Конструктивная разработка устройства для учета расхода топлива грузовыми автомобилями

Перечень чертежей:

1. Схема действия устройства для учета расхода топлива грузовыми автомобилями (на формате А1) с обозначением позиций:

1 - корпус датчика

2- вал с крыльчаткой

3 - кольцевой постоянный магнит

4 - алюминиевая катушка

5 - реостат

6 - стрелка

7 - числовой индикатор

I - датчик

II - реостат

III - регистрирующее устройство

2. Общий вид устройства для учета расхода топлива грузовыми автомобилями (А1) приведен в двух проекциях с техническими характеристиками:

• Максимальная пропускная способность - 27 л/мин;
• Крутящий момент на валу крыльчатки - 1,86 Н*м

Технические требования:

• *Размеры для справок;
• Обеспечить герметичность соединений при 20 МПа

3. Чертеж штуцера (А3) с указанием технических требований:

• Общие допуски по ГОСТ 38093.1 (2) mH.

4. Деталь - крышка (А3) в двух проекциях с техническими требованиями: 4 фаски 25х45º, 4 отв. Ø14
5. Рабочий чертеж шестерни (А3) с указанием технических характеристик:

• Внешний окружной модуль – 1
• Число зубьев – 67
• Тип зуба – прямой
• Исходный контур – ГОСТ 13754-81
• Угол делительного конуса 45º
• Степень точности 7-С
• Средняя толщина зуба по постоянной хорде в измерительном сечении 1,548, -0,054, -0,114
• Высота до средней постоянной хорды зуба в измерительном сечении 0,989
• Допуск на биение зубчатого венца 0,036
• Предельное отклонение шага 0,14
• Гарантированный боковой зазор в передаче 0,062
• Относительные размеры суммарного пятна контакта в передаче:
• по высоте зуба – не менее 60%
• по длине зуба– не менее 55%
• Межосевой угол 90º
• Угол конуса впадин 4º32’56”
• Внешнее начальное конусное расстояние – 47,376
• Среднее начальное конусное расстояние – 42,376
• Средний делительный диаметр – 59,929
• Внешняя высота зуба – 2,2

6. Деталь – ось (на формате А3) с указанием габаритных размеров
7. Рабочий чертеж вала (А3)
8. Чертеж корпуса (А3) представлен в двух проекциях
9. Втулка (на формате А4) с техническими требованиями:

• 2 фаски 2х45º, 2 фаски 1х45º

10. Втулка распорная (А4)
11. Чертеж крыльчатки (А3) с указанием технических требований:

• Эпоксидный клей ГОСТ 2385-039-2004

12. Технологическая карта на установку устройства учета расхода топлива грузовыми автомобилями (А1):

• Установить автомобиль на пост ТО;
• Проверить комплектность прибора;
• Отсоединить заборный топливопровод между фильтром и ТНВД ключом 10х12, отверткой 7810-38;
• Установить датчик на топливопровод системы питания между фильтром и ТНВД;
• Установить указатель на приборной панели;
• Соединить датчик и указатель кабелями с электрооборудованием автомобиля, соблюдая полярность;
• Соединить прибор с электрооборудованием автомобиля, обеспечить изоляцию;
• Проверить работоспособность прибора тахометром автомобиля, перед пуском двигателя прокачать систему питания

Дополнительные материалы: приведена расчетно-пояснительная записка на 37 страницах, где выполнены:

• Обзор существующих конструкций систем измерения уровня и расхода топлива

Измерение фактического расхода топлива на ТС осуществляется с использованием расходомеров и уровнемеров, состоящих из двух основных модулей – первичного преобразователя (датчика) и модуля регистрации, обработки, хранения и передачи данных.

Виды расходомеров:

• Рабочим элементом расходомеров обтекания является тело (поплавок), на который воздействует поток измеряемого вещества, и величина перемещения тела служит мерой расхода. Эти расходомеры можно подразделить на: поплавково-пружинные, поплавково-архимедовые, расходомеры с электромагнитным уравновешиванием и шариковые с движением в криволинейной трубке.
• Основной элемент расходомера с поворотной лопастью - поворотная лопасть. По виду противодействующей силы расходомеры с поворотной лопастью подразделяются на расходомеры с грузовым и с пружинным уравновешиванием, а также на компенсационные с пневматическим или электрическим уравновешиванием.
• Тахометрическими называются расходомеры, имеющие подвижной, обычно вращающийся элемент, скорость движения которого пропорциональна объемному расходу. Они подразделяются на турбинные, шариковые, роторно-шаровые и камерные.
• Расходомеры и счетчики с тангенциальной турбинкой. В большинстве случаев тангенциальная турбинка применяется для измерения расхода жидкости в трубах небольшого диаметра от 15 до 50 мм.

