Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Иванов, А. Н. Развитие конструкций снегоочистительных машин обзор

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

11.08 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 85 6 7 8 > Следующая >>>

слоем поролона толщиной 40 мм. Установлено двойное остек ление.

Ниже приведена техническая характеристика этого сне гоочистителя:

Б азовое	ш а с с и ................................................................................................		З И Л - 130
М одель	Г Т Д ..........................................................................................................		А И -20
П роизводительность, га/ч:
при	удалении	с н е г а ...............................................................................	54
при	удалении	гололеда ........................................................................	1
Р а сх о д	воздуха ,	к г / с е к ...............................................................................	18


Температура		газов		за турбиной, °С,			460
П олное	давление		газов за		турбиной, кгс/см2 .	. .	1,55
Скорость	истечения			газа	из соплового насадка,	м/сек,	. 390— 400
Р абочая	скорость,			машины, м/сек.................................................		3— 60
К оэфф ициент		э ж с к ц и и .....................................................................................					0,2
М асса (су х а я ), г			.......................................................................................				6,3
О бслуж иваю щ ий			п е р с о н а л ...........................................................................				1

СИ ЛОВЫ Е А ГРЕГА ТЫ ГАЗОСТРУЙНЫХ СНЕГООЧИСТИТЕЛЕЙ

В	качестве генераторов рабочего	тела — струи газоЕ-
для	газоструйных снегоочистителей — используются		вентиля
торы и газотурбинные двигатели.		перемещения	газооб
Вентиляторы предназначены для

разных тел при полном давлении не более 1,15 кгс/см2. Они широко используются в вентиляционных установках, на пневмотранспорте, в технологических агрегатах и в виде' отдельных узлов некоторых машин.

По принципу действия и устройству вентиляторы делят ся на центробежные и осевые. В центробежном вентиляторе поток газа, поступающий во вращающееся рабочее колесо, изменяет направление движения с осевого на радиальное.

Восевом вентиляторе направление потока не изменяется.

Центробежный вентилятор (рис. 17) состоит из следую

щих основных элементов: рабочего колеса, кожуха, коллек тора.

Приводом промышленных центробежных вентиляторов слу жит электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания. ГОСТ 5976—55 предусматривает семь конструктивных схем соединения вентилятора с приводом.

В зависимости от создаваемого давления центробежные вентиляторы условно делятся на: вентиляторы низкого дав ления — с разностью полных давлений до 0,01 кгс/см2, вен

тиляторы среднего давления	— с разностью	полных	давле
ний от 0,01 до 0,03 кгс/см2,	вентиляторы	высокого	давле

ния — с разностью полных давлений от 0,03 до 0,15 кгс/см2. Почти все аэродинамические особенности центробежных вентиляторов обусловливаются углом наклона лопаток ра бочего колеса. По наклону лопаток относительно направле-

ния вращения рабочие колеса вентиляторов делятся на три типа: с лопаткамк, загнутыми вперед (в сторону вращения), ■с радиальными лопатками и лопатками, загнутыми назад.

Вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед, развивают высокое давление, но обладают низким к. п. д. (не превыша ет 0,67).

Рис. 17. Конструктивная схема центробежного вен тилятора:

/ —рабочее колесо; 2	— кожух;
3 — коллектор

Вентиляторы с радиальными лопатками развивают мень шее давление, однако они обладают сравнительно высоким к. п. д. (0,7—0,76).

Центробежные вентиляторы третьего типа развивают сравнительно низкое давление, но высокоэкономичны, пол ный к. п. д. составляет 0,8—0,9 и выше.

Т е х н и ч е с к а я х а р а к т е р и с т и к а ц е н т р о б е ж н ы х в е н т и л я т о р о в
М о д е л ь ...................................		В Ц О -1 ,0 В Ц О -0 ,6 В В Д -1 1 В Д -2 0 В М -75 В М -50
П роизводительность,		12
кг [сек...................................		12	7 ,2	15	4 ,8	2 ,9	1 8 ,3
П олное	давление, кгс/см2	1 ,0 4 3	1 ,0 6	1 ,0 6	1 ,0 6 2 3	1 ,1 2 9	1 ,1 0
Д иам етр	рабочего кол е	1000		1to o
са, м м ..............................		1000	600	1to o	2000	1716	1600
П отребляем ая м ощ ность,
кет	...................................	80	50	55	181	334	223
Габаритны е размеры , мм			1270	2255	964	2147	2060
д л и н а ..............................		2940	1270	2255	964	2147	2060
ш и р и н а ........................		2880	1450	1342	2033	1679	1470
в ы с о т а .........................		2400	1500	1606	2015	2670	2500
М асса ,	к г ..............................	1770	608	1070	4195	3100	2700

