Cамолет Ан-12

Освещение должно удовлетворять ряду требований:

- должно быть достаточным, чтобы глаза без напряжения могли различить рассматриваемые детали;

- постоянным во времени, для этого напряжение в сети не должно колебаться больше чем на 4%;

- равномерно распределённым по рабочим поверхностям, чтобы не было резкого светового контраста.

Поскольку проведение испытаний не требует точных зрительных работ (контрольных), то в помещении можно использовать только общее освещение, но оно должно быть локализованное (с учётом расположения рабочего места).

Опасные и вредные производственные факторы показаны в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Опасные и вредные производственные факторы

Опасный или вредный фактор	Воздействие фактора на организм	Мероприятия по устранению
		Существующие	Реализуемые в дипломном проекте
1	2	3	4
Применение промышленного тока напряжением 220В, частотой 50 Гц	Термическое, электролитическое воздействие, выражающееся в ожогах, разложении крови, непроизвольном сокращении мышц, в том числе сердца и легких.	Применение заземления, релейная защита или комбинация этих способов.	Заземление стенда.
Разряды статического электричества	Непроизвольное сокращение мышц, в том числе сердца и легких.	Заземление, установка нейтрализаторов	Заземление стенда.
Токсичная жидкость - керосин	Раздражение слизистой оболочки органов дыхания, кожи рук маслом.	Специальные приспособления и индивидуальные средства защиты	Вентиляция
Пожароопасность (температура вспышки паров горючей жидкости tвсп.= 650 С)	Ожоги, удушение продуктами сгорания.	Выполнение мер пожарной безопасности, инструктаж рабочих, установка средств сигнализации.	Выполнение мер пожарной безопасности, инструктаж рабочих, установка средств сигнализации.

Рекомендации по сборке стенда

Некоторые детали для каркаса стенда изготавливаются резанием из металлических профилей и листов. После изготовления в месте разреза получаются острые углы, которые могут явиться причиной травм у рабочих обслуживающих стенд. Поэтому на острых углах необходимо делать фаску напильником под углом 450.

Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды и уменьшение воздействия на окружающую среду заключается в выполнении следующих мер:

1) Утилизация отработанной жидкости. Жидкость, использовавшуюся при испытании насоса отправляют на хранение для последующих испытаний.

2) Ветошь, используемая при обслуживании и работе на стенде, собирается и складируется в специальные контейнеры, а затем специальными службами отвозится и перерабатывается.

3) Люминесцентные лампы дневного света, отработавшие свой ресурс, складируются и отвозятся на утилизацию.

Пожарная безопасность

Пожарная опасность - возможность возникновения или развития пожара, заключённая в каком-либо веществе, состоянии или процессе.

Вспышка - это быстрое сгорание горючей системы, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Воспламенение - это возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Температура вспышки - самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще не достаточна для устойчивого горения. При этом сгорает только паровая фаза, после чего пламя гаснет.

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях спец. испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение. При нагревании горючих жидкостей до определённой критической температуры возможно их самовоспламенение.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой при которой в условиях спец. испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Перед установкой насоса ЭЦН-14 фланцем на бак стенда, необходимо проверить наличие и целостность резиновой прокладки. После установки насоса при помощи ручки перевести бак в рабочее положение и проверить, нет ли подтекания или каплеобразования керосина на фланце крепления насоса. В случае если наблюдается подтекания или каплеобразования, необходимо перевернуть бак в исходное положение, а пятна керосина, образовавшиеся на полу, присыпать древесными опилками или песком, после чего определить причину утечки.

В помещении, в котором установлен стенд, имеется порошковый огнетушитель ОП-2, а также специальная ёмкость с древесными опилками и песком.

Вывод: Разработанные мероприятия обеспечивают безопасность жизнедеятельности, а также обеспечивают экологическую безопасность работы установки при проведении испытаний топливного насоса ЭЦН-14.



4. Технико-экономическое обоснование спроектированной установки для испытания электроцентробежного насоса ЭЦН-14 топливной системы самолёта Ан-12

Необходимо рассчитать экономический эффект использования стенда по испытанию насоса ЭЦН-14 и срок его окупаемости. Для этого необходимо рассчитать:

1. Затраты на изготовление установки. Они включают в себя затраты на:

- сборочные агрегаты и комплектующие изделия;

- материалы, используемые при изготовлении;

- работы по сборке и монтажу установки;

- затрачиваемую электроэнергию при изготовлении;

- заработную плату рабочих;

- цеховые расходы;

- затраты на проектирование установки.

2. Затраты на эксплуатацию изготовленной установки. Они включают в себя затраты на:

- заработную плату рабочих и ИТР, эксплуатирующих установку;

- начисления на заработную плату;

- цеховые расходы;

- амортизацию установки;

- затраты на расходные материалы необходимые для работы установки.

3. Эксплуатационные затраты до внедрения установки.

4. Ожидаемый экономический эффект и срок окупаемости спроектированной установки.

Затраты на изготовление установки

Себестоимость изготовления установки:

Сизг уст= М0 + Мки + Рэ + ЦР + ЗП + См + Мзр + Спр + ПР, (4.1)

где М0 - затраты на материалы;

Мки - затраты на комплектующие изделия;

Рэ - затраты электроэнергии на изготовление;

ЦР - цеховые расходы;

ЗП - заработная плата;

См - затраты на изготовление и монтаж агрегатов;

Мзр - начисления на заработную плату;

Cпр - затраты на проектирование установки;

ПР - прочие расходы.