Требования, предъявляемые к устройству, предназначенному для измерения малых расходов жидкостей:

1)      диапазон измерения 1…5 см3/с и выше;

2)      погрешность измерения менее 3 %;

3)      независимость результата измерения от перепада давления в трубопроводе;

4)      наименьшие потери давления потока в месте измерения;

5)      наименьшая зависимость от внешних условий;

6)      возможность измерения расхода агрессивных жидкостей, которыми являются автотракторные топлива;

7)      технологичность конструкции и простота эксплуатации

• Описание устройства и принципа его работы

Для разработки представлен прибор непрерывного учета с постоянной установкой на автомобиле, прямого действия, который относится к тахометрическим расходомерам обтекания. Устройство не содержит громоздких и сложных элементов и для его изготовления, не требуется приобретения дополнительного оборудования.

Приведена схема предлагаемого устройства для учета расхода топлива.

Устройство состоит из датчика, в котором происходит преобразование движущейся струи топлива в электромагнитное воздействие, реостата и механо-электрического преобразователя (регистрирующего устройства), в котором происходит обработка сигналов и выдача их на числовой индикатор.

Работа датчика происходит следующим образом: поступательно движущаяся струя топлива, пройдя суживающее устройство поступает в канал корпуса датчика, заставляя вращаться крыльчатку с валом. На валу закреплен кольцевой постоянный магнит. При вращении вала вращающееся электромагнитное поле поворачивает алюминиевую катушку и создает в ней вихревые потоки. Их магнитное поле, взаимодействуя с вращающимся электромагнитным полем, поворачивает катушку вместе со стрелкой на угол прямо-пропорциональный частоте вращения постоянного магнита. Стрелка выполняет функцию движка реостата, изменяя напряжение проходящего через него тока, который питает интегрирующий микродвигатель, изменяя тем самым частоту его вращения. Интегрирующий микродвигатель через понижающий редуктор, вращает привод механического катушечного счетчика, числовой индикатор которого осуществляет регистрацию количества проходящего через датчик-крыльчатку топлива, показывая его суммарный расход.

• Определение режима и скорости движения топлива в топливопроводе

Произведен расчет расходомера для автомобиля марки КАМАЗ с номинальным часовым расходом 16,6 кг/ч..20,0 л/ч. Для расчетов принимаем максимальную пропускную способность датчика расходомера 27 л/ч.

При ламинарном режиме движения жидкости в цилиндрической трубе скорости распределяются по живому сечению потока по параболическому закону, а наибольшая скорость наблюдается вдоль оси трубы.

• Расчет вала крыльчатки на прочность

Одной из самых тяжело-нагруженных и ответственных деталей является вал крыльчатки. Выбран вал круглого сечения. В процессе работы вал испытывает продольный изгиб и кручение.

Величина продольного изгиба незначительна и внутренние напряжения от изгиба не представляют опасности. Расчет проведен по кручению.

Результаты расчета:

Условие прочности вала выполняется.

• Расчет на прочность соединения вала с крыльчаткой

Лопасти и ступица вала крыльчатки крепятся между собой при помощи пайки. Данное соединение рассчитано по условию прочности на срез:

Полученное значение меньше допустимого, следовательно, условие прочности выполняется.

• Расчет подшипникового узла

Принят подшипник шариковый радиальный сверхлегкой серии 1000084 ГОСТ 3478-79 с параметрами:

• 5 мм – внутренний диаметр кольца;
• 14 мм – наружный диаметр;
• 3,5 – ширина подшипника;
• 420 Н – динамическая грузоподъемность;
• 190 Н – статическая грузоподъемность.

Долговечность удовлетворяет заданным требованиям.

• Расчёт на прочность болта крепления распорной втулки

Материал болта - Сталь ВП-25; Усилие, создаваемое прижимом 1500 Н.

Условие прочности по касательным и нормальным напряжениям выполняется.

• Правила эксплуатации устройства

1.      При работе с расходомером следует не прилагать чрезмерных усилий, исключить механические повреждения, удары.

2.      Расходомер устанавливается в разрыве трубопровода между топливоподкачивающим и насосом высокого давления, трубку дренажной системы подключают к питающей магистрали до расходомера.

3.      Соединение датчика и устройства производят посредством электрических кабелей. Запрещается производить замыкание проводов на «массу». Плюсовой провод кабеля питания подключают к бортовой сети.

4.      Регистрирующее устройство размещают на передней панели автомобиля.

5.      Установка прибора производится согласно технологической карте.

Внешний осмотр и проверку работоспособности устройства учета расхода топлива рекомендуется проводить не реже одного раза в год.

Установку устройства рекомендуется проводить в закрытом помещении (ПТО), предназначенном для технического обслуживания автомобилей.

Приведена таблица диагностики неисправностей устройства учета расхода топлива.

• Расчет экономической эффективности

Определены затраты на разработку устройства для контроля расхода топлива автомобилем и выполнен сравнительный анализ конструкций счетчика-расходомера топлива DFM 50СК с импульсным выходом и разработанного устройства учета расхода топлива.

Затраты на изготовление устройства составят 2782,7 рублей.

Годовой экономический эффект – 13195,1 рублей.

Срок окупаемости – 0,2 года или 2,5 месяца.

Спецификация – 4 лист

В программе: Компас 3Dv

Расчетно-пояснительная записка Word: 37 страниц

Количество чертежей: 12 штук