第2章 自動(dòng)清洗機(jī)的基本介紹
2.1 總體的介紹
本次設(shè)計(jì)的是全自動(dòng)電腦洗車機(jī)，考慮到隧道式全自動(dòng)洗車機(jī)在清洗汽車時(shí)需要汽車來(lái)回運(yùn)動(dòng)，而且水和清洗劑也需要不停噴灑，這就會(huì)浪費(fèi)很多水資源和清洗劑。并且當(dāng)噴灑了清洗劑和水以后，司機(jī)需要謹(jǐn)慎駕駛汽車，這就顯得不舒適不夠人性化。或者在架子的下面裝一處導(dǎo)軌帶動(dòng)車子前進(jìn)，這樣就可以在清洗中不需要人操作，車就可以沿著正確的行車路線行駛，但是這樣一來(lái)，就會(huì)增加設(shè)備用量和加大投資成本，而且會(huì)增加清洗機(jī)的長(zhǎng)度和寬度，從而增加了占用空間。而龍門式全自動(dòng)洗車機(jī)是將車開入洗車房?jī)?nèi)，由龍門架沿導(dǎo)軌作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)清洗汽車，這樣不僅不需要人為的操控汽車，由于汽車是不動(dòng)的，動(dòng)的是清洗機(jī)的橫刷和豎刷，水和清洗劑就可以很準(zhǔn)確的噴向所需的地方，所以很大程度上減少了水資源和清洗劑浪費(fèi)。
圖2-1 汽車自動(dòng)清洗機(jī)總體圖
2.2 主要參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)：
機(jī)型 龍門往復(fù)式
機(jī)器尺寸 長(zhǎng)×寬×高（m） 2.0×3.5×3.0
洗車尺寸 寬×高（m） 2.0×2.0
輸送機(jī)長(zhǎng)度 10.0m
使用面積 10×4.0m
電源供給 380V三相四線
使用電力 19Kw
水 源 1.5吋2支
耗水量 100L/輛
洗車能力 15-20輛/時(shí)
洗滌滾刷 5組
2.3 場(chǎng)地要求
場(chǎng)地要求：
寬度不小于4米，高度不小于3米，長(zhǎng)度不小于10米，車輛可以退出或直行離開清洗區(qū)域。
2.4 洗車毛刷的選擇
洗車毛刷是自動(dòng)洗車機(jī)中最為重要的組成部分，也是唯一與車漆面進(jìn)行直接接觸的部件。毛刷質(zhì)量的好壞直接影響到洗車質(zhì)量。該問(wèn)題短期內(nèi)用戶不會(huì)察覺(jué)，劣質(zhì)毛刷在連續(xù)使用一個(gè)月后，會(huì)使車輛的光澤度大大降低。中國(guó)洗車機(jī)市場(chǎng)上的洗車毛刷按時(shí)間的先后順序可大致分為布刷、棉刷、纖維刷、泡沫刷四種。
本次設(shè)計(jì)采用的是目前市場(chǎng)上最廣泛使用的毛刷是泡棉刷，也就是第四代洗車機(jī)毛刷，特點(diǎn)是輕盈，洗凈度高，脫水性好 不吸水不夾砂
第3章 相關(guān)部件的設(shè)計(jì)
3.1 橫刷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
橫刷是一根鋼制空心軸，其長(zhǎng)度為3米，其撓度要小于0.00031，即必須控制在1毫米之內(nèi)。橫刷的轉(zhuǎn)速不能過(guò)高，轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)使車窗或車身?yè)p壞，甚至?xí)绊憴M刷的正常工作，橫刷的壁厚應(yīng)控制在4-6毫米，過(guò)厚會(huì)使橫刷過(guò)重。橫刷做成空心軸是為了增加其強(qiáng)度，而且可以節(jié)省材料。
橫刷的作用是對(duì)汽車頂部進(jìn)行仿形刷洗，它的運(yùn)動(dòng)可分解為在Z軸上仿車頂形狀的上下運(yùn)動(dòng)和自身繞中心軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖3-1橫刷運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖
3.2 大側(cè)刷的分析與設(shè)計(jì)
大側(cè)刷的作用是完成汽車前后端以及汽車側(cè)面等部位的清洗打蠟。它的運(yùn)動(dòng)可分解為沿車身的運(yùn)動(dòng)和自身繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其回轉(zhuǎn)中心運(yùn)動(dòng)軌跡與車身形狀相似，即在X—Y面。X軸方向運(yùn)動(dòng)靠機(jī)架運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，初始位置應(yīng)保持在整機(jī)兩側(cè)。
