Метод измерения в техникознании и его необходимость использования в снегоуборочном отвале на базе каталитического обогревателя

Содержание
Введение
1.Методы измерения в технических науках
2. Тория по методу измерения
3. Объект измерения в диссертаций
4. Эффективность конструкции
5. Заключение
Список использованной литературы

Для реализации тягового усилия Т мощность снегоочистителя, передвигающегося со скоростью vпл км /ч, должна быть;
где (пер — к. п. д. механизма привода ходовой части снегоочистителя.
Эффективность работы горелок инфракрасного излучения оценивают радиационным КПД, определяемым как отношение мощности излучения в окружающее пространство (в полном пространственном угле распределения излучения) к тепловой мощности горелки.
Во всех газовых инфракрасных источниках 40—60% энергии, выделяемой при сжигании газа, передается излучением. При работе в номинальном режиме газовые инфракрасные источники обеспечивают полное сгорание газа.
Произведем расчет, необходимого для размягчения ледяной корки, потока излучения.
Площадь поверхности охватываемой излучателем, установленным на отвал составляет 1,44 м2 (S).
Толщина ледяной корки составляет 3..8 мм (h), зададимся величиной 5 мм.
Таким образом объем льда составляет:
При плотности льда ( = 917 кг/м3 его вес составляет:
Необходимая теплота таяния составляет (Qт), тогда затраты энергии на таяние ледяной корки
Однако для разупрочнения ледяной корки, чтобы она стала достаточно рыхлой, достаточно иметь мощность теплового излучения на 30% меньше, так как плотность при этом критически падает.
Таким образом достаточной является величина потока теплового излучения 1,2 кДж/м2 с.
Проанализировать работу и конструкцию теплоизлучающих элементов с применением каталитических сеток, обладающих высокой интенсивностью инфракрасного излучения, которое при определенной временной выдержке способствует размягчению ледяной корки на автодороге.
Рисунок 2. Теплоизлучающий элемент.
1 - блок катализаторных сеток (4 шт.); 2 - корпус инфракрасного излучателя; 3 - гайка для фиксации блока сеток; 4 - электронагревательный элемент; 5 - патрубок подвода горючей смеси.
Для того чтобы возможно было применить теплоизлучающие элементы на автоотвале они должны обладать рядом конструктивных и технологических особенностей, таких как устойчивость к вибрациям и постоянство процесса горения.
Возможно применить два варианта теплоизлучающих сборок: с прямым ходом тепловых лучей через защитную решетку и индуцированным излучением плитки специального состава.
Каждый из теплоизлучающих элементов представляет из себя газовые камеры сгорания. Смесь газа и воздуха проходит через гидрозатвор и попадает в них, где в блоке из сеток происходит реакция окисления углеводородов, инициированная катализатором, нанесенным на поверхности сеток. Выделенное в результате тепло разогревает сетки, которые начинают генерировать инфракрасное излучение, которое хорошо теми поглощается поверхностями, куда оно направлено – ледяной коркой дорожного покрытия.
В разработанном нами устройстве газовая смесь образуется в газогенераторе пузырькового типа, где проходящие через толщу бензина пузырьки теплого воздуха испаряют его и доставляют к теплогенератору.
Предполагается также применение газовых баллонов с воздушными эжекторами на теплоизлучающих элементах.
Рисунок 3. Газогенератор инфракрасного излучателя
Применение теплоизлучающих элементов на отвале основано на исследовании качеств льда в зависимости от температуры окружающей среды.
Прочностные характеристики льда можно определять по формуле:
R = 0,8 k1 k2 R1,
где k1 - коэффициент, учитывающий структуру льда
k2 - коэффициент, учитывающий плотность льда и приложение нагрузки, принимаемый
R1 - прочностные характеристики льда в зависимости от солености и температуры, кПа,
Метод термического разрушения льда предполагает большие энергетические затраты, так как велик коэффициент теплоемкости при фазовом переходе воды из твердого состояния в жидкое (а тем более газообразное). Поэтому он применяется только на специальных участках, а именно при уборке взлетных полос на аэродромах методом обдува полотна высокотемпературной струей газов выходящих из газотурбинного двигателя.
Мы же исходим из предположения, что достаточно, если произойдет кратное снижение прочности льда. Что будет способствовать повышению качества очистки дорожного полотна от корки льда.
Для размягчения ледовой корки, необходимо сделать чтобы ее температура находилась в диапазоне -0,5…0 0С. Этого можно добиться при помощи инфракрасных излучателей, устанавливаемых на отвале снегоуборочной машины. Необходимая интенсивности теплового излучения 1,2 кДж/м2. При этом должен соблюдаться скоростной режим в пределах 25…30 км/ч.
В данном случае ширина полосы прогрева составляет 1500 мм, на дальности до 14 м.
При эксплуатации системы необходимо учесть емкость топливных баков (баллонов) для топлива используемого в инфракрасных излучателях и исходя из этого определить частоту заправок.
На отвале монтируется инфракрасный излучатель состоящий из 14 элементов, таким образом мощность каждого элемента составляет 2,2 кВт. Данной излучающей тепловой мощностью обладает поверхность площадью 1,15 м2 и имеющая температуру около 1000 0С.