Стоимость необходимых материалов и комплектующих изделий для изготовления установки представлены в таблице 5.1

Таблица 4.1 - Стоимость материалов и комплектующих для изготовления установки

№ п/п	Наименование	Стоимость единицы, руб	Кол-во	Общая стоимость, руб
1	2	3	4	5
1	Датчик вибрации BS-031	550	1	550
2	Датчик давления Метран-22-АС-1	1100	1	1100
3	Датчик расхода PROline Promag	1650	1	1650
4	Датчик температуры ТС 404Cv	480	1	480
5	Датчик уровня Nivocap CЕК-310	1220	1	1220
6	Кран электромагнитный КЭ22-2	695	1	695
7	Корпус РЭА Gainta Industries B011	150	1	150
8	Блок управления	550	1	550
9	Опора левая	1400	1	1400
10	Опора правая	1100	1	1100
11	Элементы гидросистемы			250
12	Ноутбук Lenovo	9000	1	9000
13	Труба стальная D=40 мм	105	8,6 м	903
14	Лакокрасочное покрытие	110	1,5 кг	165
15	Лист из АМГ-6 д=3 мм	790	2,8 мІ	2212
16	Крепёжные элементы			600
17	Преобразователь АКИП-9101	5100	1	5100
У	27125



Суммарные затраты на материалы и комплектующие изделия:

М = М0 + Мки = 27125руб.

Затраты электроэнергии на изготовление

При изготовлении установки выполняется некоторый объём сварочных работ.

, (4.2)

где lш - суммарная длина сварных швов.

Конструкция имеет каркас, фланцы крепления топливного насоса, датчиков к баку. lш = 8 м;

Q - средняя производительность работ, принимаем Q =80 м/ч;

Nсв - мощность сварочного аппарата , Nсв =6800 кВт;

Ц эл - стоимость электроэнергии, Ц эл =2,11 руб/кВт.

Для создания установки необходим сварщик, слесарь и токарь.

Затраты на заработную плату рабочим представлены в таблице 5.2.

Таблица 4.2 - Затраты на заработную плату рабочим

Специиальность	Разряд	Часовая тарифная ставка, руб./ ч	Тарифный коэффициент	Количество норма часов на изготовление	Коэффициент отчислений на социальное страхование	Процент премий	Сумма заработной платы
Сварщик	V	65	1,54	11	1,34	1,4	2087
Слесарь	III	58	1,35	32	1,34	1,4	6071
Токарь	III	58	1,35	3	1,34	1,4	1105

ЗП = ЗПсварщик + ЗП слесарь + ЗП токарь = 2087 + 6071 + 1105 = 9263 руб.

Затраты на изготовление узлов установки

Фланец крепления топливного насоса:

(4.3)

где Сч - часовая ставка рабочего;

Ктар - тарифный коэффициент;

Q - количество нормо-часов;

Квр - коэффициент вредности

N - мощность станка (фрезерный станок 6М13ГН1) 7,5 кВт;

Цэл - стоимость единицы электроэнергии 2,11 руб/кВт;

(4.4)

Затраты на монтаж узлов:

(4.5)

где n - количество рабочих занятых в монтажных работах.

Начисления на заработную плату:

(4.6)

Цеховые расходы составляют 250 % от заработной платы производственных рабочих:

(4.7)

Рассчитаем затраты на проектирование установки:

Спр = С + Зцех + Нр + Ам + Мо, (4.8)

где С - затраты на заработную плату, руб.;

Зцех - цеховые расходы, руб.;

Нр - накладные расходы для КБ, руб.;

Ам - амортизация оборудования, использованного в процессе проектирования;

Мо - затраты на вспомогательные материалы.

Затраты на заработную плату определяются по формуле:

С = 1,4·(Qкр·ЗП)/(До·Рч), (4.9)

где 1,45 - коэффициент премий;

Qкр - трудоемкость конструкторских работ, ч;

ЗП - заработная плата, руб.;

До - количество работающих;

Рч - количество рабочих часов в день.

С = 1,4·(160·50)/(1·8)=1450 руб.

Цеховые расходы определяются по формуле:

Зцех = Kцех·С = 2,8·1450 = 4060 руб. (4.10)

Подсчитаем накладные расходы для КБ:

Нр = Кнр·С, (4.11)

где Кнр - коэффициент накладных расходов КБ.

Нр = 0,6·1450 = 870 руб.

Вспомогательные материалы включают в себя бумагу для чертежей, чертежные принадлежности.

Мо = 1250 руб.

Амортизация оборудования используемого в процессе проектирования:

Ам= (0,22·Соб)·t/(Ф·n), (4.12)

где 0,22 - коэффициент амортизации;

Cоб - первоначальная стоимость оборудования, руб.;

Ф - полезный фонд времени, ч.;

n - коэффициент загрузки оборудования;

t- штучная норма выполнения операции.

Ам = (0,22·5000)·2/(45·0,7) = 70 руб.

Таким образом, затраты на проектирование установки составят:

Спр = 1450 + 4060 + 870 + 70 + 1250 = 7700 руб.

Прочие расходы:

(4.13)

Себестоимость с учётом капитальных вложений равна:

(4.14)

Срок службы установки составляет 10 лет. Следовательно, затраты на амортизацию будут составлять 20 % от себестоимости установки в год.

Затраты на эксплуатацию установки

Сэ = ЗП + Рэ + Ам + ЦР, (4.15)

где ЗП - зарплата работников;

Рэ - затраты на электроэнергию при эксплуатацию установки;

Ам - затраты на амортизацию;

ЦР - цеховые расходы;

Заработная плата работников:

(4.16)

где 1,4 - коэффициент, учитывающий размеры премии;

Сч - часовая тарифная ставка;

Q - количество нормо-часов;

N - количество рабочих задействованных при эксплуатации установки;

Затраты на электроэнергию:

(4.17)

где Q - количество нормо-часов;

N - мощность электродвигателя испытуемого насоса 415 Вт;

Цэл - стоимость единицы энергии 2,11 руб/кВт.