大側(cè)刷刷洗機(jī)構(gòu)由大側(cè)刷定位機(jī)構(gòu)和刷子轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。刷子轉(zhuǎn)動(dòng)由兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，且需要對(duì)刷子轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)對(duì)兩個(gè)交流接觸器的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，大側(cè)刷定位機(jī)構(gòu)以兩支汽缸作為驅(qū)動(dòng)源，汽缸的狀態(tài)通過(guò)控制電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)大側(cè)刷要進(jìn)行原位，中間位置和與車頭、車尾相碰位置的識(shí)別，這些位置識(shí)別則通過(guò)四個(gè)接近開關(guān)和兩個(gè)行程開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖3-2大側(cè)刷運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖
3.3 小側(cè)刷的分析與設(shè)計(jì)
小側(cè)刷的作用是清洗汽車側(cè)面靠下部位和汽車的輪轂。它的運(yùn)動(dòng)可分解為Y軸方向上的運(yùn)動(dòng)分量和自身繞中心軸旋轉(zhuǎn)。X軸方向上的運(yùn)動(dòng)靠機(jī)架的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，Y軸方向上的采用汽缸推動(dòng)小側(cè)刷整個(gè)裝置回轉(zhuǎn)支架軸擺來(lái)實(shí)現(xiàn)。初始位置應(yīng)保持在整機(jī)的兩側(cè)。
小側(cè)刷刷洗機(jī)構(gòu)由定位機(jī)構(gòu)和刷子轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。刷子轉(zhuǎn)動(dòng)由兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，不需要對(duì)刷子進(jìn)行止反轉(zhuǎn)控制。小側(cè)刷定位機(jī)構(gòu)以兩支雙作用的汽缸作為驅(qū)動(dòng)源，其運(yùn)行通過(guò)控制電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)小側(cè)刷的定位。
圖3-3 1.軌道；2.機(jī)架；3、4.大側(cè)刷；5.頂刷；6.小側(cè)刷；
3.4 減速機(jī)
第一、減速機(jī)的設(shè)計(jì)和裝配圖的繪制：
本洗車機(jī)要求減速機(jī)能傳遞互相垂直軸的運(yùn)動(dòng)，而且因?yàn)槲佪單仐U傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊且輪廓尺寸小，可用于傳動(dòng)比大的場(chǎng)合，且能減小整個(gè)清洗機(jī)的尺寸，滿足本系統(tǒng)的要求。因此，決定選擇蝸輪蝸桿減速機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)的蝸輪蝸桿減速機(jī)的體積較大，為了減小占用空間，蝸輪與蝸輪軸用平鍵連接，并在無(wú)凸緣的一側(cè)用螺釘固定，防止蝸輪竄動(dòng)，平鍵則固定了蝸輪與蝸輪軸的徑向位置。由于在橫刷裝置中，減速機(jī)蝸輪軸并不承受軸向力。因此，可采取兩對(duì)向心球軸承支撐，因此，蝸輪軸是兩向支撐。因蝸桿需承受軸向力，蝸桿自身重量和一部分嚙合力，因此蝸桿一端采用圓錐滾子軸承，因?yàn)檫@部分力并不算大，另一端與電機(jī)相連由電機(jī)承受，即蝸桿為三支撐。在減速機(jī)箱體外部上端有一個(gè)注油孔用來(lái)對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，內(nèi)部由嵌入式軸承端蓋內(nèi)的填充物來(lái)密封防止漏油。解決上述問(wèn)題后通過(guò)校核計(jì)算會(huì)之減速機(jī)裝配圖。然后，就一些非標(biāo)準(zhǔn)件繪制減速機(jī)上的一些結(jié)構(gòu)的零件圖，力求將減速機(jī)各部分結(jié)構(gòu)表達(dá)明確清楚。其中最重要的當(dāng)屬蝸輪蝸桿圖。因?yàn)橐_(dá)到一定的傳動(dòng)精度才能使減速機(jī)準(zhǔn)確的傳動(dòng)，尤其是蝸輪蝸桿的配合公差要達(dá)到較高的精度要求，當(dāng)選擇精度等級(jí)為7級(jí)時(shí)，對(duì)蝸桿的圓跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)要求較小，對(duì)蝸輪與蝸輪軸的同軸度即蝸輪鍵槽與平鍵間的配合要求也較高。當(dāng)作完上述工作后，減速機(jī)的設(shè)計(jì)基本完成。
