Проектирование краскораспылителя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Качество поверхности после окрашивания не всегда зависит от профессионализма специалиста. В немалой степени на результат может повлиять и используемый инструмент. Правильный выбор оборудования позволяет заметно облегчить труд и допустить к проведению окрасочных работ специалиста более низкой квалификации. Но иногда ошибочно подобранный инструмент может серьёзно осложнить работу по окрашиванию поверхности.

Одним из самых популярных приспособлений, которые используются при покраске, является пневматический краскопульт. Его выбор сопряжен с определенными трудностями, которых можно избежать, если знать ряд важных моментов.

Эти приспособления отличаются между собой разными характеристиками, в том числе и методом распыления:

Традиционные. В основу их работы положен принцип использования высокого давления сжатого воздуха. Краскораспылители такого типа в состоянии обеспечить высокое качество работы и однородность покрытия. Но специалисты не рекомендуют применять их для окрашивания конструкций со сложной конфигурацией поверхности. Это обусловлено большим уровнем отходов при использовании такого краскопульта.

С низким давлением сжатого воздуха. У таких устройств он не превышает 0,7 атмосфер. Соответственно, использование таких краскораспылителей обеспечивает более низкий расход исходного материала. Но из-за низкого давления покрытие получается менее однородным. Вдобавок увеличивается время, необходимое для окрашивания, что негативным образом влияет на состояние компрессора.

Со средним давлением сжатого воздуха. Именно такие распылители рекомендуется выбирать большинству пользователей. Они отличаются небольшим расходом материала и обеспечивают очень хорошее качество покрытия.

Ключевыми параметрами краскораспылителя, которые следует учитывать при выборе, являются следующие:

Давление. Большинство компрессоров позволяют сжимать воздух до 6?8 бар. При таком показателе мотор автоматически включается и докачивает воздух. Но есть устройства, которые могут поддерживать рабочее давление на уровне 10 бар.

Производительность. Одна из главных характеристик, от которой зависит качество проводимых работ. Следует понимать, что на производительность инструмента никак не влияет объём сжатого воздуха, который прибор может выдавать за одну минуту рабочего времени. Определить производительность конкретной модели можно только на практике, создав для неё специальные условия. Поэтому у каждого устройства этот параметр будет отличаться.

Регулировка распыления. Эта функция может оказаться очень полезной, если вы собираетесь окрашивать потолок. С ее помощью можно изменять несколько действий, не делая перерывов во время работы:

· показатели воздуха на выходе;

· форма факела;

· ход иглы.



1. Обзор аналогов

Для механизированного окрашивания различных поверхностей при производстве санитарно-технических и отделочных работ широко применяются переносные и передвижные окрасочные агрегаты, работающие по принципу распыления водных и масляных красочных составов. В таких агрегатах красочный состав из резервуара силой сжатого воздуха или с помощью насоса подаются под давлением к специальному-распылительному устройству (соплу, форсунке), наносящему его тонким слоем на окрашиваемую поверхность. Различают окрасочные агрегаты воздушного (пневматического) распыления, предназначенные для нанесения на поверхности нитроэмалей, масляных и клеевых красок, и механического (безвоздушного) распыления, используемые для нанесения на поверхности лакокрасочных материалов, водно-меловых и известковых красочных составов.

Механическое безвоздушное (бес компрессорное) распыление под высоким давлением. Основным узлом агрегатов безвоз-душного распыления является насос высокого давления (до 30 МПа), подающий красочный состав к распыляющему устройству в виде сопла из твердого металлокерамического сплава с круглым или эллиптическим отверстием. Сопло с круглым отверстием обеспечивает получение факела в виде конуса с малым углом при вершине, с эллиптическим отверстием факела плоской формы. Дробление струи красочного состава, выходящей из сопла при резком перепаде давления со скоростью около 100 м/с, происходит в результате ее пульсации, нарастающей вдоль струи. Все агрегаты безвоздушного распыления выполнены и работают по единой принципиальной схеме и различаются между собой в основном конструктивным исполнением и. принципом действия насосов высокого давления, которые могут быть механическими, пневмогидравлическими, электрогидравличеекими мембранного и поршневого типов [5].

Рассмотрим устройство агрегата безвоздушного распыления с электрогидравлическим насосом мембранного типа (рис. 3.1).

Принцип действия насоса заключается в следующем. При вращении эксцентрика, укрепленного на валу электродвигателя, совершает возвратно-поступательное движение плунжер, который через буферную жидкость сообщает колебания мембране.