Цеховые расходы составляют 250 % от заработной платы производственных рабочих.

,

Эксплуатационные затраты до внедрения установки

(4.18)

где Зпр - зарплата техникам осуществляющим замену отказавшего насоса;

ЦР - цеховые расходы;

Спрост - затраты связанные с простоем самолета за один час,

Спрос=1000 руб;

n - количество часов простоя связанного с заменой одного насоса, n=5;

Сотпр - стоимость ремонта в сторонней организации, 3000 руб;

nнас - количество ремонтируемых насосов, nнас =15;

(4.19)

где Т - время выполнения операции, 5 ч;

С1 - часовая тарифная ставка рабочего , 70 руб/ч (данные предприятия);

q - коэффициент, учитывающий размер премий и дополнительной заработной платы. Принимаем q =1,4.

К - количество рабочих, К=4

Затраты на отчисления:

Единый социальный налог составляет 34 %

Цеховые расходы:

Экономический эффект от внедрения установки

Э = С1 - Сэкспл. уст. =218196-26436,6 = 191759,4 руб, (4.20)

Срок окупаемости: (4.21)

В результате проведенных расчетов можно сделать выводы:

Применение разработанной установки выразится в экономическом эффекте 191759,4 руб.

Срок окупаемости разработанной установки около 1 года, что подтверждает её высокую технологическую и экономическую эффективность.

5. Патентные исследования

Патентная информация является наиболее оперативным видом научно-технической информации. Она позволяет судить о существующем уровне и тенденциях развития науки и техники заданной области. Был проведён поиск патентной информации в подклассе «испытания центробежных насосов». Для дипломного проекта представляют интерес изобретения, представленные в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Запатентованные установки для испытания центробежных насосов

Название изобретения	Страна, классификация индекс	Заявитель, № заявки, дата заявки и публикации	Цель и формула технического решения
1	2	3	4
1. Стенд для снятия характеристик центробежного насоса	SU 1007732 МПК F04 B51	Научно-производственное объединение прикладной механики г. Железногорск Красноярского края 3.12.96 27.10.99	Стенд для испытания центробежных насосов содержит замкнутый гидравлический контур образованный питающим и напорным трубопроводами испытуемого насоса, между которыми установлен регулирующий дроссельный кран, и шунтирующий контур. Шунтирующий контур предназначен для повышения точности испытаний и состоит из струйного и приводного насосов. Вход приводного насоса подсоединён к напорному трубопроводу испытуемого насоса а выход - к активному соплу струйного. В
			шунтирующем контуре также установлен дроссельный кран.
2. Стенд для испытания центробежных топливных насосов	SU 899134 МПК F04C2	Салихов И. А. Зубаиров С.Г. Смирнов В.В. 24.03.92 2.11.94	Стенд для испытания топливных насосов, включающий взаимосвязанные между собой и смонтированные на основании станину с функциональными узлами - узел размещения насоса, узел подачи топлива, мерный блок со стаканами, расходную ёмкость. Мерный блок стенда снабжён приспособлением предварительного формирования измеряемого расхода топлива, которое выполнено в виде размещённых на каждом стакане трубопроводов и расположенного соосно стакана опорного поплавка, при этом верхний трубопровод - подающий, нижний - сливной.
3. Стенд для испытания насосов	RU 1007732 МПК F04D29	Цветков Н.И. 10.12.95 10.7.97	Стенд для испытания насосов, содержащий основной и мерный бак, состоящий из мерной камеры и измерительных каналов с установленными фотодатчиками, трубопроводы и гидравлическую аппаратуру управления, отличающийся тем, что фотодатчики
			установлены в измерительных каналах мерного бака и снабжены светопроводниками, в которых торцевые поверхности выполнены под углом к оси выходного патрубка, что позволяет проводить измерения с большей точностью.
4.Стенд для испытания центробежных насосов.	RU 1366456 МПК F02M65	Cавосин Г.П. Михайлов А.Д. 6.03.02 10.9.03	Установка для испытания центробежных насосов содержит расходомер, датчики давления установленные соответственно в линиях всасывания и в линиях нагнетания. Установка снабжена системой управления выполненной в виде запорных элементов, переключающим устройством для подключения испытываемого насоса к напорному участку напорно-сливой линии, а также средства для установки на стенде испытываемых насосов и контрольно-измерительную аппаратуру с аналоговыми датчиками.
5. Установка для испытания центробежных насосов	RU 1756511 МПК F01M09	Конаваленко С.А. 23.05.96 25.10.96	Установка для испытания центробежных насосов содержит манометры, расходомер с электронными датчиками, бака с наддувом.
			Всё управление - осуществляется с помощью электрических клапанов. Испытуемый насос подсоединяется к коллектору. Во время испытаний производится регулировка давления наддува в баке. Жидкость перекачивается в бак с помощью дополнительного насоса подкачки. Сливная линия сообщена с баком через дроссель.

Отличительной особенностью вышеперечисленных стендов является то, что в них используют точные электронные приборы, мерные блоки, расходные ёмкости и тем самым можно с большей точностью снять характеристики испытуемого насоса. К тому же имеется возможность снимать их при изменении внешних условий (например, в установке предложенной Конаваленко используется наддув бака, величина наддува регулируется в процессе испытаний).