第二、橫刷裝配圖的繪制：
這部分需重點(diǎn)說(shuō)明的是連桿和機(jī)架。
機(jī)架作為支撐橫軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)的唯一部件，是由鋼板焊接而成。它不僅承受橫軸的重量還能向前擺動(dòng)一個(gè)角度，使橫刷能夠隨車型刷洗車輛，避免產(chǎn)生不必要的損傷，并通過(guò)擺動(dòng)角度來(lái)控制提升電機(jī)的起停。在電機(jī)的上端有一螺紋孔，通過(guò)一個(gè)螺栓與連桿相連，以實(shí)現(xiàn)橫刷的擺動(dòng)。
連桿是用來(lái)使橫刷上升和下降的，并能夠與機(jī)架相連，從而使橫刷能夠平穩(wěn)的上升。在連桿上方兩側(cè)均探出一個(gè)耳朵，中間安放一個(gè)滑輪，把繩子套在里面，并通過(guò)連桿與滑輪系列的連接和配合，使橫刷能夠平穩(wěn)的上升、下降。在連桿的外側(cè)面安裝了幾個(gè)機(jī)輪與外機(jī)架之間形成摩擦力較小的滾動(dòng)摩擦，使橫軸的機(jī)架能順利的上升和下降，不發(fā)生鎖住和出現(xiàn)不連續(xù)的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)他還能起到定向作用，使機(jī)架在上升和下降過(guò)程中不產(chǎn)生擺動(dòng)，是橫軸的壓力避免產(chǎn)生忽大忽小的變化，使程序控制器不能根據(jù)的壓力的大小判斷是否摩擦力足夠大，而橫軸繼續(xù)上升。
3.5 減速機(jī)的設(shè)計(jì)與說(shuō)明
3.5.1.選電機(jī)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求選電機(jī)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
載轉(zhuǎn)速
步轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
大轉(zhuǎn)炬/額定轉(zhuǎn)矩
Y112M-4
.
4.0kw
1140r/min
1500r/min
2.2
22.2
3.5.2.減速機(jī)部分設(shè)計(jì)[3]
橫刷減速機(jī)采用一級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)減速。
材料：蝸桿采用45#碳素結(jié)構(gòu)鋼，蝸輪采用ZcuSn10P1材料，金屬型制造，預(yù)計(jì)使用1200h.
傳動(dòng)比i=1440/100=14.4 故按標(biāo)準(zhǔn)取i=14。
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
初選[d1/a]值
當(dāng)摩擦系數(shù)選[[d1/a]值
選[d1/a]值
中心矩計(jì)算
蝸輪轉(zhuǎn)矩
使用系數(shù)
轉(zhuǎn)速系數(shù)
彈性系數(shù)
壽命系數(shù)
接觸系數(shù)
接觸疲勞極限
接觸疲勞最小安全系數(shù)
中心距
傳動(dòng)基本尺寸
蝸桿頭數(shù)
蝸輪齒數(shù)
模數(shù)
蝸桿分度圓直徑
蝸輪分度圓直徑
蝸桿導(dǎo)程角
蝸輪寬度
蝸桿圓周速度
相對(duì)滑動(dòng)
當(dāng)量摩擦系數(shù)
齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
許用接觸應(yīng)力
最大接觸應(yīng)力
輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
齒根彎曲疲勞極限
安全疲勞最小安全系數(shù)
許用彎曲疲勞應(yīng)力
輪齒最大彎曲應(yīng)力
蝸桿軸撓度驗(yàn)算
轉(zhuǎn)慣性距
允許蝸桿撓度
蝸桿軸撓度
溫度計(jì)算
傳動(dòng)齒全效率
攪油效率
軸承效率
總效率
散熱面積估算
箱體工作溫度
潤(rùn)滑油黏度和潤(rùn)滑方法
潤(rùn)滑油黏度
潤(rùn)滑方式
蝸桿幾何尺寸
蝸桿尺寸L
蝸桿齒頂圓直徑
蝸桿齒根圓直徑
退刀槽直徑
蝸輪幾何尺寸
蝸輪齒寬b2
蝸輪長(zhǎng)度
f
c
d’1
蝸輪齒高da1
df2
設(shè)VS=4m/s-7m/s。取最大值uv=0.03
當(dāng)i=14的線上取A點(diǎn)，查的[d1/a]=0.37,r=18(z1=4), η1=0.92
T2=T1*I*η1=9.55*106*（P1/n1 ）*η1 =9.55*106*(4/1440)*12.5*0.92
Zn=(n2/8+1)-1/8=(100/8+1)-1/8
根據(jù)蝸輪副查表13.2
Zn=(25000/Lh)1/6=(25000/12000)1/6
由圖13.12 I線查出
查表13.2
自定
a=（Ka*T2*（（（ZE*ZP）/（Zn*Zn）*（SHmin/σHmin））2）1/3=120.7
查得 r=18°，Z1=4
Z2=iZ1=12.5*4
m=（1.4～1.7）a/Z2
=（1.4～1.7）120/50=3.36～4.08
d1=[d1/a]*a=46.25
d2=m*Z2=3.75*50=187.5
tan r=Z1m/d=4*3.75/50=0.3
b2=2m（0.5+ （d1/m+1）１／２ ）
=2*3.75(0.5+（50/3.75+1）1/2)=32.145
v1=πd1n1/(60*1000)
=π*50*1440/(60*1000)
vs=v1/Cosr=3.77/Cos16.9°
由表13.6查得
[σH]=Zn*Zh(σHmin/Shmin)
=0.72*1.13*265/1.2
σH=ZE*ZP*(KAT2/a3)1/2
=147*2.8*(1.1*305070/125)1/2
由表13.2查得
自取
[σF]= σFlim/SFmin=115/1.3(式13.24)
σF=(2KA*T2)/(m*b2*d2) (式13.24)
=2*1.1*305070/(3.75*33*200)
I=πd14/64=π*504/64
[σ]=0.004m=0.004*3075
σ=Fτ2ρ（tan2at+tan2(r+ρv)）1/3/(48EI)
=(2*231678)/210*2103*(tan220°+tan2
(16.7°+1.72°))1/3/48*346*3.07*106
(此處取ρ≈D2)
η1=tgr/tg(r+ρr) (式13.12)
=tg16.7°/ tg(16.7°tg16.7°+1.72°)
自定
自定
η=η1η2η3=0.901*0.99*0.99
A=9*10-5a1.88
=9*101-5a1.88 (式13.27)
t1=(1000p1(1-η))/awA+t0 (式13.26)
=1000*4*(1-0.883)/15*0.788+20
此處取aw=15w/(m2.c)中等通風(fēng)環(huán)境
根據(jù)Vs=4m/s.由表13.7選取
由表13.7，可采用浸油潤(rùn)滑。
取L=b2+11=33+11
da1=d1=ha1=50+2*3.75(取ha=m)
df1=d1-2hf1=50-2*4.75
d≤df1-(2～4)=40.5-(2～4)=36.5～38.5
有設(shè)計(jì)計(jì)算得b2=33mm
取l=55mm
f≥10mm
c≈0.3B=0.3*33=9.9mm
d’1=(1.6～1.8)d=(1.6～1.8)*25
=40～45
da1=da2+2ha2=d2+2.375 ha2=k2*mg
可查得k2=1.01 mg≈m
ha2=1.01*3.75≈3.75
df2=d2-2hf2=200-2*4.75=190.5
uv=0.03
pv=1.72。
T2=306070N.mm
KA=1.1
Zn=0.72
ZE=14MAP
Zn=1.13〈1.6
Zp=2.8
σHmin=265Mpa
SHmin=1.2
取a=125
取Z1=4
取Z2Of=50
m=3.75
取d1=50mm
d2=200
r=16.7°
取b2=33mm
v1=3.77m/s
vs=4m/s
uv=0.03
pv=1.72°
[σH]=180Mpa
σH<180 Mpa
合格
σFlim=115 Mpa
SFmin=1.3
[σF]=82 Mpa
σF=26<82 Mpa
合格
I=3.07*106mm4
[σ]=0.015mm
σ=0.00125＜[σ]
合格
η1=0.901
η2=0.99
η3=0.99
η=0.883
A=0.788m2
t1=51°
合格
V40℃=320mm2/s
L=44mm
da1=57.5mm
df1=40.5mm
