Расчет отопления, вентиляции, освещения, водоснабжения.

 

6.6.1. Расчет отопления.

 

Теплопотери Qo (Вт) через наружное ограждение здания [18]:

Qo=q_o ·V_H ·(t_в-t_n), где  (13)

q_o=0,75…0,64 Вт/(м³ ·^оС) – удельная тепловая характеристика здания,

V_H=2075 м³- наружный объем здания или его отапливаемого участка, м³,

t_в=15 ^оС,

t_n = -38 º С – расчетная наружная температура воздуха.

Qo=0,7 ·2075 ·(15+38)=76982 Вт.

 

Количества тепла Q в (Вт), необходимое для возмещения теплопотерь вентилирования помещения [18]:

Qв = q_в · V_н ·(t_в- t_н), где (14)

q_в = 0,9…1,5,

t_н = -19 º С- расчетная наружная температура воздуха для вентиляции.

Qв = 0,9·2075·(15+19)=63495 Вт.

 

По суммарным теплопотерям находим тепловую мощность [18]:

Рк = (1,1…1,15) ·ΣQ·10^-3 (15)

Рк = 1,1·(76982+63495) ·10^-3=154,4 кВт.

 

Потребность в топливе Q (кг) на отопительный период можно приблизительно посчитать [18]:

Q = q_y·V· (t_в- t_н), где     (16)

q_y = 0,245 кг (м³ ·º С) – годовой расход условного топлива, затрачиваемого на повышение температуры на 1º С в 1 м³ отапливаемого помещения.

Q = 0,245 · 2075 ·(15+38) = 26946,8 кг = 27 т.

 

6.6.2. Расчет вентиляции.

 

В соответствии с санитарными нормами в помещении должна быть предусмотрена естественная вентиляция, осуществляемая через вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамугу зданий.

Через местные отсосы должны удалятся пыль и газы, образующиеся при автоматической сварки и наплавке под слоям флюса длиной 250-300 мм [17].

Количество воздуха W(м³), удаляемого местным отсосом, определяем [17]:

W = k ·³√A, где   (17)

А = 200 А – при наплавке шатунных шеек сила сварочного тока, а при наплавке коренных шеек А = 260 А.

К = 12 – коэффициент для щелевого отсоса.

W = 12 ·³√200 = 70,2 м³,

W = 12 ·³√260 = 76,6 м³.

 

Производительность вентилятора [17]:

W_в = k³ · ΣW, где (18)

k³ = 1,3…2,0 – коэффициент запаса.

W_в = 2 ·(70,2+76,6)=294 м³/ч.

 

L 3

L 3

 

Рисунок 5.61 - Схема вентиляционной системы.

L₁,L₂,L₃ – длина рукавов. L₁ = 2 м, L₂ = 2,5 м, L₃ = 0,5 м.

Потери напора на прямых участках [18]:

Нпп = ω_τ·l_i·p_в·V_ср²/d_т, где (19)

ω_τ – коэффициент, учитывающий сопротивление труб, ω_τ=0,02,

V_ср - средняя скорость воздуха на рассчитываемом участки воздушной сети (для прилегающих к вентилятору участков равен 8…12 м/сек),

l_i -  длина участка трубы,

d_t = 0,1 м – принимаемый диаметр трубы.

 

1 Участок. L=2 м, Нпп.= 0,02·2·1,23·12²/2/0,1=35,42 Па.

Рассчитываем местные потери Нм (Па) напора в переходах, коленах и др.:

Нм = 0,5·ψ_м·V_cр² ·r_в (20)

ψ_м(90⁰) = 1,1

Нм = 0,5·1,1·12²·1,23 = 97,4 Па

 

2 Участок. L = 2,5 м, Нпп.= 0,02·2,5·1,23·12²/2/0,1=44,28 Па.

Нм = 0,5·1,1·12²·1,23 = 97,4 Па.

 

3 Участок. L = 0,5 м, Нпп.= 0,02·0,5·1,23·12²/2/0,1= 8,85 Па.

Нм = 0,5·1,1·12²·1,23 = 97,4 Па.

Определяем суммарные потери потока на линн:

ΣНуч = Нв = 35,42+97,4·3+44,28+8,85=558 Па.

Рассчитываем мощность электродвигателя для вентилятора:

Pqв = Нв·Wв/(3,6·10⁶·η_в· η_n) (21)

Pqв = 558·294/(3,6·10⁶·0,9·0,45) = 0,1 кВт.

По номограмме выбираем центральный вентилятор серии Ц4-70 [17]. Обороты вентилятора n_в=830 об/мин.

6.6.3. Расчет освещения производственного участка.

 

Проверочный расчет естественного освещения участка. При расчете принимается боковое освещение (через окна в наружных стенах).

суммарная площадь световых проемов рассчитывается [17]:

ΣS_б = Sn·lmin· η_о/(100·r_o·k_l), где (22)

Sn – площадь пола помещения,

lmin = 1,5 – нормируемое значение при боковом освещении,

η_о = 1,5 – световая характеристика окна,

k_l = 1 - коэффициент учитывающий затемнение окна,

r_o = 0,3 – общий коэффициент светопропускания оконного проема с учетом его загрязнения,

r_l = 3 – коэффициент учитывающий влияние отражения света.

 

По формуле 22 находим:

ΣS_б = 200·1,5·1,25/(100·0,3·3) = 42 м².

Суммарная площадь световых проемов (окон) равна 50 м². Следовательно, естественное освещение соответствует расчетным нормам.

