Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Модернизация подшипникового узла рабочего колеса центробежного пожарного насоса

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Особенности эксплуатации пожарной техники в 1 пожарно-спасательном отряде федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы Главного управления МЧС России по Ивановской области. 6
1.1. Общее описание 1 пожарно-спасательного отряда и его техническое оснащение 6
1.2 Анализ надежности пожарных автомобилей и пожарно-технического оборудования в исследуемом гарнизоне, в частности, примеры типичных неполадок и отказов пожарных насосов. 17
ГЛАВА 2. Аналитический обзор конструкций и материалов подшипниковых узлов 21
2.1. История возникновения подшипниковых узлов 21
2.2. Общее понятие о подшипниках и подшипниковых материалах 24
2.3. Характеристика неметаллических подшипниковых материалов 32
2.4. Новые подшипниковые материалы 35
ГЛАВА 3. Порошковые антифрикционные материалы на основе меди 40
3.1. Пористая оловянная бронза 40
3.2. Бронзографитовые материалы 43
3.3. Сложнолегированные бронзы 46
ГЛАВА 4. Экспериментальная часть 49
4.1. Методика испытаний на изнашивание подшипникового материала 49
4.2. Измерения интенсивности изнашивания подшипникового материала 51
ГЛАВА 5 Изменение конструкции пожарного насоса нормального давления для замены узла качения на узел скольжения 57
5.1. Типичные решения по замене подшипников качения на подшипники скольжения 57
5.2. Конструктивные решения по подшипниковому узлу пожарного насоса 58
5.3. Экономическое обоснование модернизации насосов с подшипниками качения на самосмазывающиеся подшипники 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
Список использованной литературы 65

Введение:

Актуальность темы исследования обусловлена тем, что обеспечение надежности и долговечности пожарной техники является одной их главных задач технической службы Государственной пожарной охраны. Важным элементом пожарной техники являются центробежные пожарные насосы, которыми, как правило, оборудуются многие пожарные автомобили: автоцистерны, насосные станции, автомобили первой помощи и другие. Отказы насосов занимают существенную долю в числе отказов всех систем пожарного автомобиля (далее – ПА), и эти отказы являются на пожаре критическими, поскольку не дают возможность пожарному автомобилю выполнять свою боевую функцию.
ПА по сравнению с автомобилями общего назначения в народном хозяйстве эксплуатируются в среднем более интенсивно. Средний годовой пробег ПА составляет около 12000 км. Это приводит к необходимости уделять повышенное внимание тем узлам и механизмам, которые определяют работоспособность автомобиля в целом. Эти узлы изнашиваются быстрее, чаще вызывают необходимость проведения текущих ремонтов.
Центробежный пожарный насос является относительно простым устройством (по сравнению, скажем, с двигателем внутреннего сгорания), но в его конструкции имеются «слабые места», влияющие на надежность этого устройства. В частности, таким «слабым местом» является подшипниковый узел, в который входит рабочий вал, подшипники и уплотнения. Подшипники качения, несмотря на ряд их достоинств, обладают следующими недостатками:
1) Высокие контактные давления на поверхностях тел качения приводят к выкрашиванию (питтингу) материала и впоследствии — к его разрушению в макромасштабе.
2) Большое число элементов конструкции: кольца, шарики, ролики, сепаратор, — понижают надежность изделия.
3) Недостаточная стойкость к воздействию ударных нагрузок.
Эти обстоятельства приводят к мысли о возможности замены в конструкции пожарного насоса узла качения на узел скольжения с учетом появления новых подшипниковых материалов.
Объектом исследования является изучение особенностей подшипниковых узлов рабочего колеса центробежного пожарного насоса.
Предмет исследования – подшипниковые узлы рабочего колеса центробежного пожарного насоса.
Целью исследования изучение модернизации подшипникового узла рабочего колеса центробежного пожарного насоса.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
• ознакомиться с особенностями эксплуатации пожарной техники;
• ознакомится с техническим оснащением пожарной части;
• изучить пожарную технику и пожарное оснащение, применяемое в пожарной части;
• провести обзор конструкций и материалов подшипниковых узлов;
• ознакомиться с подшипниковым узлом рабочего колеса центробежного пожарного насоса;
• привести предложения по совершенствованию пожарного насоса;
• провести экономический расчет по введению пожарного насоса.
Особенности структуры работы. Выбор структуры НИР обусловлен логикой изложения материала в соответствии с главной целью исследования и, соответственно, вытекающими из нее вышеназванными задачами. НИР состоит из следующих частей: введение, две главы, заключение, список использованных источников и литературы.

