автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Очистка объектов ремонта в моечных машинах маятникового типа

министерство сельского хозяйство российском «едерйции Всероссийский ордена "Знак Почета" сельскохозойственний институт заочного обучения

На правах рукописи

ЧЕРНОВ ВЛЙДМШР ИВАНОВИЧ

УДК 631.3-776(043.3)

ОЧИСТКА ОБЪЕКТОВ РЕИОНТй В ИОЕЧНИХ ИЙИИНЙХ МАЯТНИКОВОГО типа

05. 20. 03 - Эксплуатация, восстановление и роионт сельскохозяйственной техники

Автореферат диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

Балаииха 1994

¡'•Шота выполнена на кафедре эксплуатации машинно-тракторного и.»|.(,<| Ц|;е|)ша,ийг.киго ордена ".¡как Почета" сельскохознйственного института заочного опучеиия.

Научный руководитель диктор технических наук,

профессор li.ll. У0!>(!<

ифициалыше ошинситы заслуженный деятель науки и

техники )'.Ф. доктор технических наук, профессор Н.ФЛ'ельнов

кандидат технических наук, доцент Ь.Н.НороОьев

иедщес предприятие- институт "Росагроремироект"

.¡ащита диссертации состоится 1994 г.

и М-?- часив на заседании специализированного Совета ИСХИЗО по адресу: 143900. Ыосковскаи оьл. г. Ьалааиха- К ЬСХИЗО

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСХИЗО.

Г

пвтореферат разослан "-^>-"../¿£¿¿'¿>4?—1994 г.

итзывы на автореферат, заверенные печать», просим направлать по указанному адресу Ученому секретари специализированного Совета ЬСХМЗО.

^ Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук

А^Д.иЪтренко

ОЫЦЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Недостаточная чистота поверхности объектов ремонта является одной из главных причин низкого качества. Проведение в ГНИТИ исследования показали, что только за счет улучшения очистки отремонтированных изделий мо*но повысить ресурс на 30...У. и на 15...20 'А повысить производительность труда.

При очистке сельскохозяйственной техники в процессе её ремонта получили распространение, в основном машины, струйного типа. В них использует:я физико-химический фактор воздействия водных растворов технических моющих средств (ТМС) и механическое воздействие струи монщей жидкости. Присущие последним серьезные недостатки (большие потери тепловой энергии, очистка загрязненных поверхностей лииь в зоне воздействия струй моюцей жидкости и др. ) обусловили необходимость обратиться к погружным моечным манинам с более эффективным процессом очистки при меньвих затратах энергии. В них остается недостаточно исследованым механический фактор воздействия моющей жидкости на удаляемые загрязнения.

Цель работы. Исследовать, разработать и внедрить в производство моечные машины с более эффективным процессом очистки при меньших затратах электроэнергии, В рамках данной работы выполнен заказ N У0—100 согласно тематическому плану работ 1989-1990 гг.

Цбъвкт исследования. Моечные машины погружного типа с диффузорсий платформой.

Научная новизна. Исследовано колебательное движение платформы моечной машины и определено влияние конструктивных элементов ма -вины на скорость очистки и иощностные характеристики. Обосновано снияение энергоемкости погружной очистки объектов ремонта. Предложены принципиально новые конструции погружных моечных мапин (а.с.N13713358: N 1567300; N1600862; Н1652004; »1697911; Заявка 4Ш181/12 (117847) положительное ревение от 04.01.92 г. Экспериментально подтверждены параметры механизма привода моечных машин нового конструктивного исполнения.

Практическая ценность работы. Спроектированы и изготовлены две моечные машины маятникового типа с диффузорной платформой для очистки деталей и сборочных единиц ремонтируемых машин. Предложено рассоединение объектов ремонта во время очистки на составные части.Разработана программа для определения параметров рабочих органов проектируемых мовчних машин.

Реализация результатов исследований. Моечные машины маятникового типа с диффузорной платформой находятся в опытно-производственной эксплуатации кооперативно-государственного предприятия "йлексинагросервис" Тульской области.

