Расчет маховика

Используя суммарную диаграмму тангенциальных сил, определяем момент инерции всех вращающихся частей, затем, параметры маховика.

Определяем максимальную избыточную работу (в кВт) по формуле /3/:

, (3.72)

где μ_F- масштаб площади, м/мм;

μ= μ₁· μ₂

μ₁- масштаб тангенциальной силы, μ₁=35;

μ₂- масштаб длины.

. (3.73)

Подставив получим: μ_F= 30· 0,001832=0,05495.

A_изб.max=424,4 мм².

Подставив получим: кВт.

Момент инерции всех вращающихся частей двигателя (в кг·м²) определяется по формуле /3/:

, (3.74)

где δ- неравномерность вращения коленчатого вала;

Для дизельных двигателей δ=0,006…0,01(стр.21 /4/), принимаем δ= 0,008.

Подставив получим: кг·м².

Момент инерции маховика (в кг·м²):

J_м=0,88·J=0,88·1,302=1,145(кг·м²); (3.75)

J_м=m·R², (3.76)

где m - масса маховика, кг;

R - радиус центра тяжести сечения маховика, м;

Исходя из выполненных двигателей принимаем R_м=0,3 м., тогда масса маховика: Подставив получим: m=J_м/R²=1,145/0,3²=12,73 кг.

Размеры конструктивных элементов маховика принимаем исходя из размеров маховиков аналогичных двигателей серийного производства.

 

4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

 

 

4.1 Обеспечение условий и безопасности труда на производстве

 

На предприятии по техническому сервису топливной аппаратуры организация работ по охране труда осуществляется в соответствии с Положением об организации работы по охране труда (Трудовой кодекс РФ
Статья 217) /20/.

В целях обеспечения соблюдения требований охраны труда, осуществления контроля за их выполнением у каждого работодателя, осуществляющего производственную деятельность численность работников которого превышает 50 человек, создается служба охраны труда. Или вводится должность специалиста по охране труда, имеющего соответствующую подготовку или опыт работы в этой области. Работодатель, численность работников которого не превышает 50 человек, принимает решение о создании службы охраны труда или введении должности специалиста по охране труда с учетом специфики своей производственной деятельности. При отсутствии у работодателя службы охраны труда, штатного специалиста по охране труда их функции осуществляют работодатель - индивидуальный предприниматель (лично), руководитель организации, другой уполномоченный работодателем работник либо организация или специалист, оказывающие услуги в области охраны труда, привлекаемые работодателем по гражданско-правовому договору.

Организации, оказывающие услуги в области охраны труда, подлежат обязательной аккредитации. Перечень услуг, для оказания которых необходима аккредитация, и правила аккредитации устанавливаются федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере труда.

Согласно Трудовому кодексу Российской Федерации продолжительность рабочего времени у сотрудников предприятия составляет 40 часов в неделю. Ежегодно все работники предприятия имеют право на оплачиваемый отпуск не менее 28 календарных дней /20/.

Единый порядок обучения работников предприятия по охране труда устанавливается Положением о профессиональной подготовке в области охраны труда Республики Башкортостан. Вводный инструктаж с работниками, а также со студентами, проходящими производственную практику, проводит специалист по охране труда предприятия. Проведение вводного инструктажа фиксируется в журнале регистрации вводного инструктажа с обязательными подписями инструктируемого и инструктирующего. Первичный и повторный инструктаж возлагается на непосредственных руководителей работ (преподавателей, мастеров производственного обучения).

В соответствии со статьей 212 трудового кодекса РФ 30.06.2006 г. и Трудовым кодексом Республики Башкортостан на работах с вредными условиями труда (маляры, регулировщики топливной аппаратуры, мастера производственного обучения) выдается спецодежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты /20/.