Рисунок 1.1. Безвоздушный окрасочный агрегат

Возврат плунжера и мембраны в исходное положение обеспечивается пружинами. Мембрана отделяет гидравлическую полость насоса от красконагнета-тельной. В процессе возвратно-поступательного движения мембраны осуществляется всасывание материала через всасывающий клапан по шлангу низкого давления с фильтром из расходной емкости и его нагнетание через нагнетательный клапан и фильтр по шлангу высокого давления к пистолету-распылителю. Частота колебаний мембраны постоянна и соответствует частоте вращения электродвигателя. Давление нагнетания изменяется бесступенчато от нуля до максимума с помощью регулятора давления, перепускающего часть масла из зоны расположения плунжера и мембраны в другую часть насоса. При перекрытом канале пистолета-краскораспылителя и работающем насосе красочный состав возвращается в расходную емкость через перепускной клапан по шлангу. Один насос может обслуживать несколько пистолетов-краскораспылителей. Агрегаты безвоздушного распыления выполняются переносными и передвижными - смонтированными на тележках с-пневмоколесным ходом. Они характеризуются расходом красочного состава от 3,3 до 14 л/мин, при давлении 120 кгс/см2 (12 МПа), потребляемой мощностью 1-2 кВт.

Для механического распыления маловязких водно-меловых и водно-известковых составов служат переносные краскопульты с ручным и механическим приводом (электрокраскопульты), работающие по принципу насосных камер сжатия. Ручные краскопульты применяются при малых объемах работ, электрокраскопульты-при больших. Электрокраскопульт - это насос центробежного, мембранного-, диафрагменного или плунжерного типа с приводом от электродвигателя, имеющий штуцера для присоединения всасывающего и напорного прорезиненных шлангов. Наибольшее распространение получили электрокраскопульты с диаф-рагменным насосом (рис. 1.2, а). Насос включает корпус, принципиальная схема; б - схема форсунки вращательного действия клапанную коробку с ресивером, резиновую диафрагму и кри-вошипно-шатунный механизм, состоящий из эксцентрикового вала и шатуна.

а - принципиальная схема; б - схема форсунки вращательного действия

Рисунок 1.2. Электрокраскопульт

Эксцентриковый вал, соединенный эластичной муфтой с фланцевым электродвигателем, сообщает возвратно - поступательное движение шатуну и прикрепленной к нему диафрагме. Диафрагма по периферии зажата между корпусом насоса клапанной коробкой. При ходе шатуна вниз диафрагма опускается и красочный состав засасывается из бачка через фильтр по всасывающему шлангу через открытый всасывающий клапан (нагнетательный клапан закрыт) в клапанную коробку. При обратном ходе шатуна диафрагма поднимается и выдавливает красочный состав через открытый нагнетательный клапан (всасывающий клапан закрыт) по напорному шлангу к распылительному устройству - удочке. Для сглаживания пульсации красочного состава служит ресивер. На конце удочки укреплена форсунка вращательного действия, распыляющая красочный состав под давлением 4-б кгс/см2 (0,4-0,6 МПа) в виде круглого факела. Различают форсунки вращательного действия с камерой и с вкладышем. В форсунках с камерой вращение красочного состава обеспечивается впуском его в цилиндрическую камеру из отверстия, расположенного по касательной к цилиндрической поверхности камеры (рис. 1.2 б). В форсунках с вкладышем вращение состава происходит при проходе его по винтовым канавкам, имеющимся во вкладыше. При работе форсунку держат на расстоянии около 1 м от окрашиваемой поверхности и перемещают вдоль этой поверхности плавными кругообразными движениями. Канал удочки перекрывается рычажным клапаном. При перекрытии удочки избыток красочного состава через перепускной клапан по сливному шлангу поступает обратно в бачок.

Электрокраскопульт подключается к сети переменного тока напряжением 220/380 В через штепсельное соединение.

Производительность отечественных электрокраскопультов при работе с удочкой составляет 200-260 м² окрашенной поверхности в час, дальность подачи по горизонтали до 10 м, по вертикали до 8 м, мощность электродвигателя 0,18 кВт, масса не более 19 кг.

В комплект передвижного окрасочного агрегата воздушного распыления (рис. 1.2) входят компрессор с ресивером, масловодоотделитель, переносной красконагнетательный бак с манометром, пневматический пистолет-краскораспылитель и набор материальных и воздушных гибких шлангов.

Красконагнетательный бак предназначен для перемешивания красочных составов и подачи их к пистолету-краскораспылителю под давлением сжатого воздуха. Бак представляет собой герметически закрытый цилиндрический сосуд, внутри которого установлены механическое или пневматическое перемешивающее устройство и фильтр для очистки красочного состава поступающего к пистолету-краскораспылителю. На крышке бака смонтированы краны для сжатого воздуха, предохранительный клапан, манометр и редуктор. Сжатый воздух подается, в бак от компрессора. Рабочее давление в баке 4 кгс/см2 (0,4 МПа).

Рисунок 1.3. Передвижной окрасочный агрегат воздушного распыления

Отечественная промышленность выпускает красконагнетательные баки вместимостью 20, 40 и 60 л [5].

Для окрашивания поверхностей служат пистолеты-краскораспылители, распыляющие красочный состав в виде конусообразного факела постоянной и изменяемой формы. Краскораспылители могут быть с подачей красочного состава из верхнего и нижнего наливных стаканов, от красконагнетательного бака и универсальные. Пистолет-краскораспылитель (рис. 1.4) состоит из алюминиевого корпуса, сменной распылительной головки, сопла, запорной иглы, материального и воздушного штуцеров, нажимного курка и рукоятки. Пистолет питается краской из красконагаетательного бака через резиновый шланг, присоединенный к материальному штуцеру или от съемного нижнего наливного бачка (при небольших объемах работ), удерживаемого на том же штуцере накидной гайкой. Для периодического наполнения бачка краской его снимают при помощи рычага и затвора.