Осевой вентилятор (рис. 18) состоит из следующих ос новных элементов: рабочего колеса, кожуха, коллектора, обтекателя (кока), направляющих аппаратов, спрямляющего аппарата.

Приводом промышленных осевых вентиляторов служит электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания.

Конструкция осевого вентилятора предопределяется его аэродинамической схемой, которая в зависимости от числа ступеней состоит из нескольких рабочих колес, направляю щих и спрямляющих аппаратов.

Рис.	18. К онструктивная схем а о сев о
	го вентилятора:
1— рабочее колесо; 2 — кожух; 3 — коллек
тор;	4 —обтекатель; 5 — направляющий
аппарат; 6 — промежуточный		направляю
щий аппарат; 7 — спрямляющий аппарат
Аэродинамические		качества осевых вентиляторов зави

сят от угла установки лопаток, их профиля, а также от схемы


рабочего колеса.				вентиляторов		от
На аэродинамические качества осевых
рицательное влияние оказывает зазор			между концами			ло
паток и кожухом. В лучших образцах			вентиляторов он не
превышает 1,5% длины лопаток рабочего				колеса.	отнести
К недостаткам	осевых	вентиляторов		следует
срыв (падение) давления		при низкой	производительности
вентилятора.	осевых	вентиляторов		является	незначи
Преимуществом

тельное изменение потребляемой ими мощности при измене нии производительности.

Т е х н и ч е с к а я х а р а к т е р и с т и к а о с е в ы х в е н т и л я т о р о в

М одель	.......................................................			В О К -1 ,5	В С К Д -1 ,5
П роизводительность, кг/сек . . .				56	63
П олное	давление,	кгс/см2 . . . .		1 .0 1 5	1,0318
Д иам етр	рабочего	к ол еса,	мм . .	1500	1500
П отребляем ая м ощ ность,			кет . .	85	170
Габаритные разм еры , мм:
длина .......................................................				6760	7260
ш и р и н а ..................................................				1925	1925
в ы с о т а ..................................................				1730	1730
М асса, к г ..................................................				5122	6123

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И КО Н СТРУКТИ ВН Ы Е С Х Е М Ы ГАЗОТУРБИННЫ Х Д ВИ ГАТЕЛЕЙ

Газотурбинный двигатель (ГТД) представляет собой

тепловой двигатель, в котором газ сжимается			и нагревает
ся, а затем его энергия преобразуется в механическую				ра
боту на валу газовой турбины.
Газотурбинные двигатели могут использоваться как си
ловые установки, источники тепловой энергии			и генераторы
газовых потоков.	установок ГТД нашли		широкое	при
В качестве силовых
менение в авиации благодаря их высокой		экономичности^
большому ресурсу, длительному времени		непрерывной		ра
боты и сравнительно низкой удельной массе.		не	получили	та
• На промышленных	объектах ГТД еще

кого массового внедрения, как в авиации. Их можно встре

тить на стационарных	и	передвижных электростанциях,..,
з металлургической и химической промышленности			з	каче
стве приводов компрессоров		(воздушных и газовых)	с	одно
временной выработкой	тепловой и электрической		энергии,

на железнодорожных локомотивах (газотурбовозы), на легковых п грузовых автомобилях, строительных и дорож ных машинах.

Область промышленного применения ГТД становится все шире.

Конструктивно газотурбинные двигатели подразделяют ся на турбореактивные (ТРД), турбовинтовые (ТВД) и двухконтурные турбореактивные двигатели (ДТРД).

Турбореактивный двигатель — ТРД (рис. 19) представ ляет собой простейший тип ГТД. Основными конструктивны ми элементами его являются: входное устройство, многосту пенчатый осевой компрессор, камера сгорания, одноили двухступенчатая осевая турбина, переходной диффузор, форсажная камера, реактивное сопло.