Заключение:

Обеспечение надежности и долговечности пожарной техники является одной их главных задач технической службы Государственной пожарной охраны. Важным элементом пожарной техники являются центробежные пожарные насосы, которыми, как правило, оборудуются многие пожарные автомобили: автоцистерны, насосные станции, автомобили первой помощи и другие. Отказы насосов занимают существенную долю в числе отказов всех систем пожарного автомобиля (ПА), и эти отказы являются на пожаре критическими, поскольку не дают возможность пожарному автомобилю выполнять свою боевую функцию.
Пожарная техника и оснастка является материальной основой обеспечения тактических решений по тушению пожаров. В равной степени важным является исправность и умение правильно эксплуатировать все элементы пожарной техники — от снаряжения до пожарного насоса и автомобиля в целом.
Проведенный расчет в дипломной работе показывает, что реальное давление в подшипнике при работе насоса на максимальный напор составляет величину порядка примерно 1 МПа, что не превышает давлений, использованных нами при испытаниях образцов на изнашивание (до 6 МПа). Такая относительно малая величина давления в подшипнике скольжения объясняется большой опорной площадью рабочей поверхности подшипника.
По модернизации подшипникового узла пожарного насоса, связанной с заменой подшипников качения на бронзографитовые подшипники скольжения, имеются следующие предложения.
5. Из конструкции изымаются два радиальных подшипника качения.
6. Для того, чтобы использовать не измененную конструкцию литого корпуса, освободившееся от подшипников пространство заполняют проставной втулкой, которая помещается в корпус с опорой на посадочные места подшипников качения. Желательно защитить втулку от проворачивания стопорными винтами.
Внутрь проставной втулки вставляют бронзографитовый подшипник толщиной 5 мм. Лучше, если подшипник будет вставляться по посадке, обеспечивающей возможность проворачивания подшипника во втулке. Это будет способствовать большей равномерности износа по рабочей поверхности подшипника.
4. Поскольку подшипник пропитывается при изготовлении маслом, есть возможность отказаться при эксплуатации от заполнения масляной ванны маслом, что упростит и удешевит эксплуатацию насоса.
При выполнении дипломной работы были решены следующие задачи.
1. Был выполнен анализ недостатков существующей конструкции центробежного пожарного насоса, связанных с наличием подшипников качения.
2. Сделан обзор новых подшипниковых материалов, используемых в парах скольжения.
3. Проведены эксперименты по испытанию бронзографитовых пористых спеченных самосмазываемых подшипников на трение и износ в лабораторных условиях и выявлены подшипниковые материалы с повышенной износостойкостью.
4. Проведена эскизная проработка модернизации насоса, связанная с заменой двух подшипников качения на один подшипник скольжения из бронзографита.
5. Выполнен расчет экономического эффекта от модернизации.
6. Показано, что в случае радикальной переработки конструкции (с переделкой литого корпуса) можно достигнуть еще большей эффективности за счет уменьшения веса и габарита конструкции, экономии материалов.
Ожидается, что надежность модернизированного узла будет существенно выше, чем у исходного.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. Особенности эксплуатации пожарной техники в 1 пожарно-спасательном отряде федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы Главного управления МЧС России по Ивановской области.
1.1. Общее описание 1 пожарно-спасательного отряда и его техническое оснащение
Федеральная противопожарная служба, осуществляющая непосредственное тушение пожаров и проведение аварийно-спасательных работ состоит из многих подразделений входящих в состав Главного управления МЧС России по Ивановской области.
1 пожарно-спасательный отряд федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы Главного управления МЧС России по Ивановской области включает в себя 12 пожарно-спасательных частей, 5 отдельных постов, 1 учебный пункт.