Рисунок 1.4 Пневматический пистолет-краскораспылитель

Сжатый воздух в пистолет подается от компрессора по резиновому шлангу через штуцер и трубки в рукоятке. Для приведения пистолета в действие нажимают на курок, который, преодолевая сопротивление пружины, сдвигает вправо воздушный клапан механизма подачи воздуха и. запорную иглу. Наконечник иглы в нерабочем состоянии плотно прижат к коническому отверстию сопла. Сжатый воздух по каналам корпуса поступает в распылительную головку, а красочный состав по трубке - к центральному каналу и открытому отверстию сопла. Выходя через отверстия в распылительной головке, струя воздуха увлекает и дробит краску на мельчайшие частицы, нанося ее на окрашиваемую поверхность. В зависимости от скорости струи воздуха на выходе из головки распыленная краска образует узкий круглый или широкий плоский факел. Подача воздуха в головку регулируется о помощью регулятора давления. Наряду с распылительными головками с воздушным сжатием красочного факела (их называют также универсальными) широко применяются щелевые головки с механическим сжатием для получения только плоского факела. Такие головки используются при окраске больших поверхностей. Пистолеты-краскораспылители обычно снабжаются набором сменных универсальных и щелевых распылительных головок различных размеров, что позволяет изменять в широких пределах количества наносимой краски в зависимости от объема выполняемых работ. Отечественные краскораспылители имеют `производительность от 20 до 600 м² окрашиваемой поверхности в час при расходе краски от 0,1 до 1,8 л/мин и сжатого воздуха от 2,5 до 25 м³/ч.

Недостатком двух первых краскораспылительных установок является то, что они предназначены для больших объемов покрасочных работ. Последнюю краскораспылительную установку можно хорошо применять как для больших, так и для маленьких площадей покраски. Так как у нее есть краскораспылитель и красконагнетательный бак, которые хорошо и удобно подходят для покраски поверхностей большой площади, а для не больших поверхностей можно использовать краскораспылитель с бачком для краски. Но не достаток данной установки в том, что краскораспылители не взаимозаменяемы, поэтому предлагается разработать универсальный краскораспылитель, который можно использовать как с красконагнетательным баком, так и с бачком для краски.



2. Описание устройства

В переднюю часть корпуса запрессован краскопровод 15, связанный с нижним штуцером 14 и штуцером 20 верхнего красконаливного бачка 21. Краскопровод является основанием для закрепления деталей распылительной головки: воздушной головки 18 и материального сопла 17. Воздушная головка 15 имеет пять отверстий (одно центральное и по два на боковых отростках). Соосность воздушной головки и материального сопла достигается центровкой первой на конусной части распределителя воздуха 19. Распределитель воздуха разделяет внутреннюю полость воздушной головки на две части. Этим обеспечивается раздельная подача сжатого воздуха на распыление (в центральное отверстие головки) и на сжатие факела (в боковые отверстия). Расход воздуха, подаваемого на сжатие факела, регулируется дросселем-регулятором, представляющим собой игольчатый клапан 22, который в случае необходимости перекрывает канал для движения воздуха к боковым отверстиям головки.

Рисунок 2.1 Универсальный краскораспылитель



В задней части корпуса смонтирован воздушный клапан и узел регулировки расхода лакокрасочного материала, представляющий собой винт 4, который имеет упор, ограничивающий ход запорной иглы. Отверстие материального сопла закрывается запорной иглой 11. Задним концом игла через муфту 10 подвижно соединяется со штоком воздушного клапана 8. Через пружину 3 и шарик 5, запирающий отверстие в седле 2, шток передает усилие запорной игле, которая плотно закрывает отверстие материального сопла. Во избежание просачивания лакокрасочного материала и воздуха в зазоры при движении запорной иглы в корпусе предусмотрены сальниковые уплотнения 7 и 12. К воздушному клапану воздух подводится по каналу через рукоятку краскораспылителя и штуцер 6.

При использовании верхнего красконаливного стакана 21 лакокрасочный материал подается к краскораспылителю через штуцер 20, а при работе от красконагнетательного бака - через нижний штуцер 14. При этом один из штуцеров - верхний или нижний - соответственно заглушается.

2.2 Принцип работы краскораспылителя

Работа краскораспылителя осуществляется следующим образом. При нажатии на пусковой крючок 9 запорная игла 11 отводится с помощью муфты 10 штоком 8, который, преодолевая давление пружины 3, воздействует на шарик 5 и открывает отверстие в седле 2 для прохода воздуха в распределитель воздуха 19, и через отверстие головки 18 воздух выходит в атмосферу. С некоторым опозданием запорная игла 11 освобождает отверстие материального сопла 17 для прохода лакокрасочного материала из краскопровода 15, поэтому он подается в уже сформировавшийся воздушный поток. При снятии усилия с пускового крючка отверстия закрываются в обратном порядке; сначала прекращается подача краски, а затем воздуха. С помощью клапана 22 можно во время работы изменять форму и ширину факела, что позволяет, не прекращая работы, окрашивать изделия различной сложности.

краскораспылитель лакокрасочный технологический

2.3 Технологический процесс нанесения лакокрасочных покрытий

В зависимости от масштаба и вида производства окрасочные работы сосредоточены в одном или нескольких местах. Это вызвано необходимостью предохранить готовые детали от появления на них коррозионных разрушений при их перемещении и хранении. При такой организации производства окрасочные работы выполняют на участках (или в окрасочных отделениях).

Принятую технологию окрашивания отражают в маршрутных картах технологических процессов, которые разрабатываются для отдельных видов изделий. В картах указываются все стадии процесса окрашивания, применяемые материалы, нормы расхода этих материалов, режим сушки и некоторые другие показателей.

Выбор способа окрашивания зависит от ряда условий, например от требований, предъявляемых к покрытию (класс покрытия), от вида применяемых лакокрасочных материалов, конфигурации и размеров изделий, масштаба и вида производства. При окрашивании изделий могут применять несколько способов. В каждом конкретном случае вопрос выбора способа окрашивания решается возможностью производства и экономической целесообразностью.

Технологический процесс окрашивания складывается из следующих основных операций, подготовка поверхности, грунтования, шпатлевания, нанесения покрывных материалов (краски, эмали, лака) и сушки покрытий.

Подготовка поверхности детали к окраске производится с целью удаления различного рода загрязнений, влаги, коррозионных повреждений, старой краски и др. Примерно 90% трудозатрат приходится на подготовительные работы и только 10% - на окрашивание и сушку.

Подготовка поверхностей к окраске включает очистку деталей, обезжиривание, мойку и сушку. Очистка деталей от загрязнений производится механической обработкой (механическим инструментом, сухим абразивом, гидроабразивной очисткой и др.) или химическим способом (обезжириванием, одновременным обезжириванием и травлением, фосфатированием и др.). Загрязнения нежирового происхождения удаляются водой или щетками. Влажные поверхности протирают сухой ветошью.

В ремонтной практике применяют три способа удаления старой краски - это огневой, механический и химический.

При огневом способе старая краска выжигается с поверхности детали пламенем газовой горелки или паяльной лампы (для удаления старой краски с деталей кузова и оперения этот способ применять не рекомендуется), а при механическом- с помощью щеток с механическим приводом, дробью и т.д. Химический способ удаление старой краски - это наиболее эффективный как по качеству, так и по производительности способ. Старую краску чаще всего удаляют органическими смывками (СД, АФТ-1. АФТ-8, СП-6, СП-7, СПС-1) и щелочными растворами (растворы едкого натра (каустика) с концентрацией 8… 10 г./л, смеси каустика с кальцинированной содой и т.д.).

После удаления старой краски и продуктов коррозии проводят операции обезжиривания, травления, фосфатирования и пассивирования.

Детали из черных металлов, никеля, меди обезжиривают в щелочных растворах. Изделия из олова, свинца, алюминия, цинка, и их сплавов обезжиривают в растворах солей с меньшей свободной щелочностью (углекислый или фосфорный натрий, углекислый калий, жидкое стекло.

Травление - очистка металлических деталей от коррозии в растворах кислот, солей или щелочей. На практике операции травления и обезжиривания совмещают.

Фосфатирование - процесс химической обработки стальных деталей для получения на их поверхности слоя фосфорнокислых соединений не растворимого в воде. Этот слой увеличивает срок службы лакокрасочного покрытия, улучшает сцепление их с металлом и замедляет развитие коррозии в местах нарушения лакокрасочной плёнки. Детали кузова и кабины подлежат фосфатированию в обязательном порядке.

Пассивирование необходимо для повышения коррозионной стойкости лакокрасочного покрытия, нанесенного на фосфатную пленку. Ее проводят в ваннах, струйных камерах или нанесением раствора двухромовокислого калия или двухромовокислого натрия (3…5 г/л) волосяными щетками при температуре 70… 80 «С продолжительностью обработки 1…3 мин.

Перед нанесением лакокрасочного покрытия поверхность изделий должна быть сухой. Наличие влаги под пленкой краски исключает хорошую ее сцепляемость и вызывает коррозию металла Сушка обычно производится воздухом, нагретым до температуры 115. Л25°С, в течение 1…З.мин до удаления видимых следов влаги. Процесс окрашивания должен быть организован так, чтобы после подготовки поверхности она сразу же была загрунтована, так как при больших перерывах между окончанием подготовки и грунтованием, особенно черных металлов, поверхность окисляется и загрязняется.

Грунтование. Применение той или иной грунтовки определяется, основном видом защищаемого материала, условиями эксплуатации, а также маркой наносимых покрывных эмалей, красок и возможностью применения горячей сушки. Сцепление (адгезия) грунтовочного слоя с поверхностью определяется качеством ее подготовки.

Грунтовку нельзя наносить толстым слоем. Ее наносят равномерным слоем толщиной 12…20 мкм, а фосфатирующие грунтовки - толщиной 5…8 мкм. Нанесение грунтовок производят всеми описанными ранее способами.

Шпатлевание. На поверхностях деталей могут быть вмятины, небольшие углубления, раковины, несплошность в местах стыков, царапины и другие дефекты, которые заделывают нанесением на поверхность шпатлевки. Шпатлевка способствует значительному улучшению внешнего вида покрытий, но так как содержит большое количество наполнителей и пигментов, то ухудшает механические свойства, эластичность и вибростойкость покрытий.

Шпатлевание применяют в тех случаях, когда другими методами (подготовкой, грунтованием и др.) невозможно удалить дефекты поверхностей.

Выравнивание поверхностей производят несколькими тонкими слоями. Нанесение каждого последующего слоя выполняют только после полного высыхания предыдущего. Общая толщина быстросохнущих шпатлевок не должна быть более 0,5…0,6 мм. Эпоксидные шпатлевки, не содержащие растворителей, допускается наносить толщиной до 3 мм. При нанесении шпатлевки толстыми слоями высыхание ее протекает неравномерно, что приводит к растрескиванию шпатлевки и отслаиванию окрасочного слоя.

Шпатлевку наносят на предварительно загрунтованную и хорошо просушенную поверхность. Для улучшения сцепления с грунтовкой проводят обработку загрунтованной поверхности шлифовальной шкуркой с последующим удалением продуктов зачистки. Сначала проводят шпатлевание наиболее значительных углублений и неровностей, затем шпатлевку сушат и обрабатывают шкуркой, после чего производят шпатлевание всей поверхности.

Шпатлевку наносят на поверхность методом пневматического распыления механическим или ручным шпателем. Зашпатлеванную поверхность после высыхания шпатлевки тщательно шлифуют.

Шлифование. Для удаления с зашпатлеванной поверхности шероховатостей неровностей, а также соринок, частиц пыли и других дефектов производят шлифование. Для шлифования применяют различные абразивные материалы в порошкообразном виде или в виде абразивных шкурок и лент на бумажной и тканевой основе. Шлифовать можно только полностью высохшие слои покрытия. Используют шлифование «сухое» и «мокрое».

Нанесение внешних слоев покрытий. После нанесения грунтовки и шпатлевки (если она необходима) наносят внешние слои покрытия. Число слоев и выбор лакокрасочного материала определяются требованиями к внешнему виду условиями, в которых изделие будет эксплуатироваться.

Первый слой эмали по шпатлевке является «выявительным», его наносят более тонко, чем последующие. Выявительный слой служит для обнаружения дефектов на зашпатлеванной поверхности. Выявленные дефекты устраняют быстросохнущими шпатлевками. Высушенные зашпатлеванные участки обрабатывают шкуркой и удаляют продукты зачистки. После устранения дефектов наносят несколько тонких слоев эмали. Нанесение эмалей производят распылителем.

Для получения покрытий хорошего качества с красивым внешним видом в участке (отделении) должно быть чисто, просторно, много света; температура помещения должна поддерживаться в пределах 15…25°С при влажности не выше 75… 80% Вытяжная вентиляция должна обеспечивать отсос паров растворителей, препятствовать оседанию красочной пыли, которая сильно загрязняет поверхность и ухудшает внешний вид покрытия.

Каждый последующий слой эмали наносят на хорошо просушенный предыдущий слой и после устранения дефектов.

Последний слой покрытия полируют полировочной пастой для придания более красивого внешнего вида.

Полирование. Для придания всей окрашенной поверхности равномерного зеркального блеска производят полирование. Для этого используют специальные полировочные пасты (№291 и др.). Полирование проводят небольшими участками. Эту операцию можно осуществлять вручную (фланелевым тампоном) или с помощью механических приспособлений.

Сушка. После нанесения каждого слоя лакокрасочных материалов проводится сушка. Она может быть естественной и искусственной. Процессы естественной сушки ускоряют интенсивная солнечная радиация и достаточная скорость ветра. Чаще всего естественная сушка применяется для быстросохнущих лакокрасочных материалов. Основные способы искусственной сушки конвекционная, терморадиационная, комбинированная.

Конвекционная сушка. Она выполняется в сушильных камерах потоком горячего воздуха. Тепло идет от верхнего слоя лакокрасочного покрытия к металлу изделия, образуя верхнюю корку, которая препятствует удалению летучих компонентов, и тем самым замедляется процесс сушки. Температура сушки в зависимости от вида лакокрасочного покрытия колеблется в пределах 70… 140°С. Продолжительность сушки от 0,3…8 ч.

Терморадиационная сушка. Окрашенная деталь облучается инфракрасными лучами.

Комбинированная сушка (терморадиационно-конвекционная). Суть его состоит в том, что кроме облучения изделий инфракрасными лучами производится дополнительный нагрев горячим воздухом.

Контроль качества окраски изделий. Контроль осуществляют внешним осмотром, измерениями толщины нанесенного слоя пленки и адгезионных свойств подготовленной поверхности.