Турбореактивный двигатель работает по термодинамиче скому циклу Брайтона следующим образом. Воздух

Рис. 19. П ринципиальная схем а Т Р Д :

/ — входное устройство; 2 — компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — турбина; 5 — выход ное сопло

из наружной среды засасывается во входное устройство,

осевая скорость перед компрессором	составляет	150—
200 м/сек, а создающееся при этом разряжение		соответ
ственно равно 0,15—0,20 кгс/см2. Далее	воздух поступает в

многоступенчатый осевой компрессор со степенью сжатия 6— 14, состоящий из 7—17 ступеней. Воздух подогревается в компрессоре до 220—380°С. Скорость газа на выходе из компрессора равна 100—120 м/сек.

В результате сжигания топлива (воздух+горючее) в ка мере сгорания температура газа достигает 1400°С. Получен ные продукты сгорания расширяются в турбине (первая сту


пень расширения) для		создания	мощности,		потребной на
привод	компрессора,	а потом в выходном			сопле		(вторая
ступень	расширения).	Скорость	газа	на входе		в	турбину
равна 180—200 м/сек,		а на выходе из нее 300—450 м/сек.
Турбовинтовой двигатель (ТВД)				относят к		двигателям

смешанной тяги, так как его тяга складывается из двух со

ставляющих: тяги винта и реактивной тяги,	возникающей
в газотурбинном контуре.
Рабочие процессы в ТВД и ТРД принципиально не отли
чаются друг от друга, только у ТВД из-за меньшего		пере
пада давлений в выходном сопле скорость	истечения	газа
меньше. В эксплуатации ТВД значительно	сложнее,	чем
ТРД.

Промышленные газотурбинные двигатели, применяемые в наземных условиях, принципиального отличия от авиацион ных не имеют.

Ниже приведены основные параметры авиадвигателей, перспективных для использования в конструкции газоструй ных снегоочистителей.

Н а и б о л ь ш и е т е х н и ч е с к и е д а н н ы е д в и г а т е л я АИ -20 в б е з в и н т о в о м в а р и а н т е ( п о д а н н ы м Г осН И И Г А )

									С тремя сту	С двумя сту
									пенями тур	пенями тур
									бины	бины
Р асход		воздуха,		кг ( с е к ....................					1 8 ,2	19,1
Реактивная тяга,					к г с .........................				800	900
У дельны й			р асход			топлива,
кг	топлива								1 ,0 4	0 ,9 4
кг	тяги ■ч

П лощ адь			вы ходного			сечения		соп
ла,	м2 .......................................................								0 ,0 8 5	0 ,0 7 2
Р асход		топлива,		кг/ч.		....................			760	840
П олное		давление			газа за		турби			1,8
ной,		кгс!см2 ........................................							1 ,5 5
Т ем пература за				турбиной,			°С . .		460	4 9 0 — 500
Скорость			истечения газа				из	соп
лового			насадка,		м/сек....................				3 9 0 - 4 0 0	4 5 0 — 460

Габаритные разм еры , мм

2450

длина

..................................................

2450

ширина .............................................

842

в ы с о т а ..................................................

1180

М асса,

к г ..................................................

830

О сн о в н ы е т е х н и ч е с к и е д а н н ы е Т Р Д ВК-1

Реж им

р а б о ........................................т ы

0 ,9

номи-

номиналь

кг/сек

нального

ныи

Р асход

воздуха ....................,

Реактивная тяга,

кгс . . . . . .

1125

1500

Удельны й

расход

топлива,

кг топлива

1,1

кг тяги •

кг 1 ч

1750

Р асход

топлива .........................,

1400

П олное

давление

газа

за турбиной,

кгс/см2 .......................................................

1 ,3 8

1 ,5 2

Т ем пература газа за

турбиной,

°С

470

540

Двухконтурным

турбореактивным

двигателем

— ДТРД

называют ТРД, у которого тяга создается

в двух

контурах:

в первом — газовой

турбиной

во втором

— вентиля

тором.

основным

типом

В настоящее время ДТРД становится

силовой установки

транспортных

самолетов

магистраль

ных и местных

воздушных линий.