Общее техническое и санитарно - гигиеническое состояние производственных цехов, исследовательских лабораторий, гаражей и других помещений предприятия соответствует требованиям. Подъездной участок дороги и пешеходные дорожки на территории, прилегающей к предприятию, имеют асфальтобетонное покрытие. Санитарно - защитные зоны и противопожарные резервуары между зданиями соблюдаются. Системы отопления и вентиляции обеспечивают параметры микроклимата помещений в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88. Освещение соответствует нормам освещенности СНиП-23-05-95.

Ежегодно работники предприятия проходят медицинский осмотр. На работе с вредными условиями труда работникам выдается бесплатное по установленным нормам молоко или равноценные пищевые продукты.

На случай возникновения пожара внутри каждого производственного и санитарно – бытового помещения имеется план эвакуации из здания, пожарные краны, в каждом производственном помещении и исследовательских лабораториях имеются огнетушители.

Для достижения показателей травматизма необходимо разработать и выполнить следующие мероприятия:

- размещать наглядные пособия по охране труда в производственных помещениях и лабораториях;

- увеличить материально-техническое снабжение отдела безопасности труда;

- в фойе и коридорах необходимо разместить агитационные стенды, направленные на предупреждение травматизма.

Установки, которые в качестве топлива используют водород, имеют, по сравнению с установками, ра­ботающими на дизельном топливе, ряд специфических особенностей. Эти особенности определяются тем, что устройства для хранения и подачи водорода в жидкой фазе работают под значительным избыточ­ным давлением, а при утечке водорода возникает повышенная пожаробезопасность и взрывоопасность. Поэтому при эксплуатации водородных уста­новок требуются дополнительные мероприятия по технике безо­пасности.

При эксплуатации водородных установок необходимо иметь в виду следующее:

При утечке водорода через соединения водородных магистра­лей и аппаратуры двигателей может образоваться взрывоопасная смесь. Дело в том, что сжиженный водород, находя­щийся в резервуаре под небольшим давлением (но при низкой температуре), при выходе в ат­мосферу быстро испаряется, занимая при этом объем в 250—350 раз больший, чем в жидком состоянии. Газовоздушные смеси в этих местах могут иметь взрывоопасную концентрацию, которая вследствие плохой диффузии составляющих газа может поддержи­ваться в течение продолжительного времени.

При движении водорода по трубопроводам происходит наведение статического электричества, разность потенциалов ко­торого может доходить до 3000 в. Это создает дополнительную уг­розу воспламенения водорода за счет возможного появления искры. Наведение статического электричества происходит и при падении струи сжиженного водорода в цистерну, что также может вызвать взрывоопасность при первоначальном заполнении цистерны, если в ней имеется воздух.

При полном опорожнении цистерн и продувке воздухом возни­кает взрывоопасность от возможного самовозгорания сернистых соединений железа, образующихся при длительной эксплуатации емкостей.

Для исключения утечки водорода необходимо тщательно следить за исправностью всей аппаратуры и приборов двигателя. Места утечки можно обнаружить по появлению изморози в местах дефектных соединений. Кроме того, в машинном отделении и других рабочих помещениях должно быть установлено необходимое количество водородных детекторов для регистрации возможных утечек водорода.

При повышении концентрации водорода у одного из всасывающих патрубков водородных детекторов более чем на 30% от минимально допустимой должна автоматически включаться световая и звуковая сигнализация.

Для отвода статического электричества все цистерны и трубо­проводы должны иметь эффективное заземление на корпус, который при заправке от стационарных заправочных станций заземляется проводом.

Для того чтобы воздух не попадал в цистерны, образуя взрыво­опасную смесь, следует оставлять 3-5% водорода для создания не­большого противодавления. Перед заправкой воздух из цистерн вы­тесняется углекислым газом или азотом.

Чтобы предотвратить возможное повышение температуры водорода внутри цистерны сверх допустимого предела, необходимо иметь систему орошения газовых цистерн. При эксплуатации из окружающей атмосферы вырабатывается жидкий воздух и закачивается между стенками водородного бака и внешней теплоизоляцией. Бак не нагревается пока испаряется жидкий воздух.

