Устройство для измерения расхода жидкого топлива ДВС транспортных средств

 

На основе таблицы 2 построим диаграмму с областями, отображающую тенденцию изменения  динамики изобретательской деятельности за рассматриваемый период (рисунок 1).

 

 

 

 

 

 

Рис.1  Диаграмма  изменения изобретательской деятельности

 

В данной курсовой работе оценку технического уровня будем осуществлять по двум-трем показателям назначения (длительность рабочего цикла, потребляемая мощность, производительность).

Необходимо  также рассчитать и проанализировать основные производственно-технологические  показатели по коэффициентам:

• блочности;
• применяемости;
• повторяемости;
• насыщенности;
• унификации группы изделий.

 

 

 

 

 

 

 

4. Разработка функционально-физической схемы технического предложения

Проанализировав патенты на предыдущие конструкции  устройств для измерения расхода  топлива  было принято конструктивное решение модернизировать установку (патент №1638551) и использовав при его изготовлении детали из легированной стали и алюминия, а шланги выбираем резиновые со штуцерами, что позволяет установке быть более прочной и лёгкой.

Поршневой расходомер обтекания, выбранный в  качестве прототипа можно представить  в виде функциональной схемы, имеющей  вид, представленной на рисунке 2.

Рис.2 Функциональная схема поршневого расходомера

Для более  точного измерения и удобности  предлагаю оснастить данную конструкцию  потенциометрической дорожкой, при  помощи которой, можно регистрировать угол поворота указателя измерительного  устройства. Регистрация показаний  выполняется по схеме приведенной на рисунке 3

Рисунок 3 Принципиальная схема подключения

 

1-вольтметр

2-патенциомметричесская  дорожка

3-скользящий  контакт

4-подстроечный  резистор

5-аккумуляторная  батарея

  Это  позволит производить измерения  на разных режимах работы двигателя,  производить измерения находясь в автомобиле, а резистор дополнительный изображенный на схеме, даст возможность применять прибор на разных типах двигателей.

Показания вольтметра коллибруются, затем торируются( указывается еденицы измерения, цена деления и значение делений). Потенциомметричесскую дорожку рассчитываем согласно напряжения АКБ и длинны рабочего сектора прибора.

 

 

 

 

 

5. Описание технического предложения

Данное  устройство разработано и сконструировано  таким образом, чтобы оптимально упростить и облегчить его  использование.

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода жидкости или газа при воздействии ускорений и вибраций. Целью изобретения является повышение стабильности и точности измерения расхода в условиях вибраций. Вращением кольца устанавливают ноль шкалы 15 против метки, нанесенной на поверхности поршня 6 или держателя . Поток среды входит через патрубок 13 в канавку 2 и отжимает поршень 5 до тех пор, пока перепад давления на щели 4 не уравновесится силой действия пружины 10. При этом поток прошедший через открывшийся участок щели 4 попадает в канавку 3 и по ней в выходной патрубок 14. Расходомер может работать в любом пространственном положении благодаря тому, что вес поршня 6 и держателя 7 уравновешивается противовесом 9. Это также способствует уменьшению влияния ускорений и вибраций, испытываемых ротаметром, на точность его показаний. Трение поршня о стенки канала отсутствует, а трение оси 8 в опорах 11 ничтожно мало. Благодаря всему этому стабильность и точность показаний расходомера в условиях ускорений и вибраций повышается. Кроме того, имеется возможность дистанционной передачи показаний наряду с наличием местного отсчета и возможности регулирования диапазона измерений путем изменения ширины щели 4.

Цель изобретения- повышение стабильности и точности измерения расхода в условиях наклонов , ускорений и вибраций.

Отличается тем, что с целью  повышения стабильности и точности измерения расхода в условиях искажений и вибраций, корпус снабжен  прозрачной плоской крышкой, в котором  выполнены каналы в виде соосных незамкнутых кольцевых проточек, в одной из которых установлен поршень на держателе с противовесом, расположенном на поворотной оси с возвратной пружиной, а поворотная ось держателя совпадает с осью кольцевых проточек. При этом кольцевая проточка, в которой расположен поршень, соединена с входным, а другая с выходным патрубками, причем щелевое отверстие между каналами выполнено в виде зазора между прозрачной полоской, крышкой и корпусом.

 

6. Расчёты, подтверждающие работоспособность  и надёжность конструкции

Задачи,  решаемые с помощью  уравнения расхода 

Решение уравнения расхода выполняют  с целью выбора параметров СИ,  геометрических  характеристик СУ  и ИТ, проверки условий применения расходомера, а также расчета расхода и количества среды.  