 

6.6.4. Расчет искусственного освещения.

 

Предусматривается комбинированная система освещения. Рекомендуемая общая освещенность 300 ЛК. При расчете высоты подвеса светильника используется рисунок 2.

Рисунок 6.6.2 – Схема расчета высоты подвеса светильников.

 

Высота подвеса светильника [18]:

Нп = Н – (h_c+h_p), где                                  (23)

Н = 8,4 м. – высота помещения,

h_c = 1,2 м,

h_p =1,2 м.

По формуле (23) находим:

Нп = 8,4-(1,2+1,2)=6 м.

Расстояние между центрами светильника «Универсаль» принимаем 3 м. При симметричном расположении светильников по вершинам квадрата их количество равно [18]:

n_c=S_n/l²=220/9=25 шт.

 

 

Рисунок 6.6.3. - Тип светильника «Универсаль».

 

Рассчитываем световой поток Фл (мм), который должна излучать каждая лампа (при заданном количестве ламп) [18]:

Фл = К·S_n·Е/(n_c· η_с · z), где   (24)

К = 14 – коэффициент запаса,

η_с = 0,45 – коэффициент использования светового потока,

z = 0,65 – коэффициент не равномерности.

 

Определяем: Фл = 1,4·220·300/(25·0,45·0,65)=12600 Лм.

Подбираем лампы типа НГ мощностью 750 Вт.[18]

Суммарная мощность ламп равна 18,75 кВт.[18]

6.6.5. Расчет расхода воды.

 

Расход воды на бытовые и хозяйственные нужды определяем [11]:

Q_бн = 25·p·К_р, где (25)

25 – расход воды на одного человека,

р = 10 чел –число рабочих.

Q_бн = 25·10·20=5000=5м³.

При мойке коленчатых валов в моечной машине расходуется 0,08 м³/ч воды [11]. При УЗУ расход воды для охлаждения магнитострикционного преобразователя составляет не более 10 л/мин. Для приготовления эмульсии воды берут из расчета 4 л в смену на один металлорежущий станок, поэтому расход воды составит [11]:

Q_вд = 4·S_т/8·1000, где  (26)

S_т = 7 – принятое количество станков.

Q_вд=4·7/8000=0,0035 м³/ч.

 

Месячный расход воды на производственные нужды [ 11 ]:

Q_м = ΣQ·Ф_до, где (27)

ΣQ – суммарный часовой расход воды.

Q_м = (0,08+0,6+0,0035)·152 = 104 м³.

Конструкторская часть.

 

В процессе разработана установка (приспособление) для УЗУ коленчатых валов двигателя ЗИЛ-13О, которая монтируется на поперечных салазках [4] суппорта станка Общий вид показан на рис. 7.1.

Рисунок 7.1. Схема ультразвукового упрочнения.

1 обрабатываемая деталь;

2 рабочая часть инструмента;

3 концентратор (волновод);

4 ультразвуковой концентратор;

5 магнитострикционный преобразователь;

6 направляющий суппорт.

Схема процесса.

При обычном ультразвуковом упрочнении инструмент (рис 7.1.) под действием статической и значительной ударной силы, создаваемой колебательной системой, пластически деформирует поверхностный слой детали.[4]

Основные элементы акустического узла (головки) и их взаимосвязь:

Основным рабочим механизмом ультразвукового приспособления является его акустический узел, блок — схема которого показана на рис. 7.2.

Рисунок 7.2. Упрощенная схема акустического узла.

1 концентратор;

2 электромеханический преобразователь;

3 электрический генератор.

 

Основной функцией этого узла является приведение рабочего торца инструмента в колебательное движение. Необходимую для этого энергию он получает от электрического генератора 3. Эта энергия преобразуется в электромеханическом преобразователе 2 (рис 7.2) в энергию упругих колебаний, так что преобразователь или, как его часто называют, вибратор (излучатель) попеременно удлиняется и укорачивается. Однако амплитуда получаемых ультразвуковых колебаний обычно оказывается недостаточной для осуществления УЗУ, поэтому к торцу колеблющегося преобразователя присоединяется концентратор 1, представляющий собой акустический волновод, форма которого побирается таким образом, что бы на его выходном конце амплитуда колебаний увеличилась в нужной пропорции к амплитуде колебаний поверхностного преобразователя. Преобразователь и концентратор образуют колебательную систему, к выходному концу которой приложена акустическая нагрузка.

Итак, основным волновым каналом ультразвуковой энергии в акустическом узле является колебательная система: преобразователь - концентратор-нагрузка.

Отсюда следует, что главные требования предъявляемые к тому, чтобы получить в нем достаточно мощные ультразвуковые колебания и обеспечить беспрепятственное прохождение полезной акустической энергии от излучателя к нагрузке при минимальных попутных потерях энергии, неизбежных в реальных конструкциях. Чтобы на излучателе получить достаточно большую амплитуду колебаний, его делают резонансным, те. размер его в направлении распространения волны будет равным или, реже, кратным половине длины волны на выбранной частоте (см. рис. 7.3.). Иными словами, излучатель питают электрическим напряжением такой частоты, которая совпадает с собственной частотой механических колебаний излучателя в направлении распространения колебаний.

Концентратор тоже выполняют резонансным. При этом он становится как бы объёмным резонатором, настроенным на ту же частоту, что и излучатель, чем создаются оптимальные условия для отборов акустической энергии от излучателя (см. рис. 7.3.).

Рисунок 7.3.