Расчет основных параметров транспортных средств на воздушной пленке

Исходные данные к расчету пневмоопор ТСВП

а) Грузоподъемность одной пневмоопоры Р_с, которая определяется как сумма масс максимального груза и транспортной установки, отнесенная к числу пневмоопор, при этом предполагается, что конструкция ТСВП обеспечивает центрирование груза или равномерной распределение нагрузки по опорам и рассчитывается по формуле:

где масса транспортной установки, кг,

;

масса максимального груза, кг,

;

число пневмоопор, .

б) Допустимое давление в зоне воздушной пленки , которое принимается в зависимости от условий эксплуатации в пределах 1×10⁴ – 12,263×10⁴ Па. В данном расчете принимаем ;

в) Характеристика поверхности перемещения;

г) Коэффициент сопротивления перемещению , который принимается в пределах 0,001 – 0,01. Пределы установлены по результатам экономической оценки эксплуатационных затрат на создание воздушной пленки и затрат на подготовку поверхности перемещения. Следует также учитывать, что при эксплуатации ТСВП на поверхностях, имеющих уклоны, должно выполняться условие , где угол наклона поверхности перемещения;

д) Форма пневмоопоры, в нашем случае – круглая.

Расчет основных параметров транспортных средств на воздушной пленке

Основываясь на исходных данных, рассчитываем размеры пневмоопор.

Номинальная габаритная площадь определяется по эффективной , т.е. по площади опоры, под которой поддерживается давление на опорную поверхность, с учетом площади, необходимой для сопряжения эластичного уплотнения и его крепления к наружной части опоры. Номинальная габаритная площадь рассчитывается по формуле:

,

где коэффициент увеличения площади опоры под закрепление внешний части уплотнения;

номинальная габаритная площадь опоры до узла закрепления уплотнения (рис. 1);

эффективная площадь опоры, под которой поддерживается давление на опорную поверхность.

Рис. 1 Схема круглой пневмоопоры ТСВП

рассчитывается по формуле:

Отсюда рассчитаем

Диаметр эффективной площади опирания определим по формуле:

Габаритный диаметр круглой пневмоопоры определим по формуле:

где ширина прижимной планки, м;

размер от верхнего края прижимной планки до наружной поверхности опоры, м.

Подставляя приведенные данные, получим:

Учитывая, что при истечении воздушного потока не образуется сплошного воздушного зазора, и воздух истекает через шероховатости поверхности перемещения и местные неровности, вводим условное понятие величины усредненного расчетного воздушного зазора . Расчет ведется по условию обеспечения заданного коэффициента сопротивления перемещению .

Для круглой пневмоопоры (рис. 2)

Рис. 2 Схема круглой пневмоопоры ТСВП

Линейный размер контакта в направлении, перпендикулярном движению:

.

Эквивалентный линейный размер контакта в направлении движения:

,

где коэффициент ширины площади трения, .

величины, характеризующие зону наиболее возможного контакта эластичного уплотнения с поверхностью перемещения.

Определим величину усредненного расчетного воздушного зазора по формуле:

динамическая вязкость воздуха, ;

скорость истечения воздуха из-под уплотнения, .

По установленной величине усредненного расчетного воздушного зазора находится необходимый расход воздуха.

Рассчитаем необходимый расход воздуха для круглой пневмоопоры по формуле:

При определении величины максимально допустимого расстояния между болтами крепления уплотнения предполагаем, что в наиболее нагруженном режиме активная часть уплотнения в сечении имеет цилиндрическую форму с радиусом , равном высоте подъема пневмоопоры (рис. 3), и, что работа уплотнения происходит в соответствии с безмоментной теорией оболочки и болты крепления нагружены только осевой силой.

Рис. 3 Схема круглой пневмоопоры ТСВП

Расстояние между болтами крепления определяется по формуле:

где допустимое напряжение растяжение болта, Н/м²;

внутренний диаметр резьбы, мм;

коэффициент трения резины по металлу (минимальное значение);

коэффициент запаса, учитывающий сжатие резины под прижимной планкой;

радиус активной части эластичного уплотнения для опор мембранного типа (мембрана выполняется из листовой технической резины и давления ), принимается в пределах 15 – 30 мм.