Руководство 1 пожарно-спасательного отряда расположено по адресу: г. Иваново, ул. Советская, д. 26.
1 пожарно-спасательная часть по охране Ленинского района г. Иваново. Адрес: г. Иваново, ул. Советская, д. 26.
2 пожарно-спасательная часть по охране Октябрьского района г. Иваново. Адрес: г. Иваново, ул. Дзержинского, д. 44.
3 пожарно-спасательная часть по охране Советского района г. Иваново Адрес: г. Иваново, ул. Сосневская, д. 135.
4 пожарно-спасательная часть по охране Фрунзенского района г. Иваново Адрес: г. Иваново, ул. Рабфаковская, д.16/2).
5 пожарно-спасательная часть по охране Октябрьского района г. Иваново Адрес: г. Иваново, ул. Базисная, д. 27.
6 пожарно-спасательная часть по охране Ленинского района г. Иваново. Адрес: г. Иваново, пер. Чапаева, д. 13.
7 пожарно-спасательная часть по охране г. Родники и Родниковского района. Адрес: Ивановская обл., г. Родники, ул. Космонавтов, д. 1 «А».
1 Отдельный пост 7 пожарно-спасательной части по охране п. Каминский и Родниковского района Адрес: Ивановская обл., Родниковский р-н, п. Каминский, ул. Каминского, д. 1.
8 пожарно-спасательная часть по охране г. Приволжска и Приволжского района Адрес: Ивановская обл., г. Приволжск, ул. Революционная, д. 71.
9 пожарно-спасательная часть по охране с. Спасское и Приволжского района Адрес: Ивановская обл., Приволжский р-н, с. Спасское, ул. Прудская, д.37.
10 пожарно-спасательная часть по охране г. Фурманов и Фурмановского района Адрес: Ивановская обл., г. Фурманов ул. Социалистическая, д. 18/1.
11 пожарно-спасательная часть по охране г. Комсомольска и Комсомольского района Адрес: Ивановская обл., г. Комсомольск, ул. Советская, д. 1.
1 Отдельный пост 11 пожарно-спасательной части по охране п. Писцова и Комсомольского района Адрес: Ивановская обл., Комсомольский р-н, п. Писцово, ул. Социалистическая, д. 1.
2 Отдельный пост 11 пожарно-спасательной части по охране п. Октябрьский и Комсомольского района Адрес: Ивановская обл., Комсомольский р-н, п. Октябрьский, ул. Гастелло, д. 6.
3 Отдельный пост 11 пожарно-спасательной части по охране п. Подозёрский и Комсомольского района Адрес: Ивановская обл., Комсомольский р-н, п. Подозёрский, ул. Станционная, д. 8 «Б».
12 пожарно-спасательная часть по охране п. Савино и Савинского района Адрес: Ивановская обл., п. Савино, пер. Кирова, д.1.
1 Отдельный пост 12 Ивановская обл., Савинский р-он пожарно-спасательной части по охране п. Архиповка и Савинского района Адрес: Ивановская обл., Савинский р-н, п. Архиповка, пер. Чапаева, д.10.
Учебный пункт ФПС ГПС. Адрес: г. Иваново, ул. Дзержинского, д. 44.
На базе 1 пожарно-спасательный отряд федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы Главного управления МЧС России по Ивановской области, создана и функционирует аэромобильная группировка сил Главного управления МЧС России по Ивановской области в составе 100 человек и до 21 единицы техники, в зависимости от риска возникновения ЧС.
1 пожарно-спасательный отряд федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы Главного управления МЧС России по Ивановской области осуществляет свою деятельность и финансирование и развитие мероприятий, направленных на развитие и совершенствование пожарно-спасательных сил Ивановской области осуществляется за счет средств федерального, областного и местных бюджетов.
Происходит постоянное развитие и совершенствование материально-технической базы 1 пожарно-спасательного отряда федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы Главного управления МЧС России по Ивановской области.
На балансе 1 пожарно-спасательного отряда федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы Главного управления МЧС России по Ивановской области имеются пожарные автомобили основного назначения следующих видов:
1. пожарные автомобили основного назначения АЦ 3.2-40/4 (4325 3) (рис.1).