Толщина лакокрасочной пленки без нарушения её целостности определяется магнитным толщиномером ИТП-1, имеющим диапазон измерений 10…500 мкм. Действие прибора основано на измерении силы притяжения магнита к ферромагнитной подложке в зависимости от толщины немагнитной пленки.



3. Расчетная часть

3.1 Расчет основных характеристик краскораспылителя

Сущность способа пневматического распыления заключается в образовании аэрозоля путем дробления жидкого лакокрасочного материала струей сжатого газа (обычно воздуха). Образующийся аэрозоль движется в направлении газовой струи и при ударе о деталь коагулирует; капли сливаются, образуя на поверхности слой жидкого лака или краски. Для распыления лакокрасочного материала применяют форсунки с кольцевым газовым каналом м наружным смешением жидкости и газа. При малой скорости газового потока жидкость не дробится. Существует предельная критическая скорость истечения газа щкр, при которой происходит распыление и которую можно найти по формуле:

,

где К - постоянная, равная 1,4;

g - ускорение силы тяжести;

R - газовая постоянная;

Т - температура распыления.

Найдем массовый расход воздуха по формуле

,

где f - сечение форсунки;

p - давление воздуха.

Так же найдем объемный расход воздуха

,

где м - расходный коэффициент.

Производительность по расходу краски найдем по эмпирической формуле

где d - диаметр сопла.

Производительность при распылении рассчитаем по следующей формуле

,

где К - коэффициент перекрытия;

щ - скорость перемещения краскораспылителя относительно окрашиваемой поверхности;

S - ширина полосы.

=0,63

При пневмораспылении температура лакокрасочных материалов при выходе из сопла форсунки резко понижается. Это связано с адиабатическим расширением воздуха и испарением растворителей, на что затрачивается теплота. Температуру лакокрасочного материала при испарении в струе газа с критической скоростью найдем по формуле:

,

где Т1 - начальная температура;

К - адиабатическая постоянная.

3.2 Расчет стержня на сжатие и устойчивость

Расчет выполнен в соответствии с рекомендуемой методикой определения критической силы для центрально сжатого, с обоими заделанными концами стержня (рисунок 3.1) постоянного сечения по формуле Эйлера.

Рисунок 3.1 Стержень

где Е - модуль Юнга для углеродистой стали: Е - 2,0х105 МПа.

d - диаметр стержня, м.;

l - длинна стержня, м.;

Момент инерции для круглого сечения



Критическая сила для центрально сжатого с обоими заделанными концами стержнем будет равна:

Проверка прочности:

где F - площадь поперечного сечения стержня.

, м м².

Минимальный радиус инерции:

Предельная гибкость:

,



Где - коэффициент Пуассона

Критическое сжимающее напряжение для :

где a и b - экспериментально определяемые коэффициенты, зависящие от свойств материала. Для стали a=310 МПа; b=1,14 МПа.

Условие устойчивости

Для сжатых стержней кроме условия прочности должно быть удовлетворено так же условие устойчивости:

где - допускаемое напряжение при расчетах на устойчивость.

Допускаемое напряжение на устойчивость определяют по формуле:

- коэффициент запаса устойчивости, учитывающий свойства материала, условия работы и погрешность в расчетах .

Условие запаса прочности на сжатие и устойчивость выполняется.



3.3 Проверочный расчет стержня на прочность при изгибе

Проверочный расчет несущей стойки (рисунок 3.2) выполнен в соответствии с рекомендуемой методикой определения условия прочности по нормальным напряжениям при изгибе.

Рисунок 3.2. Схема нагружения стержня, эпюра изгибающих моментов Ми и поперечных сил Q

Проводим сечение слева от силы на расстоянии z1 от левого конца стойки (сечение I-I). Изгибающий момент в этом сечении определяется как сумма моментов внешних сил, расположенных слева от сечения. Из-за отсутствия этих сил Mnz1= 0.

Изгибающий момент Mnz2, НЧм в сечении II-II на участке АВ определяется:

если

Если 

Вычислим теперь поперечную силу в сечении I-I

Для сечения II-II получаем Qz2 = Р = 1176 Н.

Знак «+» вводят потому, что внешняя сила направлена сверху вниз. Проверяем балку по максимальным нормальным напряжениям уmax МПа, по формуле:

где:

Мn max - максимальный пригибающий момент, НЧм;

Wx - момент инерции сечения, м3;

[у] = 160, МПа.

Условие прочности выполнено.

3.4 Расчет пружины

Расчет пружины выполнен в соответствии с рекомендуемой методикой расчета пружин сжатия.

Пружина сжатия, максимальное усилие одной пружины углеродистую пружинную проволоку II класса (ГОСТ 9389-75) предполагаемый диаметр проволоки 1,1…3 мм, временное сопротивление [у]=1650…2450 МПа,

Допустимые напряжения кручения:

[ф]=0,4 []=0,400=800

Предельная нагрузка:

Назначаем индекс пружины с=4. Поправочный коэффициент:

Диаметр проволоки будет равен:

 мм

По ГОСТ 9389-75 диаметр проволоки будет равен d=1.6 мм.