Расчет ножа отвала на контактную прочность
Таблица 1
Параметры Расчетные формулы, указания по определению и числовые значения Коэффициент, учитывающий форму ножа, ZH Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий, Zε Нагрузочная сила FHt , H Коэффициент, учитывающий внешнюю   динамическую нагрузку, КA Поскольку в циклограмме учтены внешние нагрузки, КА = 1. Если в циклограмме не учтены внешние динамические нагрузки, то можно воспользоваться ориентировочными значениями КA, приведенными в приложении 4 ГОСТ 21354-87 для некоторых машин и механизмов Проверка на резонансную зону При выполнении условия   резонансная зона далеко и определение коэффициента КHu можно проводить по формуле  При невыполнении этих условий KHu находят по приложению 5 ГОСТ 21354-87 Динамическая добавка vH Предел контактной выносливости  σH lim 2, МПа   σH lim 2 = 17HHRCЭ + 200 = 17•50+200 =1050 Коэффициент нагрузки КH КH = КАКНυКHβ,КНа=1•1,08•1,14•1,02 = 1,26 Контактное напряжение σHO ,    при КH=1, МПа Расчетное контактное напряжение   σH , МПа Пределы контактной выносливости  σH lim , МПа Для цементованного ножа  σH lim1= 23 HHRC = 23 • 59 = 1300; Коэффициенты запаса прочности SH При отсутствии необходимых фактических статистических данных можно применить следующие минимальные коэффициенты запаса прочности:для зубчатых колес с однородной структурой материала  SH min = 1,1;  для ножа отвала с поверхностным упрочнением зубьев Базовые числа циклов напряжений, соответствующие пределу выносливости, NH lim По формуле:  NH lim= 30 H2,4HB ≤ 120•106,NH lim1= 30• 5902,4 = 134•106,  так как 134•106 > 120•106 ,   то NH lim1 = 120 • 106 .  NH lim2 = 30•4702,4 =77,6•106 Суммарное число циклов напряжений NK NK1= 60n1Lh= 60•1500•1000=90•106;NK2= NK1•(z1/z2)= 90•106•(32/64)=45•106 Коэффициент долговечности ZN По формуле:
не более 2,6 для однородной структуры материала и 1,8 для поверхностного упрочнения; Коэффициент, учитывающий окружную скорость, Zu   при H > 350HV Zu1 =Zu2=0,925u0,05 = 0,925•13,10,05 =1,05 Допускаемые контактные напряжения ножа отвала σHP1 , МПа Допускаемое контактное напряжение σHP , МПа при выполнении условия  σHP < 1,25 σHP min;  σHP = 0,45(1190+960)=968;  1,25 σHP2=1,25•960=1200.  В качестве σHP принимают меньшее из этих двух значений, т.е. σHP =968 Сопоставление расчетного и допускаемого напряжений σHP =784 < σHP =968.
Следовательно, обеспечена усталостная выносливость по контакту.
По результатам расчета мы видим, что прочность ножа отвала достаточна для длительного срока его работы.
5. Заключение
Нами спроектирован отвал снегоуборочной машины, предназначенный для очистки полотна дороги как от слоя снега, так и от ледяной корки, ухудшающей сцепление колес с поверхностью.
В конструкцию отвала внесены изменения, которые позволят эффективно производить очистку полотна дороги от снега и ледяной корки.
Было проведено исследование использованных ранее методов очистки полотна дороги. На основании которого произведен поиске и выбор новой технологий эффективного разрушения ледяной корки.
Проведена конструкторская работа в результате которой удалось разработать конструкцию навесного автомобильного отвала, способного эффективно разрушать и удалять ледяную корку образующуюся на полотне дороги.
Отвал при ширине ножа 2,5 метра позволяет производить эффективную очистку полотна дороги на скорости 25…30 км/ч, с использованием инфракрасного предварительного подогрева корки льда при помощи каталитических горелок с использованием жидкого топлива (Нефрас) в количестве 0,1 л/км.
Разработанный агрегат изготовлен на производственных мощностях автопарка и находится в опытной эксплуатации в автопарке.
В ходе сезонной эксплуатации мы получили заметный положительный экономический эффект, который доказывает необходимость применения разработанного нами устройства и предлагать его к внедрению в других автохозяйствах.
Рекомендуется в ходе эксплуатации отвала в течении зимнего сезона вести исследование его работы в различных условиях. По окончании сезона эксплуатации подвести итоги, в связи с которыми провести работы по устранению выявленных недостатков.
Список использованной литературы
1. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника / Песчанский И.С.-Л.: Морской транспорт.-1963.-345с.
2. Богородский В.В. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии / В.В.Богородский, В.П.Гаврилов. - Л.: Гидрометеоизд., 1981.- 584с. - ISBN 5-691-05785
3. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов / Феодосьев В.И.- М.: Наука, 1986.-512с.
4. Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова / Бутягин И.П.- Новосибирск : Наука, 1966.-153с. - ISBN 5-691-000985
5. Войтковский К. Ф. Зависимость механических свойств льда от его структуры / Войтковский К. Ф. - Л.: Транспечать,1972.-389с. - ISBN 5-691-78
6. Новицкий А.В. Основы информационной теории измерительных устройств.– Л.:Энергия, 1968.
7. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений.– Л.:Энергоатомиздат, 1985.
8. Основополагающие стандарты в области метрологии. – М.: Изд.-во стандартов,1986
28