Основные  задачи, решаемые с помощью уравнения  расхода:

- определение   расхода среды по заданным  характеристикам ИТ, СУ и параметрам среды;

- расчет  диаметра отверстия СУ по  перепаду  давления на СУ,  характеристикам   среды и ИТ, параметрам потока;

- расчет  перепада давления  на СУ по  заданным   характеристикам ИТ,  СУ и параметрам потока;

- расчет  внутреннего диаметра ИТ и числа ИТ  по заданной допускаемой скорости среды или по заданным значениям верхней границы диапазона измерений перепада давления на СУ и относительного диаметра отверстия СУ.

 

Используем уравнение Бернулли определения скоростей и расходов жидкостей:

 

Для двух точек, расположенных на одной  и той же линии тока в разных сечениях потока идеальной несжимаемой  жидкости, это уравнение записывают в одной из следующих форм:

 

 

 

При движении реальной, обладающей определенной вязкостью, жидкости имеет место  неравномерное распределение скорости частиц в поперечном сечении потока. Для учета неравномерности распределения  скоростей в уравнение Бернулли вводят коэффициент кинетической энергии a, который равен отношению действительной кинетической энергии весового секундного расхода потока к его средней кинетической энергии, вычисленной по средней скорости в данном сечении.

Величину коэффициента a обычно определяют опытным путем (для установившегося слабо деформированного потока , а для развитого ламинарного движения ).

Вследствие наличия гидравлических сопротивлений при движении реальной жидкости, часть энергии потока расходуется  на их преодоление. Поэтому в последующем (во втором) сечении энергия потока меньше, чем в начальном на величину , равную некоторой доли энергии, необратимо превращенной в тепловую. Учитывая вышеизложенное, получим для любых двух рассматриваемых сечений потока уравнение Бернулли для реальной несжимаемой жидкости

 

Диаметр поршня (внутренний диаметр цилиндра) рассчитывают без потерь трения и противодавления  по выражению:

                                                 (6.1)

;

Усилие, без учета трения и противодавления жидкости, характеризуемого гидравлическим сопротивлением в сливной гидролинии, определяется из соотношения:

 

                                                       (6.2)

 -усилие, развиваемое цилиндром без потерь на трение.

 

где р – давление рабочей жидкости;

- эффективная площадь поршня со стороны нагнетания;

Для более  полного определения силы с учетом трения и противодавления следует  исходить из уравнения равновесия поршня.

 

                                                    (6.3)

м²    - рабочая площадь поршня;

Рабочая площадь поршня для цилиндра одностороннего действия является площадь сечение штока. Данные цилиндры просто в изготовлении, поскольку обработке подлежат лишь поверхность d буксы под шток и отпадает необходимость в обработке зеркала внутренней поверхности цилиндра.

 

Объем цилиндра:               

;                                                      (6.4)

м³ ;

где Н – ход поршня в см.

 

Механический к. п. д. определяется по формуле

;                                          (6.7)

;

Сила трения Р_т зависит от типа уплотнений, температуры рабочей жидкости и давления. В зависимости от этих факторов меняется в пределах от 0,85 до 0,95. Для практических расчетов принимается равным 0,9.

;                                              (6.8)

 - усилие, развиваемое цилиндром.

Для уменьшения потерь давления во входных  и выходных каналах 
гидроцилиндров диаметры проходных отверстий выбираются из условия, 
что скорость потока рабочей жидкости не должна превышать 6 м/с.

Однако для демпфирования ударов поршня о крышки (донышки) корпуса применяют специальные способы дросселирования   этих   отверстий,   которые обеспечивают торможение поршня в конце хода и уменьшают ударные нагрузки.  

 

 

 

 

 

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы было проведено ознакомление с методикой анализа новизны и эффективности создаваемых технических предположений, которая включила в себя следующие разделы:

• регламент исследований по научно-технической литературе и фондам патентной информации;
• обработка результатов исследований;
• назначение, описание выбранных для анализа аналогов;
• обоснование прототипа;
• рекомендации по усовершенствованию прототипа.

 

В итоге  была решена инженерная задача по совершенствованию маслозаправочной установки, что дало возможность закрепить общетеоретические и практические навыки поиска новых технических решений. Инженерный анализ предполагал выработку конкретных рекомендаций и предположений по применению, изменению или отклонению рассматриваемых вариантов, а так же обоснование. Процесс инженерного анализа состоял из ряда последовательных проектно-конструкторских и исследовательских операций, проведенных в следующем порядке:

• определение работоспособности отобранных вариантов технических решений;
• определение физических принципов действия;
• оценивание достоинства и недостатков и определение доминирующих факторов, т.е. факторов, в наибольшей степени влияющих на функционирование оборудования;
• определение характера нагружения, надёжности, технологичности изготовления.

Литература

1. Авторские свидетельства.
2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества Ленинград 1989г.
3. Пашин А.Д., Сай А.С. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по курсу “Основы расчета, проектирования и эксплуатации технологического оборудования” для студентов специальности 15.05 – “Автомобили и автомобильное хозяйство”. – Мн.: БГПА, 1992. – 35 с.
4. Монахов В.И. Измерение расхода и количества жидкости газа и пара. Москва 1962 год.