4. Требования безопасности при работе с краскораспылителем

Требования безопасности перед началом работы.

1. Перед работой осмотреть окрасочную камеру, аппаратуру, распылители, шланги, масловлагоотделителя и убедиться, что они исправны.

а) убедиться в исправности инструмента;

б) проверить наличие и исправность манометра, клейма о проверке манометра;

2. Пневматические окрасочные аппараты и шланги должны быть проверены и испытаны давлением привышающем в 1,5 раза рабочее, с составлением акта или с записью в журнале работ. Не разрешается приступать к работе при отсутствие записи об испытании.

3. Проверить крепление шлангов. Места соединения шлангов со штуцерами должны быть закреплены хомутиками с натяжными болтами. Применение для этой цели проволоки не разрешается.

4. Перед присоединением к инструменту продуть шланг сжатым воздухом, предварительно присоединив его к сети, струю воздуха направить вверх, выше человеческого роста.

Требования безопасности во время работы.

1. Красконагнетательные бачки, масловлагоотделители следует устанавливать вне камеры.

2. Окраску пневматическим распылением производить в камерах, оборудованных механической вентиляцией, обеспечивающей полное удаление красочного тумана.

Производить окраску при неисправной вентиляции запрещается.

3. При работе необходимо периодически следить за показаниями манометра, повышать давление в красконагнетательном бачке выше рабочего запрещается.

4. Работа в зоне красочного аэрозоля разрешается только при защите органов дыхания применением шланговых противогазов или респираторов с принудительной подачей чистого воздуха под маску.

5. Во время работы краскораспылителя следует избегать излишнего разбрызгивания краски и чрезмерного ее распыления.

6. При работе с пневматическом распылителем (пульвелизатором) следует помнить, что:

а) присоединять пневматический распылитель необходимо только к предназначен-ному для этой дели воздухоподводящему трубопроводу, имеющему давление сжатого воздуха, соответствующее указанному в техническом паспорте пневматического распылителителя;

б) разводки и подводки к пневматическому распылителю должны осуществляться гибкими рукавами (шлангами) имеющими соответствующую маркировку (например, рукава Г-10-01 б, где Г - шланг для газов, первое число - рабочее давление, соответствующее в данном случае 10 кгс/см2, второе - внутренний диаметр шланга, равный в данном случае 16 мм.).

Места присоединения воздушных шлангов к ниппелям не должны пропускать воздух.

Крепление шлангов должно производиться только стандартными стяжками хомутиками. Крепить места соединений шлангов проволокой и устранять утечку воздуха путем забивки клиньев под хомутик запрещается.

Длина шланга, к которому непосредственно присоединяется инструмент, не должна превышать 10 метров на воздухоподводящем трубопроводе или гибком шланге на расстоянии не более 3 метров от рабочего места должно быть расположено запорное устройство или устройство для дистанционного управления запорным краном;

7. При пользовании пневматическом распылителем шланг должен по возможности подвешиваться, непосредственнное соприкосновение шланга с металлическими, масляными горячими и имеющими острые режущие кромки и заусеницы поверхностями и предметами, стальными канатами, электропроводами. а также кислородными и ацетиленовыми шлангами газорезчиков не допускается, при обнаружении каких либо неисправностей в пневмопроводке (в местах соединения пропускания сжатого воздуха, разрыва шлангов), работа должны быть немедленно прекращена.

8. При прекращении подачи сжатого воздуха, во время работы с пневматическим распылителем или перерыва в работе, пневматический распылитель должен отключаться от питающей магистрали или компрессора.

9. Очищать окрасочное оборудование следует инструментом из цветного металла, не дающего искр (алюминий, медь, латунь). Рукоятки окрасочного инструмента очищают по окончании работ влажным способом.

10. Окрасочные камеры очищают от осевшей краски по мере ее накопления, но не реже одного раза в неделю при работающей вентиляции. Воздуховоды вентиляционных систем постов окраски распылением очищают не реже одного раза в 2 месяца.

11. Лицам, пользующимся пневматическим распылителем запрещается;

- передавать инструмент хотя бы на непродолжительное время, другим работникам;

- применять шланги с дефектами, разбирать пневматический распылитель и производить самим какой либо ремонт (как самого пневматического распылителя, так и подводящих шлангов, вентилей штуцерных соединений и т.п.);

12. При подключения шлангов к инструменту и воздухоподводяшему трубопроводу и соединения шлангов между собой работникам запрещается держаться за шланг со сжатым воздухом, менять рабочий инструмент при наличии в шланге сжатого воздуха.

13. Лица, пользующиеся пневматическими распылителями должны строго соблюдать установленные для этих работников специальный режим труда и отдыха и выполнять лечебно-профилактические процедуры.

Требования безопасности в аварийных ситуациях.

1. При замеченных неисправностях применяемого инструмента и оборудования или создания аварийной обстановки при выполнении работ рабочий обязан:

- прекратить работу;

- предупредить работающих об опасности;

- поставить немедленно в известность мастера (руководителя работ) и способствовать устранению аварийной ситуации, а также ее расследованию в целях разработки противоаварийных мероприятий;

- производить устранение самых неотложных неисправностей со строгим соблюдением требований безопасности, изложенных в инструкции по охране труда.

