Проектирование топливозаправщика АТЗ-6-4320

Проектирование топливозаправщика АТЗ-6-4320

Содержание

Введение

. Топливозаправщик Урал АТЗ-6

. Конструкция АТЗ-6-4320

. Насос самовсасывающий 1СВН-80А

. Особенности конструкции

. Расчет дыхательного клапана

Список использованных источников

Введение

Аэродромный топливозаправщик АТЗ - 6-4320 разработан и производится Челябинским заводом ОАО «Строммашина» для военно-воздушных сил. Эта модель автоцистерны предназначена для заправки летательных аппаратов топливом ТС-1, РТ, Т-8В с противокристаллизационными присадками и несколько отличается и по внешнему виду и по «начинке» от топливных цистерн на автомобильных шасси, перевозящих жидкое топливо по дорогам страны. В настоящее время уже более сотни новых аэродромных автотопливозаправщиков несут службу на аэродромах Военно-воздушных сил Министерства Обороны России.

До начала 1990-х годов, то есть до развала Советского Союза, для заправки армейских летательных аппаратов применялись следующие автотопливозаправщики: АТЗ-8,5-5337, АТЗ-6,5-5337, ТЗА-7,5-500А, ТЗА- 7,5-5334 на автомобильных шасси Минского автозавода. На КрАЗовских шасси были разработаны и приняты на вооружение AT3-9,3-260M и ТЗА-8- 255Б. Но гибель нашей страны привела к тому, что производство шасси для всех этих топливозаправщиков оказалось за рубежом. А так как наши военные не согласны крепить обороноспособность страны «чужими» руками, то пришлось им искать разработчика и производителя необходимой техники в России. Таким заводом оказалось акционерное общество «Завод «Стромма-шипа» из Челябинска. Это предприятие мы уже упоминали в статье об универсальных моторных подогревателях. Чтобы попять, почему выбор пал именно на «Строммашину», обратимся к истории этого завода.

Название завода отражает профиль выпускавшейся ранее продукции строительные машины и механизмы дляжелезобетонных заводов и крупнопанельного домостроения. А образовано производство было, как и многие другие предприятия Урало-Сибирской зоны, в грозные военные годы - в ноябре 1942 года - на базе эвакуированного из Ленинграда предприятия «Нефтеприбор». В годы Великой Отечественной Войны «Завод №8» (так он назывался до 1948 года) занимался изготовлением авиабомб ФАБ-50 и переоборудованием бензиновых автомобильных двигателей в газогенераторн ые.

К концу войны было освоено производство вибростанков для производства шлакоблоков, что и положило начало выпуску строительных машин и механизмов. В 1950-60-с годы завод претерпел крупную реконструкцию, в строй были введены новые цеха и корпуса. С развитием завода на нем стали размещать военные заказы. В 1960 году начато производства автопоезда АМ-66 для укладки аэродромных бетонных плит. В 1961 году освоено производство транспортных прицепных тележек для перевозки ракет, изготавливались комплексы СМ-1520, СМ-1525, СМ-1530, СМ-1535, ЭТН для ремонта ракетной техники. В 1966 по заказу Министерства Обороны завод приступил к производству автотопливозаправочной техники.

Первым изделием стал ТЗ-5 на шасси УРАЛ-375, потом был освоен автотопливозаправщик ТЗА-8-255Б на КрАЗ- 255Б, позже его сменил более современный AT3-9.3-260M.

С началом «перестройки» завод стал активно искать новые заказы и осваивать технику для народного хозяйства. Программу пополнила гамма другой топливозаправочной техники на шасси УРАЛ, МАЗ, КамАЗ. Так что к разработке нового авиационного автотопливозаправщика «Строммашина» приступил, имея уже почти 30-летний опыт работы в этом направлении.

Несколько слов об автомобильной базе, примененной для AT3-10-4320. К 1994 году на Уральском автозаводе было разработано автомобильное длиннобазное шасси УРАЛ-4320-30 грузоподъемностью около 12000 кг. Новое шасси было разработано, в первую очередь, для «пересадки» многочисленного специального оборудования, ранее устанавливаемого на шасси КрАЗ, и если до этого автомобили УРАЛ и изделия на его базе имели полную массу около 15000-17000 кг, то теперь уральцы вошли в класс около 21000 кг.

Технические специалисты ОАО «Строммашина» достаточно тесно работали с конструкторами Уральского автозавода, одними из первых они и узнали о новинке из Миасса, позволяющей их продукции резко увеличить объем перевозимого топлива, поднять производительность работ. Поэтому одно из уральских длиннобразных шасси первых опытно-промышленных партий 1994 года пошло под монтаж опытного образца AT3-6-4320.