нироиацим. исиовиио диссерг.=»;илиной работы доложе-

ны и обсуждены на: научно-практической конференции Госагропрома Р1ФСР "Внедрение энергосберегающих технологий при очистке, койке сельскохозяйственна* мааин", г.Алексин Тульской обасти, 1УЙ5 г., научных конференциях ЫХ1Ш в 19ЬВ-1991 гг., научногтехническоа совечании "Межоперационная очистка изделий", г.Ьровары 1Я89г., заседаниях кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка ЬСХНЗО в 1УВН-1УУ1 гг.

Лубликации_. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глс.в, общих выводов, списка литературы и приложений. Изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 4У рисунков, четыре таблицы, и И приложений. Список использованной литературы включает 47 наимениваний, в том числе два.на иностранных языках.

СОДН^КЙНИЕ РЙЬОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы и приводится краткое изложение основного содержания работы.

1.Состояние вопроса, цель и задачи исследования На основе литературных источников обосновывается необходимость повывения качества очистки, снияения мощности механизма привода моечных мавин. Исследованиям процессов очистки посвящены работы Н.Ф. Тельнова, В.П. Мороза, Я.П. Садовского; В.И. Савченко, Г.И. Дегтерева, Д.П. Гегерса, В.И. Добролюбова, 0.И. Йфанасикова, В.И.Чистякова, И.С. Козлова, Ф.Х. Бурумкулова и др.

Новыжение требований к чистоте ремонтируемых изделий, появление новых высокоэффективных технических мовцих средств (ТМС) и отмеченные выше недостатки струйных мавин обусловили необходимость создания моечных маоин погружного типа. При использовании погружных моечных мамин для очистки внутренних поверхностей корпусных деталей необходимо предусмотреть интенсификации движения моющей жидкости в замкнутом пространстве очищаемых объектов, В случае очистки внутренних поверхностей корпусов коробки передач и

раздаточной коробки трактора Т-150К это достигается их предварительным рассоединением на специальных стендах.

В работе поставлены и ревались следующие задачи: 1.Выбрать и обосновать критерий оценки скорости очистки объектов ремонта;

¿.Разработать конструкции моечных машин с малым потреблением энергии;

3.Провести исследование движения жидкости в процессе очистки и определить потребляемую мощность с целью выявления приемлемых режимов работи моечной маиинн;

4. Провести исследование влияния параметров механизма привода на процесс рассоединения объектов ремонта (коробки передач трактора Т150К) в процессе очистки.

5.Провести исследование воздействия моечной машины на фундамент с цельп уменьшения влияния колебаний возникавших при работе;

о.Внедрить результаты исследований в производство и дать экономическую оценку.

¿.Теоретические предпосылки исследования Из второй задачи Стокса известно, что вблизи колеблющейся плоской стенки существует течение жидкости, вызываемое силами трения. Скорость этого течения определяется зависимостью ~ У

¡Ь.гГ-е л* с 1 >

где4г-скорость поверхностного слоя жидкости на расстоянии у от плоской пластины, м/с; $ -скорость движения пластины, м/с; л? -частота колебаний, рад/с; 1* -кинематическая вязкость жидкости, и'/с; 4 -время отсчитываемое с начала движения пластины, с; Касательнное напряжение выражается формулой

ег

Ту 12)

где ^-касательное напряжение, Па;

-динамическая вязкость жидкости, Па*с:

угГ

-градиент скорости движения жидкости в направлении перпендикулярном к стенке пластины, г"' Подставив значение 1Гж из зависимости С1 > в формулу (2) и взяв производную по у, получим выражение касательного напряжения на границе контакта загрязнений с поверхностным слоев жидкости

(при у = ш ¿¿-СП«?

I идродинамическое воздействие поверхностного слоя наиболее полно проявляется при максимальных значениях скорости перемещения, при • . ¡?" 1 --.

