Рисунок 5.61 - Схема вентиляционной системы.
L1,L2,L3 – длина рукавов. L1 = 2 м, L2 = 2,5 м, L3 = 0,5 м.
Потери напора на прямых участках [18]:
Нпп = ωτ·li·pв·Vср2/dт, где (19)
ωτ – коэффициент, учитывающий сопротивление труб, ωτ=0,02,
Vср - средняя скорость воздуха на рассчитываемом участки воздушной сети (для прилегающих к вентилятору участков равен 8…12 м/сек),
li- длина участка трубы,
dt = 0,1 м – принимаемый диаметр трубы.
1 Участок.L=2 м, Нпп.= 0,02·2·1,23·122/2/0,1=35,42 Па.
Рассчитываем местные потери Нм (Па) напора в переходах, коленах и др.:
Нм = 0,5·ψм·Vcр2 ·rв (20)
ψм(900) = 1,1
Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па
2 Участок.L = 2,5 м, Нпп.= 0,02·2,5·1,23·122/2/0,1=44,28 Па.
Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па.
3 Участок. L = 0,5 м, Нпп.= 0,02·0,5·1,23·122/2/0,1= 8,85 Па.
Нм = 0,5·1,1·122·1,23 = 97,4 Па.
Определяем суммарные потери потока на линн:
ΣНуч = Нв = 35,42+97,4·3+44,28+8,85=558 Па.
Рассчитываем мощность электродвигателя для вентилятора:
Pqв = Нв·Wв/(3,6·106·ηв· ηn) (21)
Pqв = 558·294/(3,6·106·0,9·0,45) = 0,1 кВт.
По номограмме выбираем центральный вентилятор серии Ц4-70 [17]. Обороты вентилятора nв=830 об/мин.
6.6.3. Расчет освещения производственного участка.
Проверочный расчет естественного освещения участка. При расчете принимается боковое освещение (через окна в наружных стенах).
суммарная площадь световых проемов рассчитывается [17]:
ΣSб = Sn·lmin· ηо/(100·ro·kl), где (22)
Sn – площадь пола помещения,
lmin = 1,5 – нормируемое значение при боковом освещении,
ηо = 1,5 – световая характеристика окна,
kl = 1 - коэффициент учитывающий затемнение окна,
ro = 0,3 – общий коэффициент светопропускания оконного проема с учетом его загрязнения,
rl = 3 – коэффициент учитывающий влияние отражения света.
По формуле 22 находим:
ΣSб = 200·1,5·1,25/(100·0,3·3) = 42 м2.
Суммарная площадь световых проемов (окон) равна 50 м2. Следовательно, естественное освещение соответствует расчетным нормам.
6.6.4. Расчет искусственного освещения.
Предусматривается комбинированная система освещения. Рекомендуемая общая освещенность 300 ЛК. При расчете высоты подвеса светильника используется рисунок 2.
Рисунок 6.6.2 – Схема расчета высоты подвеса светильников.
Высота подвеса светильника [18]:
Нп = Н – (hc+hp), где (23)
Н = 8,4 м. – высота помещения,
hc = 1,2 м,
hp=1,2 м.
По формуле (23) находим:
Нп = 8,4-(1,2+1,2)=6 м.
Расстояние между центрами светильника «Универсаль» принимаем 3 м. При симметричном расположении светильников по вершинам квадрата их количество равно [18]:
nc=Sn/l2=220/9=25 шт.
Рисунок 6.6.3. - Тип светильника «Универсаль».
Рассчитываем световой поток Фл (мм), который должна излучать каждая лампа (при заданном количестве ламп) [18]:
Фл = К·Sn·Е/(nc· ηс · z), где (24)
К = 14 – коэффициент запаса,
ηс = 0,45 – коэффициент использования светового потока,
z= 0,65 – коэффициент не равномерности.
Определяем: Фл = 1,4·220·300/(25·0,45·0,65)=12600 Лм.
Подбираем лампы типа НГ мощностью 750 Вт.[18]
Суммарная мощность ламп равна 18,75 кВт.[18]
6.6.5. Расчет расхода воды.
Расход воды на бытовые и хозяйственные нужды определяем [11]:
Qбн = 25·p·Кр, где (25)
25 – расход воды на одного человека,
р = 10 чел –число рабочих.
Qбн = 25·10·20=5000=5м3.
При мойке коленчатых валов в моечной машине расходуется 0,08 м3/ч воды [11]. При УЗУ расход воды для охлаждения магнитострикционного преобразователя составляет не более 10 л/мин. Для приготовления эмульсии воды берут из расчета 4 л в смену на один металлорежущий станок, поэтому расход воды составит [11]:
Qвд = 4·Sт/8·1000, где (26)
Sт = 7 – принятое количество станков.