А проработка технического задания на топливозаправщик для нужд авиации Министерства Обороны была начата еще раньше, и в итоге оно было утверждено Центральным управлением ракетных топлив и горючего в июне 1993 года. Опытный образец АТЗ-6-4320 для испытаний по линии Министерства Обороны был изготовлен в сентябре 1994 года. С 15 сентября 1994 года по 14 октября 1994 года на базе АО «Завод Строммашина» были проведены предварительные испытания этого опытного образца. Положительные результаты испытаний позволили выйти на государственные испытания.

Госиспытания проводились на военных аэродромах в период с 27 октября 1994 года по 15 марта 1995 года. В период испытаний наработка специального оборудования составила 200 часов, с суммарным объемом совершенного пробега 5000 километров. В заключении к акту государственных испытаний было сказано: «Автотопливозаправщик АТЗ- 6-4320 по техническим и эксплуатационным характеристикам требованиям тактико-технического задания... в основном соответствует..., но своим техническим и эксплуатационным характеристикам (подаче раздаточной системы, вместимости цистерны, климатическим условиям эксплуатации) превосходит АТЗ-6,5-5337 и AT3-9,3-260M, и может быть рекомендован для принятия на снабжение ВВС и постановки на серийное производство».

В процессе испытаний проводилось определение и оценка технических и эксплуатационных характеристик, надежности, безотказности эксплуатации, эксплуатационной технологичности, эргономики управления системами заправщика. Испытаниями подтверждена возможность закрытой (под давлением)

Автотопливозаправщики на аэродроме в Дурасно (Уругвай). Эти машины из состава Вооруженных сил Уругвая (Южн. Америка) в окраске ООН принимают участие в миротворческих операциях.

Топливозаправщик обеспечивал заправку топливом летательных аппаратов из стороннего резервуара, которым может быть прицеп-цистерна. Проверена работоспособность систем перемешивания топлива в цистерне, перекачивания топлива из одного резервуара в другой, минуя свою цистерну и фильтр тонкой очистки. Замерами проверена величина подачи раздаточной системы через рукав с раздаточным пистолетом РГ1-40Г, которая составила более 500 литров в минуту, а с наконечником для закрытой заправки 2561А-5 - более 1000 литров в минуту. Климатические испытания подтвердили способность работы специального оборудования АТЗ-6-4320 в условиях умеренного климата при температурах окружающего воздуха от минус 45° до плюс 40°. Максимальная скорость груженого автотопливозапрвщика составила 75 км/ч, время развертывания из походного положения в рабочее не превысило трех минут.

В части специальных свойств государственные испытания включали стандартные для наземной войсковой транспортной техники виды испытаний: проверку живучести и стойкости при воздействии на заправщик ударной волны, светового излучения, воздействия отравляющих веществ, возможность обработки поверхности после воздействия этих отравляющих веществ и т.д. При проверке возможности работы с прицепом-цистерной использовался прицеп ПЦ-6,7-8925.

Учитывая массовое наличие в войсках в настоящее время топливозаправщиков AT3-9,3-260M, при разработке нового аэродромного топливозаправщика челябинским машиностроителям была поставлена задача добиться максимальной унификации но узлам и агрегатам этих двух цистерн, что и было успешно выполнено. Их родственные черты видны невооруженным глазом в узлах цистерны, гидрооборудования и систем управления.

Конечно, при испытаниях были отмечены некоторые недостатки, но они не имели существенного значения, были устранимы и не повлияли на принятие решения о принятии заправщика на вооружение. Одним из основных недостатков АТЗ-6-4320 стало отсутствие его базового шасси в «Типаже унифицированных автомобильных шасси для Вооруженных Сил России», разрабатываемом Главным автобронетанковым управлением МО РФ. Уральский автозавод на тот период еще не закончил проведение приемочных испытаний шасси УРАЛ- 4320-30 и не провел всех процедур для включения его в типаж. Но позже и это препятствие было устранено, причем удачные испытания AT3-10-4320 сыграли в этом свою положительную роль. [1]

1. Топливозаправщик Урал АТЗ-6

аэродромный топливозаправщик клапан насос

Топливозапращик АТЗ-6 (рис. 1) на шасси автомобиля Урал-4320-1912-40 предназначен для хранения светлых нефтепродуктов и их транспортировки по всем видам дорог и местности, а также для механизированной заправки различной техники с измерением выдаваемого объема топлива. [2]

Топливозаправщик АТЗ-6 в основном применяется для доставки топлива в отдаленные районы, небольшие аэродромы, полевые станы, а также заправки автотракторной техники при помощи дозаторов или топливораздаточных колонок.