тогда

А/ "Г « */-С - >

X ■<■ (4}

скорость процесса очистки зависит от касательного напряжения (исследование Ф.и.Файзулина)

/

где ф -скорость процесса очистки, с ;

X -коэффициент пропорциональности отражающий физико-химические

свойства моющего средства, м . Слой жидкости, движущейся вместе с пластиной, совершает колебательное движение с убывавшей по мере удаления от стенки величиной средней скорости,

/ ,/ ,

V¡к.е/> - * , ('/.)

где Ч/ё/. -средняя скорость колебательного

перемецения пластины, м/с. В случае применения дкффузорной платформы поперечное сечение потока составит.

(8)

где Н - глубина «идкости, м;

6 - ширина ванны, м;

$2 - поперечная площадь диффузора, м ; /г - высота изделия, м; ^ - ширина изделия, м;

Из условия неразрывности потока моющей жидкости

где 1Г - скорость потока без учета размеров объектов ремонта и поперечного сеченкя диффузоров, м/с;

1Р' - скорость потока с учетом размеров ооъекта ремонта и поперечного сечения диффузоров, м/с;

(У)

$ - поперечное сечение потока копией жидкости Ьез учета

ра-меров ооъекта и поперечного сечения диффузоров, м/с; $ - поперечное сечение потока мощей жидкости с учетом

размеров ооъекта и поперечного сечения диффузоров, м/с; Из условия V - Оплатформы

Можно предварительно вычислить предполагаемые скорости потока моющей жидкости для каждой конкретной конструкции моучнии машины итого типа.

а процессе очистки, при установившемся движении, на поверхности очиняемого изделии находится слой жидкостиЧслой трения) с определенной, при данной скорости перемещения, толщиной Ь. I увеличением скорости движения слой Ь уменьшается. Тем самым улучшаются условия для отрыва от поверхности изделий остатков загрязнении за счет оолее сильного влияния касательных напряжений создаваемых, встречным потоком жидкости,

(-'езультатн теоретических исследований позволили выявить основной критерий,влияющий на скорость очистки в моечных маиинах с колеолищимися платформами при принятых нами условиях. За основной критерий.влиявший на скорость очистки, при заданном времени очистки, согласно зависимости 1Ь). принимается скорость движения пластины.

Большинство объектов ремонта имеет сложнуи форму, на внутренней и наружней поверхности которых имеются различные углуоле-ниа, отверстия, приливы, зто спосооствует накоплении в них загрязнении. затрудняют движение моющей жидкости, в этих местах движение моющей жидкости происходит, в основном за счет фрикционных течений, которые составляют 15,.,30* от средней скорости основного потока, согласно результатам раоот вышеперечисленных авторов для очистки наружних поверхностей требуется скорость жидкости 0я= и,5 м/с и для внутренних 1)ж= 1,5 м/с, что соответствует скорости основного потока 1,6..,3,5 м/с для очистки наружних поверхностей и 5...10 м/с - для внутренних поверхностей.

В диссертации предложены возможные пути увеличения скорости потока жидкости относительно поверхности ооъекта ремонта.

1.Формирование потока моющей жидкости ц поверхности очищаемого изделия конструктивными осооенностями самой ванны;

- а -

¿.Рассоединение объекта ремонта в процессе очистки на составные части.

3.Использование колебательного движения жидкости в ванне, возникаюцего при движении платформы с объектом ремонта.

Найдены возможные пути снижения мощности механизма привода моечных машин применением:

а^пустотелих резервуаров в конструкции платформы; обустройств для постеленной раскачки платформы с объектом ремонта:

в постепенной раскачки мощей жидкости.

3.экспериментальные исследования по установлению взаимосвязи и влияния параметров механизма привода платформы и режима работы моечной мавины на скорость движения жидкости и энергоевкость механизма привода.