Диаметр расположения сопловых отверстий рассчитывается по формуле:

Число сопловых отверстий находится из условия, что расстояние между смежными отверстиями не должна превышать 50 мм.

Рассчитаем число сопловых отверстий:

где длина окружности, м;

По определенному числу и суммарной площади сопловых отверстий определим диаметр сопла:

где суммарная площадь сопловых отверстий,

Отсюда определим диаметр сопла:

Расчет эластичного уплотнения мембранного типа проводится при условии, что (рис. 3), тогда .

Величина действующего разрывного усилия, действующего на материал диафрагмы, определим по формуле:

где высота поднятия опоры, м;

Отсюда

Минимальная площадь сечения мембраны рассчитаем по формуле:

где толщина материала диафрагмы.

Толщину уплотнения рассчитаем по формуле:

где коэффициент запаса прочности;

модуль упругости резины, Па, .

Отсюда минимальная площадь сечения мембраны:

Расчет системы разводки воздуха пневмосети и пневмоопор ТСВП включает определение суммарных потерь давления в пневмосети и пневмоопорах ТСВП и потерь давления на отдельных участках пневмосети.

Рис. 4 Принципиальная схема круглой пневмоопоры

По принципиальной схеме круглой пневмоопоры (рис. 4) рассчитывается суммарный коэффициент местных сопротивлений.

где коэффициент местных сопротивлений на отдельных участках пневмоопоры;

изогнутое колено;

сужение на переходе труба-бобышка;

боковой выход в бобышке;

расширение на переходе бобышка-стакан;

боковой выход;

боковой выход;

сужение на выходе у стакана;

расширение на переходе стакан-диффузор;

диффузор;

боковой выход из диффузора на рассекатель;

сужение на рассекателе;

расширение на рассекателе;

сужение на сопловых отверстиях;

расширение при выходе из сопловых устройств в полость уплотнения;

боковой выход набегания потока воздуха на экран.

Значения являются табличными данными.

Отсюда суммарный коэффициент местных сопротивлений:

Расчеты пневиосети ТСВП ведутся исходя из условия равных величине давления в основных узловых точках по параллельным отверстиям. Для расчета певмосеть ТСВП разбивается на отдельные последовательные участки , где номера параллельных участков.

Рис. 5 Схема пневмосети ТСВП

На рис. 5 представлена схема пневмосети ТСВП, где обозначено: I – пневмоопора ТСВП, характеризующаяся потерями давления на преодоление местных сопротивлений (в каналах, коленях, распределителях, диффузорах и т.д.); II, IV, VI – трубопровод (шланги, металлические трубы), характеризующийся потерями давления на трение и местные сопротивления; III, V – распределители, характеризующиеся потерями давления на преодоление местных сопротивлений; VII – вентили; VIII – питающая магистраль.

По известным и расходу воздуха определим потери давления в пневмоопоре:

где потери давления на местные сопротивления, ;

плотность воздуха, ;

Расчет потерь давления на участке пневмосети транспортных средств на воздушной пленке производится по формуле:

где коэффициент местных сопротивлений на отдельных участках пневмоопоры;

диаметр трубопровода на отдельных участках пневмоопоры, м.

Примем диаметр трубопровода на участке равным 0,0125м.

Рассчитаем диаметр трубопровода на участке следующим образом:

Площадь сечения равна

Сохраняя увеличим ее в четыре раза и определим диаметр трубопровода подходящего к распределителю:

Диаметр трубопровода на участке будет равен:

гидравлический коэффициент сопротивления трения на n-м участке, который рассчитывается по формуле:

где расход воздуха, ;

шероховатость стенок, м;

кинематическая вязкость воздуха, ;

суммарный коэффициент, рассчитывается по формуле:

Рассчитаем потерю давления на участке пневмосети транспортных средств на воздушной пленке:

Рассчитаем потерю давления на участке пневмосети транспортных средств на воздушной пленке:

Общая потеря давления в пневмосети равна сумме потерь давления по всем последовательным участкам и численно равна подводимому давлению: