5. Теплопоступления от осветительных приборов и от оргтехники.

В настоящее время в основном используются два типа осветительных приборов: лампы накаливания и люминисцентные лампы.

Теплопоступления от ламп накаливания (Q_ОСВ) определяются по формуле:

где - коэффициент перехода электрической энергии в тепловую;

- установочная мощность ламп, оргтехники и т.д.

При использовании люминисцентных ламп принимают

Суммарные теплопритоки в помещения составят:

Q = Q_тепл+Q_солн+Q_инф+Q_люд+Q_осв+Q_оргт

После расчета необходимо подобрать кондиционер с соответствующей мощностью.

После проведения необходимых расчетов при проектировании необходимо измерить параметры у реального кондиционера при помощи приборов, указанных в лабораторной работе, сравнить их с паспортными данными и заполнить таблицу 6.

Таблица 6.

Параметр кондиционера	Паспортный	Измеренный
Потребляемая мощность, Вт
Шум, дБА
Температура выходящего воздуха при максимальном режиме, град.С
Температура выходящего воздуха при минимальном режиме, град.С
Максимальная скорость выходящего воздуха, м/с
Максимальная скорость выходящего воздуха, м/с

После заполнения таблицы сделать выводы о возможных причинах расхождений параметров кондиционера.

Указания по оформлению отчета

Отчет должен содержать:

6. Название работы, цель работы, программу работы;

7. ТЗ на проектирование системы кондиционирования;

8. Расчеты теплопритоков;

9. Таблицу сопоставимых параметров.

10. Выводы по работе

Контрольные вопросы

4. Основные разделы ТЗ на проектирование системы кондиционирования?

5. Основные составляющие теплопритоков в помещение?

6. Как рассчитать теплопритоки от солнечной радиации?

7. Как рассчитать теплопритоки от людей в помещение?

8. Как рассчитать теплопритоки от инфильтрации?

9. Как рассчитать теплопритоки от бытовой и офисной техники?

Лабораторную работу составил доц. В.А. Титов

Лабораторная работа № 4 Изучение этапов проектирования и экспериментальное исследование ос­новных параметров бытовых стиральных машин барабанного типа.

Цель работы: изучить этапы проектирования (составление ТЗ, ТП и т.д.) СМА по заданию, сопоставить параметры реальной СМА (размеры стирального барабана, параметры привода и подвески) с рассчитанными в процессе проектирования.

Оснащение рабочего места: СМА барабанного типа с фронтальной загрузкой, штангенциркуль, линейки, набор отверток и гаечных ключей,

Программа работы: составить краткое ТЗ на проектирование СМА с фронтальной загрузкой на указанную преподавателем величину загрузки сухого белья. Рассчитать параметры барабана, привода и подвески. Измерить параметры реальной стиральной машины с аналогичной загрузкой сухого белья.

Сравнить полученные результаты с рассчитанными в процессе проектирования.

Теоретические основы

ТЗ на проектирование СМА барабанного типа составить по примерной предлагаемой схеме.

1. Наименование и область применения.

Бытовая автоматическая стиральная машина с фронтальной загрузкой типа СМА-5ФБ предназначена для выполнения полного цикла обработки белья, включая стирку, полоскание, спецобработку и отжим белья из всех видов ткани с применением малопенящихся синтетических средств в автоматическом режиме.

2. Основание для разработки.

Основанием для разработки является задание на выполнение лабораторной работы.

3.Цель и назначение разработки.

Проектирование СМА ведется с целью улучшения ее функциональных показателей.

4. Источники разработки.

Разработка ведётся на основе изучения об­разцов, выпускаемых за рубежом.

5.Технические требования.

5.1.Состав продукции.

Таблица 1.

Наименование	Количество
Машина стиральная	1
Шланг наливной	1
Прокладка	2
Розетка двухполюсная с заземляющим контактом	1
Ролик	2
Ось ролика	2
Фиксатор оси ролика	2
Пакет	1
Руководство по эксплуатации	1
Упаковка	1

5.2. Требования к конструктивному устрой­ству.

В проектируемой конструкции стиральной машины должен находиться пластмассовый стиральный бак с барабаном из нержавеющей стали. К баку снизу прикрепляется коллекторный двигатель, передающий вращение на вал барабана при помощи поликлиновой передачи. Двигатель может перемещаться на закрепляющем устройстве для натяжения ременной передачи. Коллекторный двигатель должен иметь электронный блок управления его работой. Бак снизу соединяется с корпусом при помощи двух амортизаторов сухого трения…

3. Показатели назначения.

5.3.1. Стиральная машина должна соответствовать требованиям ГОСТ 8051-83 «Машины стиральные бытовые», ГОСТ 275704-87 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов», ТУ 120 120850-89, ТУ 37-461-038-03, ТУ 23.578 9514.1.53-92 и другим нормативным документам.

5.3.2. Стиральная должна изготавливаться для работы от сети переменного однофазного тока с напряжением 220 В  10, частотой 50  1 Гц.

5.3.3. Номинальная мощность электронагревателя, не более, 1900 Вт.

5.3.4. Номинальная мощность двигателя, Вт ...

5.3.5. Частоты вращения электродвигателя при режимах: стирка I – … об/мин; стирка II – … об/мин; отжим I – … об/мин; отжим II - … об/мин.

5.3.6. КПД двигателя – …%.

5.3.7. Средний уровень звука, дБ*А, …

5.3.8. Загрузочная масса белья, кг, …

5.3.9. Максимальный расход воды на полный цикл, л …

5.3.10. Диаметр загрузочного люка, мм, …

5.3.11. Масса машины, кг, не более, …

5. 5.4.Требования к надёжности.

5.4.1.Установленная безотказная наработка, не менее, - … часов.

5.4.2.Средняя наработка на отказ, не менее, - … часов.

5.4.3. Установленный срок службы, не менее … лет.

5.4.5. Гарантийный срок службы – 24 мес.

5. 5.5.Требования безопасности.

5.5.1.Конструкция стиральной машины должна обеспечивать соответствие ГОСТ 27570.7, ГОСТ 275704-87, ГОСТ 9043 и другим нормативным документам, устанавливающим требования, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья потребителя.

5.5.2.Конструкция стиральной машины должна обеспечивать I класс защиты от поражения электрическим то­ком.

5.5.3. Конструкция стиральной машины должна обеспечивать брызгозащищенную степень защиты от влаги.

5.5.4. Конструкция стиральной машины должна предусматривать наличие гибкого шнура питания с оболочкой из поливинилхлорида (обозначение СЕЕ) по ГОСТ 7399-80, с присоединительными размерами по ГОСТ 7396-76. Способ крепления шнура питания – Х по ГОСТ 14087-80.

5.5.5. Класс нагревостойкости изоляции обмоток электродвигателя не ниже класса F, ГОСТ 8865.

5.5.6. Уровень радиопомех, создаваемый элек­тродвигателем не должен превышать норм, уста­навливаемых ГОСТ 23511, ГОСТ Р 50033.

5.5.7. Корректированный уровень звуковой мощ­ности стиральной машины, дБ(А), не более 65.

5.5.8. Среднее квадратичное значение виброскорости – не более 15 мм/с.

5.5.9. Размеры, цветовое решение, способ и место нанесения символов органов управления должно соответствовать конструкторской документации.

5. 5.6. Условия эксплуатации – климатическое ис­полнение УХЛ по ГОСТ 15150, группа условий экс­плуатации М23 по ГОСТ 17516.

5. 5.7. Требования к маркировке и упаковке.

5.7.1. Маркировка стиральной машины должна быть выполнена в соответствии с ГОСТ 14087, ГОСТ 19423 и конструкторской документацией завода из­готовителя.

5.7.2. Упаковка.

Требования к потребительской и транспортной таре (тип ящиков, марка картона и т.п.) в соответствии с конструкторской документацией завода-изготовителя.

5. 5.8.Транспортирование и хранение.

5.8.1.Стиральные машины могут транспортироваться всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах, в температурных условиях от –40С до +40С.

5.8.2.Хранение стиральных машин допускается только в отапливаемых и вентилируемых хранилищах при температуре от +5С до +40С.

6.Экономические показатели.

6.1.Лимитная цена изделия, руб. – ….

6.2.Предполагаемая годовая потребность в продукции, тыс. шт. – 10.

6.3. Срок окупаемости затрат, лет – 1.

Проектирование СМА начинается с определения размеров стирального барабана

Барабан стиральной машины является основным элементом, осуществляющим гидромеханическое воздействие на ткань изделий и обеспечивающий показатели машины, качество стирки, полоскания, отжим и степень износа ткани изделий.

Расчет размеров и частота вращения барабана производится при принятых данных:

1. m – масса загружаемой ткани изделий в сухом виде, кг;

2. V_c – удельный объем смоченной ткани изделий, м³/кг;

3. К_с – коэффициент загрузки белья в барабан;

4. К_Lб – коэффициент длины барабана;

5. К_gRб – коэффициент центробежного ускорения, определяющего величину центробежного ускорения в единицах g = 9,81 м/с² на радиус барабана.

V_c – и зменяется экспериментально, для расчетов можно брать в пределах 0,0075…0,0005 м³/кг.

К_с – в результате практических и теоретических исследований установлено, что величина коэффициента загрузки белья в барабане ограничена значениями, обеспечивающими нормируемый уровень качества стирки (отстирываемости)

К_с = 0,61…0,65

Эта величина К_с в процентах характеризует степень загрузки объема барабана смоченной тканью изделий.

К_Lб = L_б/D_б – практический опыт показывает, что в зависимости от типа и вида машины коэффициент колеблется от 0,23 до 0,75.

К_gRб = ²R_б/g – коэффициент центробежного ускорения выбирается в пределах 0,75…0,82.

Диаметр и радиус барабана

Например, масса m по заданию равна 5 кг, тогда

D_б= = 0,481 м

R_б = D_б/2

R_б = 0,481/2 = 0,24 м

Длина барабана стиральной машины

L_б = D_б*К_L

L_б = 0,481*0,65 = 0,337 м

По конструктивным соображениям выбирают высоту гребней барабана

h_гр = (0,12…0,16)D_б

h_гр = 0,12*0,481 = 0,05 м

Диаметр бака стиральной машины с фронтальной загрузкой больше диаметра барабана примерно на 30 мм.

D_бака = 0,481+0,03 = 0,511 м

Высота загрузки белья

H = 0,2 R_б(8К_с + 1)

Н = 0,2*0,24(8*0,65+1) = 0,301 м

Радиус отжима ткани изделий определяется по формуле

R_отж = R_б1 - К_с

R_отж = 0,241-0,65 = 0,143 м

Величина радиуса окружности отрыва

R₀ = 0,5*0,24/0,78 = 0,155 м

Угол отрыва на радиусе R_б

_Rб = arcсos K_gб

_Rб = arсcos 0,78 = 38,739 град

Угол отрыва на радиусе окружности отрыва R_о

_Rо = arсcos(R_о/R_б)K_gб

 _Rо = arсcos(0,155/0,242)*0,78 = 60⁰

Радиус загрузки R_заг (радиус зоны комкования)

R_заг = (3/28)*(0,24/0,78)= 0,102 м

Угловая скорость вращения барабана

_б =  0,82 * 9,81 / 0,24 = 5,79 рад/с

Число оборотов барабана в минуту

n_б = 5,79*30/3,14= 55,28 об/мин

Для меньшей вибрации машины во время отжима необходимо правильно спроектировать ее виброизоляторы, состоящие из пружин подвески и амортизаторов.

Для этого задаются коэффициентом передачи

 = 0,1…0,15

и ориентировочно определяют квадрат частоты собственных колебаний машины, которая должна обеспечиваться виброизоляцией при выбранном значении 

где  = n_отж/30

Задавшись числом К_в пружинных виброизоляторов (К=2-4), определяем жесткость виброизолятора, Н/с:

где m_а - масса амортизируемой части машины.

Далее конструируем виброизолятор, имеющий найденную по этой формуле жесткость. Жесткость пружины в осевом направлении связана с ее размерами формулой

где d – диаметр проволоки пружины; D – диаметр пружины; n – число витков пружины.