3.1.Методика и результаты исследований, иоъект ремонта (короока передач трактора 1ЬйК) устанавливается в моечнуп мавину (рис П маятникового типа с диффузорной платформой, которая совержает колебательное движение по дуге окружности с частотой колебаний и,33...и.53 Гц, амплитудой колебаний ?3. 90, ИЗ. 131 мм: радиус кривизны траектории движения принимал значения ¿92 и 345 мм. Платформа закрепляется снутри еанни в плававшем состоянии. При помоци установки для определения оптимальных режимов работы моечной мамины маятникового типа (рис. ¿) получены диаграммы скорости потока мовцей жидкости и мощности, потребляемой механизмом привода. Кронитейн с тензометрическим датчиком неподвижно закрепляет на очищаемом изделии и через усилитель 9Т-8 подключают к региернрувщему самопивучему прибору на базе амперметра Н392. ¿лектродвигателъ постоянного тока с независимым возбуждением подсоединяется к первичному валу редуктора механизма привода моечной мамины и подключается к блоку управления через ватметр Н396. Посредством изменения напряжения в обмотке якоря регулируют частоту колебаний платформы с объектом ремонта, при этом самописцы синхронно регистрирует изменения потребляемой мощности и скорости движения мощей жидкости. Отметчики времени обеих приборов фиксируют изменения частоты колебаний платформы с обозначением фазы движения. При подаче напряжения на отметчик времени платформа движется слева направо от наблюдателя, при отсутствии напряжения на отметчике времени платформа движется справа налево.

отношения скорости потока мовцей жидкости к требуемой модности механизма привода для каждого варианта в интервале частот и.З»...и.ЬЬ Гц (рис. Ь.7).

йнализ графика (рис. 6) позволяет сделать вывод о том, что, приемлемой следует считать величину амплитуды колебаний платформы с объектом ремонта Н= 90 мм. Ирм этой величине коэффициент волнового воздействия и отношение скорости потока иовдей жидкости принимает наиоольиие значения.

»■

ж ш я

г »

я

о

ай

X*

м и г

м и

Ж4 *1 I 1« II 14 I» I

аг о(

м

__—•---- -_ .1

1'- Г

Л

—^-

—- Ц.-.,

7 1 » « В

йиплгпда колебаний ш;

Рис. б Зависимость коэф. волнового воздействия и отно-вения скорости потока к модности от амплитуды при Л= 282 ми. 1-коэф. волнового воздейств.; 2-отножение скорости к мощности

£ ■

X

г %

8 а!

Я»

Амплитуда колебав««! т»!

1'ис. 1 Зависимость коэф. волнового воздействия и отношения скорости потока к мощности от амплитуды при 1*= 345 ни. 1-иоаф. волнового воадойств.; 2-отно«внио скорости к мощности

Моли < графика < pin . 7 > назвала и т сделать вывод что, приемлемой, следчет I. читать величину 73 мм амплитуды колеоаний платформ« г объектом ремонта. График имеет ярко выраженную тенденции снижения величины отноиения скорости потока моющей жидкости от увеличения амплитуды колебаний.

Виводи

1.Увеличение скорости потока моющей жидкости относительно очищаемого изделия вследствие волнового движения жидкости возрастает в ¿..Л раза по сравнению с отсутствием волнового движения

¿.Приемлемым режимом является движение моющей жидкости со средней скоростью потока относительно очищаемого изделия 1.3...1.6 м/с. Это удовлетворяет требованиям для очистки наружних поверхностей.

3.Исследование запуска моечных машин позволило выявить, что устройство для запуска моечных машин маятникового типа при оптимальных соотнопениях частоты колебаний очищаемого изделия, амплитуды колеоаний, радиуса кривизны траектории движения работает только в начале первого отклонения платформы от среднего положения. Дальнейшая раоота моечной машины происходит при неизменной длине пружины.

3.2 Исследование взаимосвязи параметров механизма привода платформы с режимом работы моечной машины и их влияния на процесс рассоединения сборочных единиц в процессе очистки проводилось на специальной установке, которая состоит из ванны, диффузорной платформы, механизма привода, сменнных контейнеров для размещения очищаемых изделий (рис. 8).

Перед очисткой объект ремонта (коробку передач и раздаточную корооку T150HJ устанавливают на контейнер, с двумя тележками и стопорным механизмом, состоящем из зубчатой рейки и собачек. Контакт сооачек с зуочатой рейкой обеспечивается силой тяжести собачек.