故取d=37mm
b2=33mm
l=55mm
故取f=14mm
故取c=10mm
取d’1=44mm
da2=207.5mm
df2=190.5
根據(jù)[3]查表13.6得到：
根據(jù)[3]圖13.11可查得：
根據(jù)[3]查表12.9可得到：
根據(jù)[3]查式13.17可得到：
根據(jù)[3]查式13.19可得到：
根據(jù)[3]查圖13.21可得到：
根據(jù)[3]查表13.2可得到：
根據(jù)[3]查式13.15可得到：
根據(jù)[3]查圖13.11可得到也可以用式13.22計(jì)算得到：
根據(jù)[3]查式13.23可得到：
根據(jù)[3]查式13.21可得到，查表13.4取標(biāo)準(zhǔn)值
根據(jù)[3]查式13.21可得
到
根據(jù)[3]查表13.5可得到
根據(jù)[3]查表13.5可得到：
根據(jù)[3]查式13.13可得
根據(jù)[3]查表13.6可得
到
根據(jù)[3]查式13.14可得
到：
根據(jù)[3]查表13.2可得到：
根據(jù)[3]查式13.24可得
到：
根據(jù)[3]查式13.24可得
到：
根據(jù)[3]查式13.20可得
到：
根據(jù)[3]查式13.12可得
到：
根據(jù)[3]查式13.27可得到
根據(jù)[3]查式13.26可得
到：
根據(jù)[3]查表13.7可得
到：
根據(jù)[3]查表13.5可得
到：
根據(jù)[3]查表13.5可得
到：
根據(jù)[3]查式13.5可得
到
根據(jù)[2]查表16-42可得到：
根據(jù)[2]查表16-42可得到：
根據(jù)[2]查表16-42可得到：
第4章 自動(dòng)清洗機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
如圖 5-1 所示, 其工作過(guò)程及工作特點(diǎn)為: 啟動(dòng)齒輪泵及空壓機(jī)電機(jī), 打開電磁換向閥 4 開始對(duì)車輛進(jìn)行水沖洗, 去除灰塵和泥漬, 完成后關(guān)閉電磁換向閥 4, 然后電磁換向閥 1、 電磁換向閥 2 和電磁換向閥 3 打開, 開始對(duì)車輛進(jìn)行洗滌劑泡沫清洗, 然后頂刷、大側(cè)刷、小側(cè)刷開始刷洗工作。接著關(guān)閉電磁換向閥 1、 電磁換向閥 2 和電磁換向閥 3, 打開電磁換向閥 4, 用水將洗滌劑泡沫沖洗掉, 最后關(guān)閉電磁換向閥 4, 打開電磁換向閥 1、 電磁換向閥2、 電磁換向閥 3 和電磁換向閥 5, 進(jìn)行打蠟。泡沫清洗使洗滌液充分發(fā)揮作用, 清洗效果較好, 節(jié)約了水資源; 五個(gè)電磁換向閥有效的控制管路的通斷, 使機(jī)器工作性能良好。
空壓機(jī)
電磁換向閥1
壓力調(diào)節(jié)閥
氣動(dòng)泵
電磁換向閥2
流量控制閥
電磁換向閥5
液壓泵
溢流閥
電磁換向閥4
泡沫發(fā)生器
電磁換向閥3
圖4-1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
4.2 小型清洗機(jī)元器件和構(gòu)件選擇
4.2.1 氣動(dòng)隔膜泵、 液壓泵及其匹配電機(jī)的選擇
因本設(shè)計(jì)中對(duì)液壓泵的工作要求是: 壓力: ; 流量:,
選擇CNY1A- 1.0/2.5型齒輪泵;
氣動(dòng)隔膜泵選擇QBY- 10多用氣動(dòng)隔膜泵,其最大供氣壓為,揚(yáng)程為,滿足工作要求。
4.2.2 管路元件選擇與連接
根據(jù)軟管的選擇及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意內(nèi)徑, 選擇, 氣動(dòng)隔膜泵的液體流量為。
則泡沫發(fā)生部分PU管的內(nèi)徑, 齒輪泵的液體流量為。
噴水部分單層鋼絲膠管內(nèi)徑, 則根據(jù)通用管子的內(nèi)徑及齒輪泵和氣動(dòng)隔膜泵的進(jìn)出口直徑選擇:
根據(jù)要求選擇擴(kuò)口式管接頭, 其型號(hào)為。
4.2.3 閥類的選擇
換向閥可分為手動(dòng)換向閥、電磁換向閥、機(jī)動(dòng)換向閥、液動(dòng)換向閥、電液換向閥等, 本設(shè)計(jì)要求換向閥即可實(shí)現(xiàn)手控又可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制, 且要求成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 選擇“引進(jìn)德國(guó)力士樂(lè)公司W(wǎng)E型電磁二位三通的換向閥”,型號(hào)為:;在泡沫發(fā)生器前后等相關(guān)回路中都需要兩位兩通的換向閥, 以控制管路的通斷,選取聯(lián)合設(shè)計(jì)電磁換向閥, 型號(hào)為:。
