на него действует сила РА.

Используем формулы (3.8) и (3.11), но при этом вместо RB подставляем РА и получаем:

Fшва = 2×11,5×10-3×0,8×4×10-3+ 2×10×10-3×0,8×4×10-3 = 137,6×10-6

τср = 1130/ 0,0001378 = 8,21 ≤ 80 (МПа)

Условие прочности выполняется.

Расчет сварных швов рычага выполняем по той же методике, но для этого необходимо найти реакцию в точке сварки К.

Находим значение реакции по пропорции:

RK= RAl1/ l3 (3.12)

где l3 – расстояние от точки В до точки К, м.

RK= 1130×0,032/0,044 = 822 (Н)

Fшва = 2×18×10-3×0,8×3×10-3+ 2×5×10-3×0,8×3×10-3 = 110,4×10-6

В условие прочности подставляем удвоенную площадь шва, т. к. на рычаг приварены две пластины, нагрузка между которыми поделена поровну.

τср = 822/ 0,00022 = 3,7 ≤ 80 (МПа)

Условие прочности выполняется с большим запасом, что гарантирует надежность и работоспособность разработки.

3.4.4 Расчет оси шарнира на срез

Ось шарнира, крепящая рычаг к корпусу имеет две перерезывающие плоскости. Необходимо выполнение условия прочности на срез:

 (3.13)

где F1 – площадь перерезывающей плоскости, м2.

Площадь находим по формуле:

 (3.14)

где d – диаметр перерезывающей плоскости, м2.

F1 = 3,14×82×10-3/4 = 10-4

Проверяем по условию прочности (3.13):

Условие прочности выполняется.

3.4.5 Расчет усилия затяжки

Наиболее ответственные резьбовые соединения необходимо рассчитывать. Для нахождения момента затяжки [27] необходимо найти силу затяжки.

Расчет момента затяжки резьбового наконечника.

Усилие затяжки находим по формуле:

Fзат = ν (1 – χ) Fвн (3.15)

где ν – коэффициент затяжки, для герметичных соединений с мягкими прокладками [27], принимаем ν = 1,9;

χ – коэффициент внешней нагрузки [27], принимаем χ = 0,25;

Fвн – внешняя нагрузка, в нашем случае таковой является давление жидкости.

Переводим давление в силу:

F =  (3.16)

где Р – давление, Па;

d – диаметр на который оказывается давление, м.

F =  = 4522 (Н)

Находим усилие затяжки:

Fзат = 1,9×(1 – 0,25)×4522 = 6014 (Н)

Для нахождения момента необходимо знать радиус затягиваемой детали и подставить в формулу:

Мзат = Fзат×R (3.17)

где R – радиус затягиваемой детали, в нашем случае 0,018 м.

Мзат = 6014×0,018 = 108 (Нм)

Расчет момента затяжки манометра производим по аналогичной технологии с применением формул (3.15), (3.16), (3.17).

F =  = 502,4 (Н)

Fзат = 1,9×(1 – 0,25)×502,4 = 716 (Н)

Мзат = 716×0,007 = 5 (Нм)

3.5 Технико-экономическая оценка конструкторской разработки

3.5.1 Расчет массы и стоимости конструкции

Масса конструкции [8] определяется по формуле

G = (Gk + Gг)×К, (3.18)

где Gk – масса сконструированных деталей, кг;

Gг – масса готовых деталей, узлов и агрегатов, кг;

К – коэффициент, учитывающий массу расходуемых на изготовление монтажных материалов, К = 1,1.

Массу сконструированных деталей определяем в форме таблицы 3.1.

Таблица 3.1 – Расчет массы сконструированных деталей

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14