2. При несчастных случаях с людьми рабочий обязан оказать доврачебную помощь пострадавшим, немедленно поставить в известность мастера (руководителя работ) и сохранить обстановку, при которой произошел несчастный случай.

Требования безопасности по окончании работы.

1. По окончании работы рабочий обязан:

а) выключить компрессор, убедиться в полной его остановке и приступить к уборке рабочего места;

б) краскораспылители и шланги к ним в конце смены очистить и промыть с соблюдением мер предосторожности от остатков лакокрасочных материалов и сдать в кладовую;

в) выключить вентиляцию и местное освещение;

г) сообщить мастеру (руководителю работ) обо всех неисправностях, замеченных во время работы,

д) снять в гардеробной спецодежду, убрать ее в шкаф закрытого типа. Если одежда требует стирки, то необходимо сдать ее в кладовую участка;

з) вымыть руки с мылом.



5. Экономическая эффективность проектируемого оборудования

Экономическое обоснование проектируемой конструкции производится по системе показателей, приведенной далее.

Стоимость материала для изготовления корпусных деталей:

С_м = Q_к·С_км = 15·180 = 2700 руб.

где Q_к - масса материала (по чертежам), израсходованного на изготовление корпусных деталей, рам, каркасов, кг;

С_км - средняя стоимость 1 кг материала для изготовления корпусных деталей, руб./кг.

Размер капитальных вложений будет равен:

К = С_кон + З_м = 13395,77 + 669,78 = 14065,55 руб.

где З_м - затраты на установку и монтаж,

З_м = 0,05·С_кон = 0,05·13395,77= 669,78 руб.

Рассмотрим технико-экономические показатели конструкции.

Трудоемкость операции на покраску одного элемента автомобиля составляет Т_ро = 0,78 чел. ч, в проектном варианте 0,2 чел. ч.

Производительность труда:

при существующем варианте:

П_то = 1 / Т_ро = 1 / 0,78 = 1,28 шт./чел.-ч

при проектном варианте:

П_т1 = 1 / Т_р1 = 1 / 0,2 = 5 шт./чел.-ч



Рост производительности труда равен:

П_тр = П_т1 / П_то = 5 / 1,28 = 3,9 раза.

Экономия в затратах труда

Э_з = (Т_ро - Т_р1)·N = (0,78 - 0,2)·1000 = 580 чел.-ч.

При этом экономия расходов на заработную плату составит:

С_э = С_пр + С_д + С_соц = 78660 + 7866 + 25957,8 = 112483,8 руб.

С_пр = t·C_u K_t = 180·190·2,3 = 78660 руб.

С_д = 0,10·С_пр = 0,1·78660 = 7866 руб.

С_соц = 0,30 (С_пр + С_д) = 0,30·(78660 + 7866) = 25957,8 руб.

Годовая экономия:

Э = С_э = 112483,8 руб.

Срок окупаемости капитальных вложений:



Заключение

В курсовом проекте произведен расчет краскораспылителя.

Проектирование объекта включало в себя: подбор аналогов, обоснование и расчет выбора установки.

В разделе охраны труда и экологических мероприятий рассмотрели мероприятия охраны труда при работе с краскораспылителем. Для повышения эффективности работ и успешной деятельности в будущем были предложены рабочие чертежи краскораспылителя, описан принцип работы, представлены основные его характеристики.

По результатам расчета ТЭП эффективность от проектировании краскопульта составила 1,25 лет.

По результатам расчетов можно считать, что данные мероприятия являются эффективными в плане улучшения производственной деятельности АТП и уменьшения производственных затрат.



Список литературы

1. Новиков А.М. Проектирование и эксплуатация технологического оборудования: методическое указание по курсовому проектированию. - Чебоксары, ЧГСХА, 2014.

2. Луковников А.В., Шкрабак В.С. Охрана труда /. - М.: Агропромиздат, 1988.

3. Техническая эксплуатация автомобилей/ под ред. Г.В. Крамаренко. - М.: Транспорт, 1983.

4. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей/ под. ред. В.М. Власова. - М.: Издательский центр «Академия», 2006.

5. ФИПС - ФГБУ Федеральный институт промышленной собственности. Информационные ресурсы. - URL: http://www1.fips.ru/. Дата обращения 05.04.2015.

6. Гарокомплект. Оборудование для автосервиса и гаражное оборудование. - URL: http://www.garo.ru. Дата обращения: 05.04.2015.

7. Группа компаний ГАРО. Оборудование для автосервиса и техосмотра. - URL: http: //www.novgaro.ru. Дата обращения: 05.04.2015.

8. Шец С.П., Осипов И.А. Проектирование и эксплуатация технологического оборудования для технического сервиса автомобилей в условиях АТП Брянск БГТУ. 2004 г.

9. Карпович С.К. Основы проектирования ремонтно-технологического оборудования. Учебно-методическое пособие. - Минск, БГАТУ, 2008.

Размещено на Allbest.ru