Применённое оборудование и измерительные приборы в стендах значительно усложняет их конструкцию, но повышает точность измерений и дают возможность построить рабочие характеристики.

Отличительной особенностью спроектированного стенда является то, что он имеет простую конструкцию, состоит из стандартных элементов, также в отличие от вышеперечисленных установок насос непосредственно крепится к баку, а не к специальному коллектору.

Наиболее близкой разработкой является патент № RU 1366456.

6. Методы и средства испытания насосов

6.1 Классификация видов испытания

Классификация методов испытаний проводится в зависимости от показателей, факторов и явлений, которые определяют, контролируют или исследуют при испытаниях. В качестве примеров назовём несколько видов:

- энергетический - получение или контроль характеристик напорной, мощностной и КПД;

- кавитационный - получение или контроль характеристик или показателей кавитации, или исследование кавитацинных явлений;

- балансный - получение количественных значений мощности различного вида потерь энергии;

- получение полной напорной (и моментной) круговой характеристики;

- сравнительно ресурсный - выяснение, какой из испытуемых образцов более долговечен;

- тепловой - определение установившейся температуры элементов насоса;

- на температурную стойкость - определение предельно допустимой для насоса температуры перекачиваемой среды;

- на «угонную» угловую - определение максимальной угловой скорости обратного вращения при работе насоса в турбинном режиме, который имеет место в некоторых установках при выключении двигателя;

- на сохраняемость - определение защитных свойств консервирующих средств и назначенного срока хранения в заданных условиях.

6.2 Гидравлический метод испытания

Получение напорной и энергетической характеристик

Гидрвлические испытания включают получение и контроль напорной, энергетиской и кавитационной характеристик.

При стендовых испытаниях на каждом режиме должны измеряться и записываться:

- частота вращения (для электронасосов - частота и напряжение);

- расход;

- давление (разряжение) на входе (у насосов имеющих подводящий трубопровод);

- давление на выходе;

- крутящий момент или мощность на валу (для электронасосов - потребляемая электрическая мощность).

Кроме того должна измеряться температура жидкости.

Каждая характеристика должна быть получена в интервале расхода от нуля до расхода не менее чем на 10% большей максимальной рабочего интервала расхода, определённого технической документацией при давлении на входе, исключающем влияние кавитации на характеристику.

Для регулируемых характеристик должны быть получены не менее чем при пяти положениях регулировочных органов, в том числе при номинальном или оптимальном.

При снятии характеристик расхода, на которых производятся замеры, должно быть не менее 16, включая точку при нулевом расходе, причем расход в соседних точках должен отличаться друг от друга не более 8% номинального расхода. Режим должен устанавливаться затвором на отводящем трубопроводе.

Для обеспечения равномерного распределения точек по расходу режим следует устанавливать по показаниям расходомера. При ручном управлении стендом экспериментатор должен иметь перед собой «таблицу режимов» - значений показаний расходомера, которые нужно устанавливать для проведения очередного замера.

Снятие характеристик для центробежного насоса нужно начинать с нулевой подачи.

При контроле давления должно быть установлено, что при номинальной частоте вращения расход насоса в рабочем интервале подач не выходит за допустимые приёмосдаточные отклонения.

График контроля качества насоса по давлению представлен на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - График контроля качества насосов по давлению создаваемому насосом (все шкалы логарифмические)

При испытаниях должны измеряться и записываться те же величины, что и при снятии напорной характеристики.

Допускается ограничиваться измерением только частоты вращения (или напряжения электросети) и давления на выходе из насоа при выполнении следующих условий:

- испытания проводятся на стенде, в котором коэффициент гидравлического сопротивления подводящего трубопровода остаётся неизменным;

- режимы устанавливаются по показанию расходомера с точностью, определяемой точностью наблюдений;

- на стенде имеется график (рисунок 6.1), деления на осях которого соответствуют делениям приборов, предельно допустимое относительное отклонение показаний манометра на выходе соответствует относительному приёмосдаточному допуску на давление.

График легко построить в логарифмических координатах, решив уравнение совместной работы насоса и стенда относительно

(6.1)

(6.2)

Во время испытаний указатель расходомера с помощью затвора на отводящем трубопроводе ставят на заранее вычисленное значение, соответствующие минимальному, номинальному и максимальному расходам рабочего интервала подач с отклонением не более 5% и записывают показания всех приборов или значение давления при номинальном расходе, если обработка ведётся при помощи графика (рисунок 6.1).

Если давление выходит за пределы приёмо-сдаточного допуска, насос бракуется.

Опытное давление в зависимости от схемы испытательной установки должно рассчитываться по одной из формул:

для фланцевого насоса (рисунок 6.2)

(6.3)

для погружного насоса или насоса (рисунок 6.3)

(6.4)

где и - показания приборов давления, соединённых соответственно со входом и выходом, Па; знак «минус» в формуле (6.2) соответствует положительному избыточному давлению, знак «плюс» - разряжению;

- плотность перекачиваемой жидкости, кг/; если в следствии сжимаемости или нагрева жидкости в насосе плотность на входе отличается от плотности на выходе более чем на 0,5%, берётся средняя плотность;

и - внутренние диаметры трубопроводов в местах отбора давлений для измерения, м;

и - вертикальные отметки положения приборов, соединённых с входом и выходом, м; знак «плюс» в формуле (6.3) соответствует расположению манометра над свободной поверхностью (рисунок 6.3).

Рисунок 6.2 - Схема к определению давления фланцевого насоса



Рисунок 6.3 - Схема к определению давления погружного насоса

Давление создаваемое насосом должно быть приведено к номинальной частоте вращения (или энергопитания), а также к натуральной жидкости по формулам:

(6.5)

Коэффициент зависит от свойств натурной жидкости и определяется из справочника.