I целью обеспечения стабильности рассоединения составных частей коробки передач был применен врачавдийся упор, представляющий собой подиипник N ЗОЙ, закрепленный на оси подвижной тележки. В момент установки вращаищийся упор упирается в литьевой прилив корпуса коробки передач и, поворачиваясь, отодвигает корпус коробки передач от раздаточной коробки, ускоряя процесс 'разделения сБо-

1- ванна.

2- диффузорная платформа.

рычаги,

4- контейнер для объекта ремонта,

5- составные части объекта ремонта,

6- подвижные телек-ки, У- колеса под--вианмх тележек,

8- собачки,

9- зубчатая рейка.

«л

I

йис. в Схема установки с рассоединением объекта ремонта на составные части во время очистки.

рочных единиц в начальной стадии разделения. С его использование* рассоединение корооки передач от раздаточной коробки составило 1002 при значениях амплитуд УЗ и 90 ми и радиусе кривизны 15=282 и 345мм. Проведена серия отлов с целы) выявления влияния акплидуды колебаний и радиуса кривизны траектории движения платформы для частоты колебаний платформы п=0,41 Гц.

Результаты опытов представлены в табл. 1

Таблица 1

Влияние амплитуды колебаний платформа и радиуса кривизны на процесс рассоединения составных частей во время процесса очистки.

Номер ймпли- Радиус, Процент рас- Величина рассоеди-

опыта туда, соедвниввихся нения оставшихся

КПП, КПП средняя.

мм мм X мм

1 90 345 36 38

2 124 345 52 37

3 159 345 64 40

3.3. Исследование характера двииения платформы и кощей жидкости на' фундамент моечной машины (лабораторная установкам

3.3.1 Методика и результаты исследований.

При проведении исследования диффузорная платформа совершает возвратно-поступательное движение по траектории маятника с частотой до 0,67 Гц, амплитудой 50 и 70 им. Радиус кривизны в обоих случаях 180 мм. Глубина жидкости изменялась от 340 до 125 мм.

На основании проведенных опытов установлено, что величина смещения платформы относительно фундамента (в приведенном эксперименте J пропорциональна силе, действующей на фундамент. Эта сила возрастает с увеличением частоты колебаний и скорости потока моющей жидкости относительно объекта ремонта. При определенной частоте колебаний платформы резко увеличивается ее амплитуда колебаний (относительно фундамента). Это происходит в тот момент, когда фаза колебательного движения платформы совпадает с фазой колебательного движения (раскачивания) жидкости. То есть, плат-

форма и жидкость колеблются с одинаковой частотой и с одинаковым направлением движения. Такой режим работы моочнсй мамины применять нежелательно, так как, с одной стороны, увеличивается динамическая нагрузка на фундамент, с другой стороны, снижается относительная' скорость движения мощей жидкости относительно объекта ремонта, что ведет к снижению скорости очистки.

При работе установки следует поддерживать такой режим колебательного движения платформы и мощей жидкости, при котором величина амплитуды колебательного движения платформы (величина ее перемещения относительно фундамента) минимальна. Такой режим обеспечивает более высокув скорость очистки при минимальном воздействии на фундамент.

Выводы:

1.Эксплуатацию моечной мамины целесообразно проводить в режиме, при котором очижаемое изделие (платформа) л моюцая жидкость движутся в противофазе.

¿.Целесоооразно ооъединить две моечные манины в одном корпусе ванны и применять такие режимы колебательного движения, при которых механизмы привода работали бы в противо-фазах.

4.Внедрение результатов исследований и их экономическая эффективность.

По результатам проведенных исследований разработана программа расчета основных конструктивных элементов моечных мажин в зависимости от конкретных размеров и массы объектов ремонта внедрены в производство моечные машины. Экономический эффект составил 5204 и 5187 руб. в год. в ценах 1990 года.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1.На основании проведенных исследований разработаны шесть принципиально новых устройств для погружной очистки объектов ремонта.