Рисунок 1 - Топливозаправщик АТЗ-6

Топливозаправщик оборудован топливораздаточным пистолетом, счетчиком и насосом для наполнения и слива цистерны. Цистерна может иметь несколько (два или три) изолированных отсеков для различных марок топлива. В этом случае отдельные отсеки оборудуются собственными устройствами учета отпуска жидкостей. Расширительная горловина расположена в задней части цистерны. На горловине цистерны, изготовленной как мера полной вместимости, предусмотрено смотровое окно для контроля полноты налива продукта.

Цистерна оборудована люком-лазом с герметичной крышкой; лестницей, расположенной внутри емкости; трубой заливной и дренажной трубкой предназначенной для отвода паровоздушной смеси при наполнении цистерны.

Для выполнения рабочих операций автотопливозаправщик оборудован станцией наполнения-слива. На цистерне установлен центробежный насос 1СВН-80А. Бортовая насосная установка имеет надежный механический привод от ДОМа двигателя базового шасси. При предельном наполнении автоматически срабатывает световая и звуковая сигнализации и останавливается заполняющий насос.

Автоцистерна безопасна в эксплуатации. Для обслуживания люков цистерна оборудована площадками обслуживания с просечной опорной поверхностью для предотвращения скольжения в любых климатических условиях. Основные технические характеристики приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Технические характеристики АТЗ-6-4320

2. Конструкция АТЗ-6-4320

К лонжеронам рамы цистерна с оборудованием крепится П-образными стремянками. Коробка дополнительного отбора мощности, установленная на раздаточной коробке шасси, через карданный вал и редуктор-мультипликатор приводит насосную установку, коробка отбора мощности, расположенная на коробке передач, используется для гидропривода намотки рукава.

Насос центробежного типа с мультипликатором, расположен в «корзине», собранной из стандартных тянутых «уголков». «Корзина» достаточно низко подвешена к 4 и 5 поперечинам рамы шасси и определяет радиус продольной проходимости автомобиля.

Для размещения насосной установки внутри лонжеронов рамы внесены изменения в пневмосистему шасси: тормозные ресиверы перенесены на наружную правую сторону рамы. Перед этими ресиверами установлен масляный бак гидросистемы. В соответствии с требованиями к автотопливозаправщикам изменена конструкция выпускной системы двигателя путем переноса глушителя с искрогасителем в переднюю часть автомобиля. Ради установки ящиков для ЗИП, ветоши и песка, на левой стороне держателя запасного колеса введены дополнительные усиливающие элементы, связывающие его с кронштейнами топливного бака. По требованиям безопасности к кронштейнам бензобака снизу прикреплен защитный стальной лист.

К задней части цистерны прикреплен арматурный шкаф, в котором расположены гидросистема специального оборудования, пневмосистема с пультом управления, рукоятка привода управления подачи топлива, вторичный показывающий прибор тахометра, узел управления гидропривода намотки рукава и другие спецузлы.

В гидросистему входят трубопроводы, клапана, задвижки, манометры давления, катушки с рукавами, фильтры и другие элементы. Одним из самых массивных элементов в арматурном шкафу является топливный фильтр тонкой очистки. Для его монтажа-демонтажа предназначен люк с крышкой, установленный на правой верхней стороне шкафа. Также в арматурном шкафу справа расположена катушка раздаточного рукава.

Слева и справа под арматурным шкафом расположены подкузовные ящики. В левом ящике лежит раздаточный рукав с пистолетом. В правом ящике установлен мотор гидропривода намотки раздаточного рукава. Длина раздаточных рукавов для подстыковки к бортовым штуцерам и заливным горловинам вертолетов и самолетов 15 метров, что следует при постройке диорамы с этим автомобилем. Для хранения напорно-всасывающих рукавов по бокам вдоль цистерны расположены два пенала.

На задней стенке ящика ЗИП расположены два огнетушителя УПУ-5, а на кронштейне передней опоры цистерны справа крепится катушка заземления, используемая в процессе заправки. В движении топливозаправщик заземляется цепью, прикрепленной к заднему буксирному устройству. [3]

3. Насос самовсасывающий 1СВН-80А

Самовсасывающий насос 1СВН-80А (рис. 2) и электронасосный агрегат 1АСВН-80А предназначены для перекачивания чистых, без механических примесей жидкостей: воды, бензина, керосина, дизельного топлива, спирта и других нейтральных жидкостей температурой от -40 до 50 ºС и плотностью не более 1000 кг/.