Расход жидкости насоса должен быть приведён к номинальной частоте вращения или номинальным параметрам энергопитания по одной из формул:

(6.6)

(6.7)

где - коэффициент, устанавливающий зависимость между частотой вращения (или циклов) гидравлической части насоса и параметрами энергопитания; для асинхронных двигателей.



(6.8)

где - номинальная частота сети;

- синхронная частота вращения электродвигателя, об/мин;

- номинальная (по паспорту) частота вращения электродвигателя, об/мин.

КПД для электронасоса должен определяться по формуле:

(6.9)

КПД должен быть приведён к номинальной частоте вращения (или энергопитания) и свойствам натурной жидкости по формулам:

(6.10)

(6.11)

где - коэффициент зависящий от свойств натурной жидкости и потерь мощности, не пропорциональных кубу частоты вращения.

Можно принять =1.2.

Получение кавитационной характеристики

Наиболее распространенный способ определения необходимого надкавитиционного давления и его зависимости от расхода основан на измерении гидравлических параметров насоса при различных значениях надкавитационного давления.

Получение кавитационной характеристики возможно тремя путями:

- конструктивными мерами обеспечить возможность регулирования давления на входе и испытать насос в целом;

- нагреть жидкость меняя давление её паров;

Частные кавитационные характеристики должны быть получены не менее чем при пяти положениях регулировочных органов, в том числе при номинальном. При каждом режиме должны измеряться те же величины, что и при получении напорной и энергетической характеристик, одноко крутящий момент (или мощность) на валу и электрическую мощность измерять не обязательно. Измерение последних целесообразно производить при испытаниях:

- насосов с пространственными лопатками, так как в них начало кавитации легче заменить по измерению мощности;

- имеющих целью установить где раньше начинается кавитация: на рабочем колесе или на языке спирали (выправляющем аппарате).

Снятие каждой кавитационной характеристики должно начинаться при давлении на входе, исключающем кавитацию, и заканчиваться при таком давлении, когда еще можно сохранить кинематическое подобие потока на входе в насос.

Число значений кавитационного запаса должно быть не менее 16, причём в области от начала кавитации до полного срыва не менее 8.

При испытаниях на герметичном стенде порядок действий при снятии частной кавитационной характеристики должен быть следующим:

- с помощью затвора на отводящем трубопроводе указатель расходомера выводят на заранее вычисленной значение, соответствующее выбранному расходу;

- давление в баке стенда с помощью вакуум-насоса понижают до тех пор, пока не будет замечено изменение показания расходомера;

- с помощью затвора на отводящем трубопроводе расход (при неизменной частоте вращения) или отношение поддерживается постоянными и на каждом режиме записываются показания приборов.

При испытаниях на негерметичном стенде разряжение на входе регулируется затвором на входе, а затвором на выходе поддерживается постоянство расхода. Во время испытаний необходимо контролировать уровень жидкости.

При контроле надкавитационного давления должно быть установлено, что при работе насоса на номинальном или заданном режиме при понижении давления на входе до величины, соответсвующей необходимому надкавитационному давлению, не происходит изменения давления или мощности насоса, а также не наблюдается каких-либо других отклонений от нормальной работы.

В случае насосов, позволяющих регулировать давление на входе, по показанию расходомера устанавливается и поддерживается заданный режим, а давление на входе понижается до величины, соответствующей необходимому надкавитационному давлению. При этом не должно наблюдаться не изменения параметров, ни отрицательных явлений, сопровождающих работу (треск, вибрация). Для регулируемых насосов необходимое надкавитационное давление проверяется при номинальном положении регулировочных органов.

Опытное надкавитационное давление должно определяться по формулам:

- для фланцевого насоса

(6.12)

- для погружного насоса

(6.13)

где - показание прибора для измерения давления, соединённого с входом в насос, Па; знак «плюс» в формуле соответствует избыточному давлению, знак «минус» - разряжению;

- атмосферное (барометричекое) давление во время испытаний, Па;

- давление упругости паров перекачиваемой жидкости, Па; в случае многокомпонентной жидкости, если нет дополнительных оговорок, за рекомендуется принимать давление 20%-ной упругости паров;

- вертикальная отметка положения прибора измерения давления над верхней точкой области кавитационных явлений, м;

- расстояние от свободной поверхности до верхней точки области кавитационных явлений, м.

Особенно сложен вопрос пересчёта кавитацинных показателей для случая многокомпонентых жидкостей, так как не всегда ясно, что принимать за давление упругости паров жидкости. Причина здесь заключается не только в свойствах самой жидкости, но и в конструктивном типе насоса.

В любом случае средняя упругость насыщенных паров не может быть принята для расчёта, а при принятии гамма-процентной упругости паров величина «гамма» для короткоканальных динамических насосов должна быть больше, чем для длинноканальных. Объясняется тем, что выделение при кавитации даже небольшого количества пара в длинноканальном насосе приводит к «запиранию» сечения проточной части. По этой причине приводимая в справочниках 80%-ная упругость паров многокомпонентных жидкостей для большинства насосов не может быть использована при определении и пересчёте надкавитационного давления.