Смена воздуха в моторном и насосных отделениях при вентиля­ции должна составлять 20—40 объемов в час.

В случае возникновения пожара следует немедленно перекрыть расходные магистральные и баллонные вентили. Если пожар воз­ник при работающем двигателе, то необходимо при закрытых водородных вентилях увеличить число оборотов коленчатого вала, чтобы быстрее израсходовать водород из газопроводов и аппаратуры.

Эффективным способом борьбы с пожаром является применение углекислотной системы пожаротушения. С пуском угле­кислоты в отсек его вентиляция автоматически отключается и вклю­чается световая и звуковая сигнализация. При этом в коммуника­цию водородомоторной установки также вводится углекислота. После открытия вентиля баллона с жидкой углекислотой все магистрали мгновенно заполняются инертным газом с давлением, превышаю­щим давление водорода в системе. В результате этого доступ водорода к ме­сту горения немедленно прекращается. Углекислый газ, окружая очаг горения, быстро ликвидирует пламя.

Известно, что при эксплуатации возможно расширение сжижен­ного водорода при повышении температуры окружающей среды, которое может привести к разрыву цистерн и трубопроводов. Это свойство водорода должно обязательно учитываться при заполнении емкостей. Рекомендуемый предел заполнения цистерн по объему составляет 85—90%. На трубопроводах жидкостной фазы необходимо уста­навливать клапаны, сбрасывающие жидкость при ее температурном расширении.

Сжиженный водород, выходящий из жидкостного пространства емкостей в атмосферу, быстро испаряется, отнимая тепло от окру­жающего воздуха или предметов, на которые они попадают. Ми­нимальная температура кипения для сжиженного пропана состав­ляет -252,8° С. Поэтому для предохранения персонала от обмора­живания при ремонте водородной аппаратуры и наполнении емкостей надо соблюдать осторожность и обязательно пользоваться рука­вицами.

Таким образом, для обеспечения безопасной эксплуатации автотракторных двигателей автотракторных двигателей с водородными установками необходимо:

а) систематически проверять герметичность соединений баллонов, газопроводов и арматуры;

б) строго соблюдать сроки очередных испытаний баллонов и цистерн на прочность согласно инструкциям Котлонадзора;

в) заполнять емкости жидким водородом не более чем на 90% от их полного объема;

г) предусмотреть применение устройств, способных обнаружить
утечки водорода и сигнализировать о появлении неисправностей газовой системы;

д) обеспечить отвод статического электричества;

е) предусмотреть углекислотную систему пожаротушения;

ж) провести специальный инструктаж обслуживающего персонала.

 

К работе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедших соответствующую подготовку, изучившие правила работы, прошедшие первичный инструктаж на рабочем месте.

 

Расчёт вентиляции:

 

При работе с двигателями опасным фактором является количество выделяемых вредных газов, при которой целесообразно устраивать местную вентиляцию. Вредный газ удаляется через зонт, расположенный над установкой.

При работе двигателя дезеле-водородной смеси выделяется:

- СО-0,095 () или г/мин;

- СН-0,006 () или г/мин;

- NOX-0,09 () или г/мин.

Необходимую производительность L (в м³/ч) вентиляции определим по формуле /2/:

, (4.1)

где G – количество топлива, л/ч;

q – среднее содержание выбросов в отработавших газах , г/кВт×ч;

k – содержание выделяющихся токсичных веществ, % от q;

q_д и q_н – допускаемая концентрация токсичных веществ соответственно в воздухе помещения и в наружном воздухе, г/ м³.

Подставив получим: L.

На предприятиях, при работе с топливами нефтяного происхождения, вредности удаляются через вытяжной зонт, расположенный над рабочим местом.

Количество воздуха L (в м³/ч) отсасываемого вытяжным зонтом, находим по формуле /2/:

L = abv3600, (4.2)

где а и b – размеры широкой приёмной части зонта в плане, м

v – скорость отсасываемого воздуха в приёмной части зонта = 2,5, м/с.