Рисунок 2 - Насос самовсасывающий 1СВН-80А

Таблица 2 - Основные технические характеристики насоса 1СВН-80А

4. Особенности конструкции

Самовсасывающие насосы 1СВН-80А выпускаются левого и правого вращения, если смотреть со стороны конца вала. В насосе левого вращения приводной конец вала расположен со стороны всасывающего патрубка, направление вращения вала против часовой стрелки. В насосе правого вращения приводной конец вала расположен со стороны напорного патрубка, вращение вала по часовой стрелке. Направление вращения вала должно совпадать с направлением стрелки на напорной секции насоса (проверяется кратковременным пробным пуском привода насоса).

Секция всасывания имеет тангенциальный подвод жидкости к колесу, напорная секция - тангенциальный отвод жидкости и отвод воздуха, рабочий и глухой каналы. Вал опирается на шарикоподшипники, которые защищены торцовыми уплотнениями от проникновения в них перекачиваемой жидкости. Утечки через торцовые уплотнения отводятся через отверстия во всасывающей напорной секциях. Герметичность разъема секций обеспечивается уплотнительным кольцом.

Перед пуском в насос заливают рабочую жидкость. В момент пуска жидкость, имеющаяся в насосе, захватывается колесом и отбрасывается по рабочему каналу в напорную секцию. Одновременно часть жидкости попадает в глухой канал и вытесняется в межлопаточное пространство колеса, благодаря имеющейся перемычке в рабочем канале. Увеличение объема жидкости в межлопаточном пространстве периферии приводит к вытеснению воздуха у ступицы колеса в отвод. Процесс продолжается до тех пор, пока весь воздух будет откачен из всасывающего трубопровода, а на его место поступит перекачиваемая жидкость. Поступившая в насос жидкость при прохождении через колесо приобретает кинетическую энергию и поступает в напорный трубопровод. Освободившееся пространство сразу же заполняется новой порцией жидкости. Этот процесс происходит непрерывно.

Муфта электронасосного агрегата выполняется в двух вариантах: пальцевая и втулочно-пальцевая и защищается кожухом, который устанавливается на заводе-изготовителе. Электронасосный агрегат поставляется в собранном виде и не требует разборки при монтаже.

5. Расчет дыхательного клапана

Дыхательные клапана устанавливаются на резервуарах, для защиты оборудования от превышения давления сверх установленного. После снижения давления до нужного предела предохранительный клапан прекращает сброс среды.

Предохранительные клапана подбираются по площади проходного сечения, которая определяется по формуле:

,  (1)

где F_c - площадь проходного сечения, равная наименьшей площади сечения в проточной части, мм²;- максимальная возможная пропускная способность паров, кг/ч;

α - коэффициент избытка газа или жидкости клапаном (0,6);

β - коэффициент, учитывающий расширение среды, (0,04);

р₁ - максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном (1,65МПа);

ρ - плотность жидкости, кг/м³

p₂ - избыточное давление за предохранительным клапаном (0,15 МПа).

Определим нагрузку G, действующую на стенки резервуара для автомобильных и железнодорожных цистерн:

=30D(L+0,5D), (2)

где D - диаметр резервуара, м;

L - длина резервуара, м.

Подставим полученное значение G и в формулу (1) и вычислим площадь проходного сечения предохранительного клапана F_с.

Проходное сечение для полно подъемных клапанов равно:

 (4)

 (5)

По полученному значению выбираем дыхательный клапан.

Принимаем клапан КДМ - 50 рис. 3 с диаметром проходного сечения 50 мм.

Рисунок 3 - Клапан дыхательный механический КДМ 50М

Список использованных источников

1 Коваленко В.Г., Сыроедов Н.Е. Памятка водителю-оператору автомобильных средств транспортирования и заправки нефтепродуктов. Москва, 1998. 45 с.

Коваленко В.Г. Транспортные и заправочные автомобильные цистерны для дорожных перевозок опасных грузов: альбом. Москва, 1997. 64 с.

ГОСТ Р 50913-96 Автомобильные транспортные средства для транспортирования и заправки нефтепродуктов. Типы, параметры и общие технические требования. Введен впервые. Дата введ. 10.06.1996 г. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 22 с.

Дмитриев В. С. М-Хобби // Журнал / Топливозаправщик АТЗ-6. 2006. № 2. С. 56-62.