根據(jù)P638 選擇 Y2- ha10L型溢流閥; 根據(jù)調(diào)壓閥與單向閥連接, 相關(guān)管接頭螺紋直徑為故選擇型調(diào)壓閥。
根據(jù)流量控制閥與單向閥連, 其相關(guān)管接口直徑為, 故選擇型流量控制閥。
4.2.4 空氣壓縮機(jī)
根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的最高工作壓力 ( 缸筒內(nèi)最高壓力為, 液壓泵輸出基液壓力為) 和輸出流量?jī)蓚€(gè)參數(shù),選擇型滑片式空壓機(jī), 其指定的潤(rùn)滑油是: 回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)油,壓縮機(jī)油，輪機(jī)油,高速柴油機(jī)油。
4.3 泡沫發(fā)生器的設(shè)計(jì)
泡沫發(fā)生器缸筒兩端焊接法蘭, 其主體部分是耐熱不銹鋼圓柱筒, 內(nèi)裝不銹鋼鐵屑等填充物, 氣體和液體在鋼筒中混合并受到鐵屑的切割作用, 而產(chǎn)生均勻、致密泡沫; 鋼筒兩端均用法蘭聯(lián)結(jié), 鋼筒上安裝壓力表以讀取其內(nèi)部工作壓力。
泡沫洗車時(shí), 鋼筒內(nèi)壓力為，考慮到一定余量，發(fā)生器的工作壓力取為，并按壓力容器的有關(guān)準(zhǔn)則來(lái)設(shè)計(jì)發(fā)生器，其主要參數(shù)如下:
4.3.1 泡沫發(fā)生器的鋼筒厚度
參考液壓缸的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)則, 泡沫發(fā)生器的缸筒壁厚按下式計(jì)算:
式中: —缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值;
—缸筒外徑公差余量;
—腐蝕余量。
當(dāng)泡沫發(fā)生器缸筒的壁厚與內(nèi)徑D之比不大于0.08時(shí),可將其看作薄壁缸來(lái)計(jì)算:
式中: —缸筒內(nèi)最高工作壓力MPa;
D—缸筒內(nèi)徑m;
—缸筒材料的許用拉應(yīng)力, MPa;
缸筒材料的抗拉強(qiáng)度極限, MPa;
n—安全系數(shù), 一般取。
計(jì)算時(shí), 取, , 泡沫發(fā)生器內(nèi)最大工作壓力為。將、、代入上式, 得
由此式可知: 當(dāng)缸筒材料選定后, 與 D存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。若取缸筒內(nèi)徑, 則.令, ,,則缸壁厚。
對(duì)計(jì)算出的缸筒壁厚應(yīng)做三方面驗(yàn)算:
( 1) 最大按理應(yīng)低于一定極限值, 以保證工作安全,即要滿足:
（1）
式中: —缸筒外徑；
—缸筒材料的屈服極限；
因?yàn)?
所以, 式 ( 1) 成立。
( 2) 大工作壓力應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定比例范
圍, 以避免塑性變形的發(fā)生, 即要滿足:
(2)
;—指缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力,.
則
所以, 式 ( 2) 成立。
( 3) 最大工作壓力 應(yīng)遠(yuǎn)小于缸筒爆裂壓力 Pr ,即要滿足:
(3)
因?yàn)?
所以式 ( 3) 成立。
以上驗(yàn)算證明: 泡沫發(fā)生器的材料為 Icr13 鋼, 缸筒內(nèi)徑為80mm時(shí), 壁厚為 4.5mm能夠滿足應(yīng)力設(shè)計(jì)要求。
4.3.2 泡沫發(fā)生器的高度
考慮到產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸和使泡沫發(fā)生器發(fā)生較多泡沫, 選擇泡沫發(fā)生器的高度為 250mm。
4.3.3 其它參數(shù)
至此, 泡沫發(fā)生器缸筒內(nèi)最大工作壓力 P ( 3MPa) 、 缸筒直徑 D(80mm)、 考慮到開孔強(qiáng)度補(bǔ)償, 故選擇公稱壓力 PN=6.3MPa,公稱通徑 DN=80mm 的環(huán)連接面對(duì)焊鋼制管法蘭: 選擇法蘭80- 6.3 GB115.34- 88。