2.Обосновано снижение энергоемкости погружной очистки объктов ремонта. Потребление энергии механизмом привода составило 0,? кВт на тонну очищаемого изделия.

3,Определено соотношение основных констрцтивных элементов моечных маиин маятникового типа с диффузорнсй платформой и частоты колебаний платформы. Амплитуда колебаний 0,08...0,1 м; радиус яри-

вмзнв 0,¿5...0,3 частота колебаний платформы 0,38...0.45 Гц. средняя скорость потока мевщей жидкости относительно объекта ремонта составляет 1,3... 1,Ь м/с.

Увеличение скорости потока мовщей жидкости относительно очищаемого изделия вследствие волнового движения жидкости возрастает в ¿...4 раза по сравнению с отсутствием волнового движения жидкости

4.Составлена программа для определения размеров основных конструктивных элементов в зависимости от конкретных размеров и массы очищаемых объектов ремонта.

5.Разработана принципиально новая конструкция моечной мамины, которая, наряду с очисткой, выполняет функции технологического стенда по рассоединению составных частей трактора Т150К. В ней

т.пользовано воздействие на составные части обгекта ремонта ¿пакопаремеиных потоков моющей жидкости.

ь. УОоснована технология очистки объектов ремонта на качающейся платформе с движением помещенного на ней очищаемого объекта ремонта в противофазе к мопщей жидкости,

7.Обоснована целесообразность проектирования двухванных моечных машин в одном корпусе, причем обе платформы в ваннах движутся в противофазе.

8.На основе выполненых исследований изготовлены и внедрены в производство моечные маиины с диффузорной платформой маятникового типа. Время очистки 15...20 мин. Годовой экономический эффект для предприятия "Рлексинагросервис" составил сответственно 5204 и' 5187 pyti. в ценах 13S0 года.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы.

1. й.с. 1375358 С СIV Ш BG8B 3/10, 3/02. Установка для мойки изделий. В.П. Мороз, Ь.й. Чернов 23.02.88. Бил. N 7.

2. U.c. 1567300 СССР МКИ В08В 3/10, 3/02. Установка для мойки изделий из двух составных частей. В.П. Мороз, В,И. Чернов и Д.К. .Зайцев 30.05.МО. Бил. N ¿0.

3. ft.с. 1600862 СССР МНИ В08В 3/10, 3/02. Устройство для мойки изделий. В.11. Мороз, В.И. Чернов 23 .10.88. Ьвл. N39.

4. u.c. 1652004 СССР МНИ В08В 3/10, '3/02. Способ мойки изделий и устройство для его осуществления. В.П. Мороз, В,И. Чернов 30.05.91. Б«;л. N 20.

5.il.с. 1 б9731 1 СССР МНИ В08В 3/10, 3/02. Устройство для мойки изделий. В.11. Мороз, В.И. Чернов 15.12.91. Бил, N46.

6. Заявка 4889181/12 (117847) Устройство для мойки изделий. В,П. Мороз, В.И. Чернов; Положительное решение от 04,01,92.

7. Мороз В.П., Пчелкин В.П., Чернов В.И., Малахин В.И. Машина для очистки крупногабаритных объектов // Техника в сельском хозяйстве 1986- N10 с.50-51,

8. В.П.Мороз , В.И. Чернов " Моечная машина" // Техника в сельском хозяйстве 19Й7- N4 с.53-54.

У. Мороз В.П., Чернов В.И. Моечная машина /Техника в сельском хозяйстве l'J87 N4 с '33-54,

10. Мороз ВЛ1.. Чернов В.И. Моечная машина с диффузорной платформой маятникового типа //Зкспесс информация.-М ; illPulMiTJMHTO 1938 N5,

П. Установка для мойки изделий из двух составных частей // Ti-'З. докл. Всесоюзной научно-техническом совещании "Межопорационная очистка изделий ", г.Бровары 1989г.

12. Мороз В.П., Чернов В.И. "Установка для мойки коробок передач трактора" Межвузовский сборник научных трудов "Эксплуатация и ремонт с-х техники. Москва 1930 г. 3 стр.