Qвд=4·7/8000=0,0035 м3/ч.
Месячный расход воды на производственные нужды [11]:
Qм = ΣQ·Фдо, где (27)
ΣQ – суммарный часовой расход воды.
Qм = (0,08+0,6+0,0035)·152 = 104 м3.
7. Конструкторская часть.
В процессе разработана установка (приспособление) для УЗУ коленчатых валов двигателя ЗИЛ-13О, которая монтируется на поперечных салазках [4] суппорта станка Общий вид показан на рис. 7.1.
Рисунок 7.1. Схема ультразвукового упрочнения.
1 обрабатываемая деталь;
2 рабочая часть инструмента;
3 концентратор (волновод);
4 ультразвуковой концентратор;
5 магнитострикционный преобразователь;
6 направляющий суппорт.
7.1. Схема процесса.
При обычном ультразвуковом упрочнении инструмент (рис 7.1.) под действием статической и значительной ударной силы, создаваемой колебательной системой, пластически деформирует поверхностный слой детали.[4]
Основные элементы акустического узла (головки) и их взаимосвязь:
Основным рабочим механизмом ультразвукового приспособления является его акустический узел, блок — схема которого показана на рис. 7.2.
Рисунок 7.2. Упрощенная схема акустического узла.
1 концентратор;
2 электромеханический преобразователь;
3 электрический генератор.
Основной функцией этого узла является приведение рабочего торца инструмента в колебательное движение. Необходимую для этого энергию он получает от электрического генератора 3. Эта энергия преобразуется в электромеханическом преобразователе 2 (рис 7.2) в энергию упругих колебаний, так что преобразователь или, как его часто называют, вибратор (излучатель) попеременно удлиняется и укорачивается. Однако амплитуда получаемых ультразвуковых колебаний обычно оказывается недостаточной для осуществления УЗУ, поэтому к торцу колеблющегося преобразователя присоединяется концентратор 1, представляющий собой акустический волновод, форма которого побирается таким образом, что бы на его выходном конце амплитуда колебаний увеличилась в нужной пропорции к амплитуде колебаний поверхностного преобразователя. Преобразователь и концентратор образуют колебательную систему, к выходному концу которой приложена акустическая нагрузка.
Итак, основным волновым каналом ультразвуковой энергии в акустическом узле является колебательная система: преобразователь - концентратор-нагрузка.
Отсюда следует, что главные требования предъявляемые к тому, чтобы получить в нем достаточно мощные ультразвуковые колебания и обеспечить беспрепятственное прохождение полезной акустической энергии от излучателя к нагрузке при минимальных попутных потерях энергии, неизбежных в реальных конструкциях. Чтобы на излучателе получить достаточно большую амплитуду колебаний, его делают резонансным, те. размер его в направлении распространения волны будет равным или, реже, кратным половине длины волны на выбранной частоте (см. рис. 7.3.). Иными словами, излучатель питают электрическим напряжением такой частоты, которая совпадает с собственной частотой механических колебаний излучателя в направлении распространения колебаний.
Концентратор тоже выполняют резонансным. При этом он становится как бы объёмным резонатором, настроенным на ту же частоту, что и излучатель, чем создаются оптимальные условия для отборов акустической энергии от излучателя (см. рис. 7.3.).
Рисунок 7.3.
Основные сведения об электромеханических преобразователях и концентраторах.
В подавляющем большинстве современных станков используют магнитострикционные преобразователи. К их неоспоримым преимуществам относятся высокая надежность и эффективность работы в диапазоне частот 15-30 кГц, и низкие напряжения питания, позволяющие сравнительно просто осуществлять охлаждение изделия. Эффект магнитострикции или, как иногда говорят, эффект Джоуля, заключается в способности материала под действием магнитного поля изменять свои геометрические размеры. Для снижения потерь реальные магнитострикционные преобразователи обычно набирают из пластин, чаще всего изготовленных из никеля. Распространенность преобразователей из никеля объясняется высокой прочностью материала и хорошими диэлектрическими свойствами оксидной пленки [9]. Пластины имеют обычно толщину 0,1-0,2 мм.
Обычно преобразователи выполняют призматическими двухсторонними, т.к. они наиболее просты в конструкции и наиболее пригодны к водяному охлаждению.
Смежные концентраторы крепятся к преобразователю резьбой при помощи резьбового хвостовика, резьбового отверстия и накидной гайки.
Концентраторы должны изготавливаться из металл с малыми акустическими потребностями и высокой усталостной прочностью [19]. Такими свойствами обладает монель.