Приведение надкавитационного напора производится по формуле:



(6.14)

(6.15)

Построение характеристик

Опытные характеристики (не только гидравлические) строятся по следующим правилам:

а) характеристики строятся по приведённым значениям параметров;

б) на опытных характеристиках должны быть отмеченные точки, причём рекомендуется опытную точку отмечать симметричной фигурой (овалом, крестиком, косым крестиком, прямоугольником, ромбом и т. д.), размер которой вдоль каждой из осей равен соответствующей предельной погрешности измерения;

в) непосредственно на характеристике нужно указывать марку и заводской номер испытанного насоса, кем, когда и где проведены испытания, жидкость, её температуру, частоту вращения или параметры энергопитания, параметры которые при испытаниях поддерживались или оставались постоянными (например, расход и атмосферное давление при снятии частной кавитационной характеристики), и параметры, к которым приведены результаты испытаний.

Правила построения характеристик, включаемых в техническую документацию, следующие:

а) на один график наносят опытные точки приведённых результатов испытаний всех опытных образцов, причём характеристик отдельных образцов не наносят;

б) по опытным точкам которые рассматриваются как «представители» одной генеральной совокупности, строят осредняющую характеристику;

в) опытные точки убирают с поля графика (счищают или при копировке не воспроизводят);

г) в пределах рабочего интервала подач наносят границы допустимых приёмо-сдаточных или браковочных отклонений.

Оформление характеристик полученных при испытаниях и включаемых в техническую документацию, показаны на рисунке 6.4

Представить результаты испытаний насоса в виде безразмерных характеристик можно, например, когда:

- один и тот же насос комплектуется двигателями различной частотой вращения или «мягкой» характеристикой;

- результаты испытаний должны быть сопоставлены с имеющимися в литературе;

Рисунок 6.4 - Оформление характеристик: а - полученные при испытаниях; б - включаемых в техническую документацию

- по параметрам насоса должна быть произведена оценка его качества.

6.3 Вибрационный метод испытаний

Вибрационные испытания могут проводиться с целью:

- установить, что вибрация не превышает санитарной или другой нормы, определяемой состоянием насоса;

- выявить и устранить конструктивные недостатки насосов, приводящие к повышенной виброактивности;

- проконтролировать качество изготовления и сборки насоса (уравновешенность, зазоры в опорах);

- определить границы применимости насоса по параметрам (расхода, надкавитационному давлению);

- выявить процессы, происходящие в насосе.

Виброчастотная характеристика и общий уровень вибрации снимаются на заданном режиме, чаще всего на номинальной или при максимальной виброактивности.

При снятии частной вибрационной характеристики измеряется общий уровень вибрации или уровень вибрации в интересующей октаве. Вибрационные характеристики строятся аналогично показанным на рисунках 6.5 и 6.6.

Рисунок 6.5 - Частные шумовые и вибрационные характеристики



Рисунок 6.6 - Частные шумовые и вибрационные характеристики

Анализируя спектрограмму вибрации (рисунки 6.5 и 6.6), можно составить достаточно полное представление о процессах, происходящих в насосе, поэтому вибрацию при испытаниях целесообразно измерять и анализировать всегда.

Контроль вибрации. При контрольных вибрационных испытаниях на заданном режиме измеряется уровень общий или в заданной октаве.

Установление нормы вибрации насоса. Норма вибрации насоса представляет собой предельно допустимое значение вибрации насоса на заданном режиме его работы. Нормироваться может как общий уровень вибрации, так и уровень вибрации в заданной: октавной полосе в точке с наибольшей вибрацией.; Нормы вибрации по результатам испытаний устанавливаются, исходя из результатов параметрических испытаний опытных или серийных насосов данной марки в количестве не менее трех.



6.4 Тепловой метод испытаний

При тепловых испытаниях должна определяться максимальная установившаяся температура элементов обкатанного насоса, перегрев которых может привести к отказу. Эти испытания обязательно должны проводиться с насосами, имеющими систему охлаждения.

Испытания должны проводиться на режиме, вызывающем наибольший нагрев в рабочем интервале подач. При этом через равные промежутки времени (от 0,5 до 5 мин) должна измеряться и записываться температура элемента.

Испытания должны продолжаться до тех пор, пока разность температур между замерами, сделанными через 5 мин, станет меньше 1 К. Допускается прекращение испытаний ранее, если результаты замеров тут же наносятся на графике (рисунок 6.7) и все опытные точки, в количестве не менее пяти, ложатся на одну прямую.

Установившаяся температура элементов насоса (туст) должна определяться, как показано на рисунке 6.7.

Рисунок 6.7 - Определение температуры элементов насоса



Контроль температуры элементов при испытаниях целесообразно производить у насосов, нагрев элементов которых происходит в результате потерь энергии, например, у герметичных электронасосов или самовсасывающих с постоянно вращающейся ступенью самовсасывания. Для этого после пуска холодного насоса через определённое время, измеряется температура элементов.

6.5 Оборудование для испытаний

Стенд показанный на рисунке 6.8, используется для параметрических и контрольных испытаний.

Равномерность потока перед насосом при наличии задвижки может обеспечиваться путем установки успокоителя или достаточно длинного участка трубопровода. При отсутствии задвижки на входе насос может устанавливаться как показано на, что, однако, приемлемо при небольшом объеме бака, поскольку при перемонтаже приходится сливать жидкость из бака.

При снятии частных кавитационных характеристик разрежение должно создаваться вакуум-насосом. При этом гидравлическое сопротивление стенда остается неизменным, и по показанию дифференциального манометра расходомера легко уловить начало кавитации.