Главными достоинствами

ДТРД являются: высокая

экономичность,

возможность ис

пользования двигателя на

сверхзвуковых

скоростях,

более

низкий уровень производимого шума и высокий уровень экс плуатационной надежности.


		О с н о в н ы е п а р а м е т р ы д в у х к о н т у р н о г о Т Р Д Д -20 П
Режим	работы . . .					0 ,7 номи-	0 ,8 5 номи-	Н оминаль-	Взлетны й
О бщ ий	р асход		в озду			нального	нального	ный
О бщ ий	р асход		в озду
ха , кг/сек . . . .						8 7 ,9	96	104,1	1 1 2 ,2
Р а сх о д	в озд у х а			пер
вой ступ ен и ,			кг /сек			4 2 ,2	4 6 ,4	51	56
Реактивная		тяга,		кгс		3150	3800	4500	5400
Удельны й		р а сх о д		топ-
лива,	кг топлива					0 ,6 6 2	0 ,6 5 9	0 ,6 6 2 5	0 ,7 0 3
лива,	кг тяги-			ч		0 ,6 6 2	0 ,6 5 9	0 ,6 6 2 5	0 ,7 0 3
	кг тяги-			ч
Р асход	топлива, кг\ч					2130	2540	3000	3840
Т ем пература газа,					°С:
первой ступени					за		510	554	624
турбиной . . .						480	510	554	624
второй ступ ен и .						92	103	113	130
П олн ое	давление				га
за , кгс! см2:
первой		ступ ен и за				1 ,4 6 5	1 ,5 7 3	1 ,7 0 6	1 ,9
турбиной . . .						1 ,4 6 5	1 ,5 7 3	1 ,7 0 6	1 ,9
второй ступени .						2 ,1	2 ,3	2 ,5 1 7	2 ,7 1 5

45>

Р А Б О Ч И Й П Р О Ц Е С С ГАЗОСТРУЙНЫХ СНЕГООЧИСТИТЕЛЕЙ

Удаление снега с покрытий осуществляется за счет воздей ствия на него кинетической энергии струи газов во внутреннем пограничном слое полуограниченной затопленной турбу лентной струи газов. Поэтому для определения сил, дей ствующих на частицу снега, необходимо знать закономер ности распределения скоростей газа внутри струи.

Расчетная схема для определения скоростей в продоль ном сечении по оси струи приведена на рис. 20.

Частъ струи /, в которой имеется потенциальное ядро те чения, называется начальным участком. Скорость в потен циальном ядре струи постоянна. Далее следует основной участок II, в котором струйное течение происходит так же, как течение жидкости из источника бесконечно малой тол щины. Основной и начальный участки сопрягаются в пере ходном сечении.

Длина начального участка Х„ характеризуется безраз мерной величиной

= ь0			(И)
тле h -—полутолщина сопла (см. рис.		20) ;
X- —может быть определена	из	выражения, пред-
ложенного Г. Н. Абрамовичем [1]:
м .			(15)
(в) = J	X,	ь	(15)
о 1+ (в- -1)4,	X,	ь

где — расстояние от точки со скоростью «у до оси струи, выраженное в долях от полутолщины (радиуса)

данного сечения струи, у — —• ;

{У — текущая ордината Ь)\

tp(0) — функция от параметра 6;
0 — отношение		абсолютной температуры струи на сре
зе сопла к абсолютной					температуре окружающей
		т
среды, 0 = 7 ^ ;
		^ И
h —толщина внешнего слоя струи;							распростране
X — текущая координата в направлении
ния струи.		расчетов		выражение (15) удобно пре
Для выполнения
образовать:
	Х щ	в х \ 2г,=-5- ■К				drtn			(16)
		t> о
			i + (0—i)%
После интегрирования имеем:
*„ = ■	1	Г 1 и 0				0 ,4 5	—1		(17)
		L » —	1	1 + 0 ,3 7 5 ( 0 0 ,7 5 —			1)
0,1:1 ( 3 + 0 )
Из рассмотрения формулы (17) следует,							что	длина	на
чального участка зависит			от	степени нагретости				струи	по
сравнению с окружающей			средой,			другими	словами, ядро

постоянной скорости увеличивается или уменьшается в за висимости от плотности струи.

Подходя к рассмотрению основного участка, следует за метить, что вблизи экрана значения скорости имеют те же закономерности, что и для турбулентного пограничного слоя при обтекании пластинки без градиента давления, а во внешней части действуют законы свободной турбулентности.

Поэтому целесообразно	представить	распределение скоро
стей в виде двух зон,	смыкающихся	при Y = b B и uY= um

(Ьв — толщина внутреннего слоя струи; uY —скорость движе ния струи в точке, отстоящей от поверхности на расстоянии У; ит— осевая скорость струи).

1.	Пристенная зона при 0<У«£йв		с распределением ско
ростей
			(18)
2.	Дона свободной турбулентности при йв<У«£йв+ й с рас
пределением скоростей
	Дау	у - М г " Г	(19)
		Ь ) .

Для определения осевой скорости ит запишем уравнениеизменения количества движения для элемента 1—4 (см.

рис. 20):

d К		d \+* ,
и т —	\ u Y dy Л--------I		i i y d y — 0 .	( 2 0 )
dx	^	d x	'l
Интегрирование	приведенного		уравнения	при условии,

что

— = const,

дает

х а

(21>

где С — константа интегрирования;

	- + 0 , 3 6 1
а =	0, 6.
	■+ 0 ,7 7 2

С можно определить из условия

um= ti0 при X = Х п,

где и0 — скорость истечения газа из сопла (скорость в ядре начального участка).

Следовательно,

C — u-a Х°/\

(22)

Подставляя значение С в выражения (18), (21) с учетом формулы Шлихтинга для определения толщины внутреннего слоя

v \0,2

Ьа = 0,3 X

"о +

получим:

Н у — ■

А 0,6

со "о ______	Y
со "о ______	3d
*
1

- 1		(23)
7	5	(23)
, 0,2	5

где v — кинематическая вязкость газа.

Для определения ширины захвата снегоочистителя и вы бора его режимов работы предлагается ввести следующий показатель, связывающий ширину очищаемой полосы с сило выми характеристиками струи, временем ее воздействия и

свойствами снега. Этот показатель, названный скоростью

уноса снега и, представляет собой осевую скорость струи на расстоянии К=0,025 м от покрытия, при которой еще про исходит полное удаление снега при заданной скорости сне гоочистителя.

Экспериментальные значения скоростей уноса приведены з табл. 1.

О.0	Объемная		Коэффици	Коэффици
йг	массса	Толщина	ент внут	ент внеш
с	массса	Толщина	ент внут	ент внеш
О	снега	слоя, мм	реннего	него тре-
О	г) см*		трения	ния
Ь н
- 6	0,1	2 0	0 , 3 6	0 ,6
- ■ 5	0,2	20	0 , 4 0	0 , 5 8

Таблица 1

Скорость уноса, м)сек при скорости снегоочистителя,

км\ч

20	30	40	50
3 4	47	62	85
41	56	79	101

— 5

0 , 3

0 , 4 2

0 , 5 4

107

125

Заменив uY на а в формуле (23) и развернув ее с уче том формулы (17), получим выражение для определения ширины захвата снегоочистителя. Математически обработав методом выравнивания экспериментальные значения скоро

стей уноса снега (см.	табл. 4) в виде и = /(	ц м р) , получим
второе уравнение для	определения скорости	снегоочистителя:

и = (9,о3 — 1,26р. + 1,6) v u,

где ум — скорость снегоочистителя; р — плотность снега.

Таким образом, получена система уравнений:

Х =	0 ,6 1 и ^ Х 0-24
	-1,4 v0,04

и = (9о2 +' 1.26,0 + 1,6)-ум,

(24)

(25)

позволяющая определить производительность снегоочисти теля.

Следует отметить, что приведенная система уравнений имеет множество значений, поэтому выбор режимов работы снегоочистителя включает определение наивыгоднейших комбинаций его рабочих скоростей и соответствующей им ширины захвата. Наиболее наглядно указанная задача реша ется графически. Строится график (рис. 21), на котором

приведены зависимости «о,0 2 ; = f (X) и и = / (им), причем коор динатная ОСЬ wo,025 и и — общая.

4 . З ак . 2043

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 85 6 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