Таким образом необходимая производительность вентиляции обеспечивается.

Задаваясь скоростью движения воздуха в широкой части зонта, определяем необходимые его размеры (в м²) по формуле:

ab = , (4.3)

Подставив получим: ab= = 0,35 м².

Размеры широкой приемной части зонта принимаем а=0,5м и b=0,5м.

 

4.2 Мероприятия по охране окружающей среды

 

Токсичные компоненты отработанных газов являются основным источником загрязнения атмосферного воздуха в больших городах. В связи с быстрым ростом мобильных и стационарных средств механизации в настоящее время во всем мире с продуктами сгорания энергетических установок ежегодно выбрасывается в атмосферу свыше 300 млн.тонн окиси углерода, более 15 млн. тонн сернистого ангидрида, свыше 100 млн. тонн твердых веществ, более 50 млн. тонн окислов азота и много других веществ. Поэтому сейчас уделяется большое внимание экологическим проблемам, и интенсивно ведутся работы по применению новых видов топлив и созданию низко токсичных энергетических установок.

В частности перевод дизелей на водорододизельный процесс является весьма эффективным способом снижения их токсичности.

Добавка к топливу водорода существенно снижает дымность выбросов двигателя. Относительное снижение дымности ОГ водорододизеля по сравне­нию с дизелем в штатном исполнении составляет более 60% на номиналь­ном режиме и достигает 80% на режимах пониженных частот вращения при полных нагрузках. Очевидно, этот эффект применения водорода может быть наиболее важным для дизелей, находящихся в эксплуатации.

Концентрации углеводородов СН и оксидов угле­рода СО в ОГ дизеля и водорододизеля достаточно малы и мало отличаются друг от друга. Концентрации оксидов азота при переходе на водорододизельный процесс с внутренним смесеобразованием несколько снижаются. При полной нагрузке и малых частотах вращения вала - на 20%, а на номинальном режиме - на 17 - 18%. При частичных нагрузочных режимах концентрации оксидов азота в ОГ снижаются на 60 - 70%.

 

4.3 Защита работников предприятия и материальных ценностей в чрезвычайных ситуациях

 

Возникновение крупных аварий в расположении предприятия в связи с характером его деятельности маловероятно. По вопросам гражданской обороны на предприятии проводятся следующие мероприятия:

1. подготовка сотрудников в области защиты от чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени;

2. обеспечение безопасности сотрудников в повседневной жизни и в чрезвычайных ситуациях;

3. повышение устойчивости работы предприятия в чрезвычайных ситуациях.

4. Разработана тематика и проводятся ежегодно занятия с работниками и служащими предприятия;

5. ежегодно проводятся учения по эвакуации сотрудников предприятия из опасной зоны.

 

4.4 Безопасность движения и предотвращения аварий с опасными грузами

 

В разрабатываемом проекте в систему подачи сжиженного водорода в линию высокого давления топлива водорододизеля установлен распределитель отработавших газов (рисунок 4.1), который служит для регулирования количества, подводимого к гидриду с отработавших газов. Который предотвращает чрезмерное наполнение баллонов водородом, что может привезти к взрыву.

Чтобы исключить возмож­ность образования паровой фазы водорода в трубопроводах, повысить стабиль­ность и надёжность работы системы, в водородном баллоне поддерживалось давление, превышающее давление насыщенных паров водорода при температуре подка­потного пространства в системе имеется ресивер от компрессора.

Рисунок 4.1 - Распределитель отработавших газов: 1 - корпус распределителя; 2 - заслонки; 3 - чувствительный элемент; 4 - возвратная пружина; 5 -рычажный механизм.

Требуемое давление в баллоне поддерживалось по­дачей в него сжатого воздуха с требуемым давлением. Для разобщения сжиженного водорода от сжатого воздуха в баллоне предусмотрена диафрагма.