Рисунок 6.8 - Герметичный стенд с баком для испытаний горизонтальных насосов с осевым входом: а - вариант с успокоителем; б - вариант с выравнивающим трубопроводом; в - вариант с непосредственным подводом воды из бака; / - испытуемый насос; 2 - балансирный двигатель; 3 - датчик тахометра; 4 - мановакуумметр (грубый); 5 - манометр (грубый); 6 - линия связи тахометра; 7 - тахометр; 8 - дистанционный термометр; 9 - дифма- нометр; 10 -манометр контроля давления в сужающем устройстве; 11 - манометр точных измерений; 12 - вакуумметр точных измерений; 13 - линия перепада давлений в сужающем устройстве; 14 - вентиль для выпуска воздуха; 15 - сужающее устройство; 16 - мановакуумметр; 17 - разбрызгиватель-деаэратор; 18 - бак; 19 - водомерное стекло; 20 - вакуумная магистраль бака; 21 - вакуумная магистраль успокоителя- сепаратора; 22 - затвор регулирования режима; 23 - воздушный кран продувки бака; 24 - магистраль заливки вакуумного насоса; 25 - сливная воронка; 26 - вакуумный насос; 27 - датчик термометра; 28 - задвижка с гидрозатвором; 24 - сепаратор-успокоитель; 30 - сосуд для заполнения магистрали вакуумметра при продувке; L - длина прямого участка перед сужающим устройством



Герметичный стенд с теплообменником (рисунок 6.9). В этом стенде бак заменен компактным теплообменником, отводящим тепло, которое выделяется при работе системы, а успокоитель должен иметь вверху воздушную подушку, чтобы выполнять роль сепаратора. Стенд может быть выполнен достаточно компактным. Его недостаток - малая тепловая инерция. Стенд целесообразно снабдить системой автоматического терморегулирования, управляющей теплообменником.

Работа с подобным стендом, проведенная в ВИГМе инженером Гридиным В. И., показала, что в верхней части трубопровода должен быть установлен воздухосборный расширительный бачок. Без него, несмотря на наличие успокоителя с воздушной подушкой, при снятии частных кавитационных характеристик не обеспечивается стабильность режимов.

самолет насос испытание

Рисунок 6.9 - Герметичный стенд с теплообменником: 1 - насос; 2 -воздушный бачок; 3 - теплообменник

Испытания серийных погружных насосов следует производить на стендах, выполненных по открытой схеме. Правда, такие стенды не дают возможность снять частные кавитационные характеристики.

На рисунке 6.10 показан стенд, который позволяет получить напорную и мощностную характеристики, а также проверить необходимый надкавитационный напор.

Рисунок 6.10 - Стенд для испытания погружных насосов: 1 - насос; 2 - уровнемер; 3 - бак-накопитель для изменения уровня жидкости

Стенд, имеет бак-накопитель для изменения уровня в основной емкости, в которой находится испытуемый насос. Изменение уровня здесь производится для проверки необходимого надкавитационного напора, а также определения минимально допустимой глубины погружения. Стенд удобен для испытаний погружных насосов с верхним расположением двигателя.

6.6 Средства измерения параметров

Измерение расхода жидкости

Расходомеры обтекания - это группа приборов, в которых под действием динамического давления обтекающего потока перемещается рабочий орган: поплавок, поршень, диск, крыло и т.д. Наиболее широко из этого класса приборов применяются ротаметры.

Расходомеры переменного уровня основаны на измерении положения свободной поверхности жидкости при ее истечении через отверстие (щель, канал и т. п.) под действием силы тяжести. Из этого класса расходомеров при испытаниях насосов могут применяться водосливы. Использование последних может быть рекомендовано при натурных испытаниях

Расходомеры с непрерывным движением рабочих органов бывают скоростного и объёмного типов. Жидкость, проходящая через них, под действием скоростного напора или благодаря объемному перемещению непрерывно двигает (вращает) рабочие органы расходомера. Их достоинство - большой диапазон измерения расходов, недостаток- сложность.

Из существующих электрических расходомеров для измерения подачи насосов могут найти применение расходомеры индукционные, в которых электропроводящая жидкость, перемещаясь в магнитном поле, наводит э. д. е., пропорциональную подаче.

Отечественный индукционный расходомер ИР-5 Таллинского завода измерительных приборов имеет пределы измерения 0,09- 70 л/с и класс точности 1,6. Прибор может работать с самописцем.

Измерение вибрации

Вибрацию измеряют на лапах или головках болтов, крепящих насос к амортизаторам, в направлении, перпендикулярном к опорной поверхности насоса. В случае проведения испытания насоса на жестком креплении замеры вибрации следует проводить на корпусах подшипников в плоскости, перпендикулярной к оси вращения насоса, по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

При вибрационных испытаниях, проводимых на месте эксплуатации, условия измерения вибрации должны быть указаны в технической документации.

Для измерения вибрации может быть использован один из следующих комплектов аппаратуры:

- комплект ИШВ-1, изготовитель - завод «Виброприбор» (г.- Таганрог);

- импульсный шумомер PSI-202 с октавным фильтром OF-lOl и OF-201, адаптером ZE-322 и вибродатчиком KD-14. Изготовитель-фирма RFT (ГДР).

- шумомер 2203 с набором октавных фильтров 1613, интегратором ZR-0020 и вибродатчиками 4343. Изготовитель - фирма Брюль и Къер (Дания).

Вибродатчики должны по возможности жестче крепиться к испытуемому насосу. Для этого иногда делается резьбовое гнездо, к которому привертывается датчик. Очень удобны датчики с магнитной головкой, требующие, однако, тщательной очистки металлической поверхности от краски и ржавчины. Допускается вибрационный датчик, укреплять на мастике или прижимать его к поверхности, покрытой слоем густого масла. Неправильная установка датчика приводит к искажению картины вибрации в первую очередь на высоких частотах.

Вывод: После проведения ремонта центробежных топливных насосов на авиаремонтных заводах для их испытания используют энергетический вид испытаний, который включает в себя гидравлический метод испытаний при котором снимаются напорная и энергетическая характеристики. А также пользуются вибрационным методом испытаний.