Задавшись диаметром пружины (D) и количеством витков (n), определяем диаметр проволоки пружины

Кинематическая схема стиральной машины достаточна простая. Вращение от электродвигателя на барабан машины передаётся или через клиноременную передачу или через поликлиновую передачу, расчёт которой приведён ниже.

Расчёт поликлиновой передачи.

Передаточное отношение поликлиновой передачи

i = n₁/n₂ = D₂/D₁

где n₁ - частота вращения ведущего шкива, находящегося на вале электродвигателя;

n₂ - частота вращения ведомого шкива, находящегося на вале барабана стиральной машины;

D₁ - диаметр ведущего шкива, мм;

D₂ - диаметр ведомого шкива, мм.

Максимальный пусковой момент на двигателе

Т₁ = 3 Н*м

По моменту на быстроходном валу из таблицы [3] выбираем сечение ремня. Рассчитанному значению момента соответствует сечение ремня К.

Диаметр ведущего шкива принимаем D₁ = 15-25 мм.

Диаметр ведомого шкива

D₂ = i* D₁

Определяем окружную скорость ремня

V = *D₁*n₁ /(1000*60)

Окружная сила

F_t = 2Т₁/D₁

Межосевое расстояние

а_min = 0,55(D₁+D₂)

а_mах = 2(D₁+D₂)

Задаёмся конструктивно предварительным межосевым расстоянием

а = … мм

Длина ремня

L = ₁+а[2+(₂/а)²],

где ₁ = (D₁+D₂)/2;

₂ = (D₂-D₁)/2

По справочнику принимаем стандартное значение длины ремня L_ст мм. Уточнённое межосевое расстояние

а = 0,25[(L-₁)+(L-₁)²-8*₂]

Угол обхвата на меньшем шкиве

 = 180 - 2₂57/a

Допускаемое полезное напряжение для ремня

[K] = (K₀*C_L*C_ + 2000T₁/(D₁*A₁₀))*C_p,

где K₀ - исходное полезное напряжение;

C_L - корректирующий коэффициент на длину ремня;

C_ - корректирующий коэффициент на угол обхвата;

C_p - корректирующий коэффициент, учитывающий характер и режим работы передачи;

A₁₀ - площадь сечения ремня с 10 рёбрами (54 мм²).

Число рёбер поликлинового ремня

Z = F_t*10/([K]*A₁₀)

Находим рабочий коэффициент тяги.

 = ₀* C_* C_p

Коэффициент

m = (1 + )/(1 - )

6. Натяжение ремня от центробежной силы

F_ц = 10^-2**А*V²

где  = 1,2…1,25 г/см³

Натяжение ветвей при работе

F₁ = F_t*m/(m - 1) + F_ц

F₂ = F_t /(m - 1) + F_ц

Натяжение ветвей в покое

F₀ = 0,5(F₁ +F₂) - *F_ц

С илы, действующие на вал при работе

F_a = F₁²+F₂² -2F₁F₂cos - 2F_цsin

Ширина шкива

В = t(Z-1)+2s

После проведения необходимых расчетов при проектировании СМА необходимо измерить аналогичные размеры и параметры у реальной СМА и заполнить таблицу 2.

Таблица 2.

Параметр стиральной машины	Рассчитанный	Измеренный
Диаметр барабана, мм
Длина барабана, мм
Объем барабана, м^3
Высота гребней, мм
Межосевое расстояние, мм
Частота вращения при стирке, об/мин
Диаметры шкивов, D1 и D2, мм
Число ребер у ремня
Диаметр проволоки пружины, мм
Число витков пружины

После заполнения таблицы сделать выводы о возможных причинах расхождений рассчитанных и измеренных параметра СМА.

Указания по оформлению отчета

Отчет должен содержать:

11. Название работы, цель работы, программу работы;

12. ТЗ на проектирование машины;

13. Расчеты основных размеров барабана, привода и подвески;

14. Таблицу сопоставимых параметров и размеров.

15. Выводы по работе

Контрольные вопросы

10. Основные разделы ТЗ на проектирование СМА?

11. От каких параметров зависят размеры барабана СМА?

12. Как рассчитать пружины подвески СМА?

13. Каков порядок расчета поликлиновых передач?

Лабораторную работу составил доц. В.А. Титов