В спроектированной мною установке используются все выше перечисленные методы, используемые при испытании центробежных насосов, которые позволяют снять параметры:

- расход топлива, л/ч;

- рабочее давление, Па;

- напряжение сети, В;

- сила тока, А;

- вибрация насоса, мм/с;

- температура топлива, С.

На основании снятых во время испытания параметров строятся опытные характеристики и сравниваются с эталонными, после чего даётся заключение о состоянии насоса.

В разработанной мною установке процесс снятия и обработки параметров испытаний автоматизирован, в результате использования датчиков для снятия параметров и ЭВМ.

Заключение

В дипломном проекте на тему «Совершенствование технологического процесса ремонта топливной системы самолета Ан-12» был дан анализ особенностей конструкции и работы топливной системы, проведен качественный и количественный анализ надежности, в результате которого выявилось, что наиболее частым дефектом является отказ топливного насоса ЭЦН-14. Был произведен анализ указанной неисправности и даны рекомендации по повышению надежности насоса.

При проведении анализа технологичности было установлено, что топливная система соответствует требованиям РТ на 93%, что свидетельствует о том, что повышение технологичности топливной системы не представляется возможным.

Проведен анализ организационной структуры процесса ремонта самолета Ан-12, корректировка структуры процесса не требуется.

Разработан стенд для испытания топливных насосов ЭЦН-14 после ремонта, что позволяет оценить качество проведенного ремонта; разработана технология испытаний.

Проведено патентное исследование. Рассчитаны технико-экономические показатели эффективности внедрения спроектированного стенда, из которых видно, что стенд окупится через 1 год. Выполнен анализ безопасности жизнедеятельности при проведении работ по испытанию насосов.

В специальной теме дипломного проекта рассмотрены методы и средства испытания насосов.

Список использованных источников

1. Аринушкин, Л.С. Авиационные центробежные насосные агрегаты [Текст]/Л.С. Аринушкин, Р.Б. Абрамович, А.Ю. Полиновский, Л.Б. Лещинер, Е.А. Глозман. - М.: Машиностроение, 1967.-255 с.

2. Никитин, О.Ф. Надёжность, диагностика и эксплуатация гидропривода мобильных объектов [Текст]: учебное пособие/О.Ф. Никитин. - М.: МГТУ, 2007.-312 с.

3. Конев, А.Г. Правила выполнения схем авиационных гидропневмосистем [Текст]: методические указания/А.Г. Конев. - Самара: СГАУ, 1995.-24 с.

4. Макаровский, И.М. Совершенствование технологического процесса технического обслуживания, ремонта и испытаний авиационной техники [Текст]: методические указания по дипломному проектированию/И.М. Макаровский. - Самара: СГАУ, 2002.-20 с.

5. Макаровский, И.М. Техническое обслуживание и ремонт авиационной техники [Текст]: методические указания по курсовому проектированию/И.М. Макаровский. - Самара: СГАУ, 2004.-60 с.

6. Углов, Б.А. Анализ эксплуатационной технологичности самолёта [Текст]: методические указания/Б.А. Углов. - Куйбышев: КУАИ, 1974.-40 с.

7. Башта, Т.М. Объёмные насосы и гидравлические двигатели гидросистем [Текст]/Т.М. Башта. - М.: Машиностроение, 1974.-606 с.

8. Решетов, Д.Н. Детали машин [Текст]/Д.Н. Решетов. - М.: Машиностроение, 1989.-496 с.

9. Биргер, И.А. Расчет на прочность деталей машин [Текст]/ И.А Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б Иоселевич. - М.: Машиностроение, 1993.-640 с.

10. Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин [Текст]/П.Ф. Дунаев, О.П Леликов. - М.: Высш. школа, 1985.-416 с.

11. Игонин, Н.Н. Исследование причин появления неисправностей авиационной техники [Текст]/Н.Н Игонин, Г.А Новиков, И.Г. Старостин -Куйбышев: КуАИ, 1984.-30 с.

12. Колганов, И.М. Технологичность авиационных конструкций, пути повышения.Часть1 [Текст]: учебное пособие/И.М Колганов, П.В Дубравский, А.Н. Архипов. - Ульяновск: УлГТУ, 2003.-148с.

13. Кочуров, В.А Примеры расчета характеристик надежности авиационной техники [Текст]: метод. указания/В.А Кочуров, Г.А Новиков. - Самара: СГАУ, 2001.-40 с.

14. Феодосьев, В.И Сопротивление материалов [Текст]/В.И Феодосьев. - М.: Наука, 1972.-544 с.

15. Чинюнин, Ю.М. Технологические процессы технического обслуживания летательных аппаратов [Текст]/Ю.М. Чинюнин. - М.: Университетская книга, 2008.-466 с.

16. Марков, Г.В. Уплотнительные устройства [Текст]/Г.В. Марков. - М.: Машиностроение, 1973.-432 с.

17. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности [Текст]/ С.В. Белов. - М.: Высшая школа, 2005.-289 с.

18. Мазова, Т.Н. Расчёт экономической эффективности стенда [Текст]: методические указания/Т.Н. Мазова. - Самара: СГАУ, 2001.-188 с.

19. Александров, В.П. Справочник инженера [Текст]/В.П. Александров. - М.: Транспорт, 1973.-215 с.

20. СТО СГАУ 02068410 - 004 - 2007 Общие требования к учебным текстовым документам. - Введен 2007-10-09. Самара: СГАУ, 2007.-34 с.

Размещено на Allbest.ru