Автопылесос прямоточного типа

     Волокнистый фильтр – представляет  собой слои различной толщины,  в которых более или менее  однородно распределены волокна.  Это фильтры объемного действия, так как они рассчитаны на  улавливание и накапливание частиц  в больших количествах.

4) Ручка-держатель  – предназначенная для того  чтобы держать пылесос. Изготавливается  из того же материала что  и корпус. В производстве выпускаются  конструкции, в которых ручка-держатель  и корпус объединены.

5) Патрубок  – деталь, предназначенная для  соединения ручки с корпусом.

            Патрубки  пылесоса делятся на  различные виды в зависимости  от материала изготовления и  конструкции.

       В зависимости от материала  изготовления они бывают металлические  и пластиковые. Причем почти  все производители сейчас отдают предпочтение металлу. Он более надежен и удобен.

6) Пылесборник  – составная часть корпуса,  расположенная в передней части  пылесоса и закрепленная к  корпусу крюком снизу и защелкой  сверху. Изготавливается из пластмассы.

Также пылесос  может комплектоваться шлангом (за исключением малогабаритных ручных моделей и некоторых пылесосов «американской» компоновки с насосом, встроенным в щётку), трубой, а также насадками, расширяющими его функциональность.

Автомобильный пылесос предполагает, во-первых, небольшие  габариты и легкий вес.

Система очистки предполагается самой простой, то есть очистка в процессе прохождения  воздуха, засосанного пылесосом, через  фильтрующий элемент. Качество фильтрующего элемента необязательно должно быть наивысшим, так как очистка салона автомобиля осуществляется, как правило, либо на улице, либо в гараже или  аналогичном месте. То есть там, где  небольшой выброс пыли в воздух не принесет вреда.

Пылесос должен быть компактным, поэтому объем  очищающего элемента должен быть небольшим. Целесообразнее лишний раз почистить  фильтрующий элемент, чем работать в автомобиле пылесосом больших  размеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Разработка конструкций

 

Ручной  пылесос содержит корпус 1 с всасывающим 2 и выходным 3 отверстиями и размещенный  в корпусе 1 побудитель тяги в виде электродвигателя 4 и закрепленной на его валу крыльчатки 5. На корпусе 1 со стороны всасывающего отверстия 2 навинчен отсоединяемый трубчатый  элемент 6, в котором установлен съемный  пылезадерживающий фильтр 7. На другой торец трубчатого элемента 6 навинчен соединительный узел 8 с конической торцевой частью для подсоединения сменных насадок. Со стороны выходного отверстия 3 на корпус 1 навинчена воздухорассеивающая решетка 9. При этом имеющиеся на корпусе 1, трубчатом элементе 6 и соединенных с ними частях соединительного узла 8 и решетки 9 соединительные элементы выполнены унифицированными.

Корпус 1 снабжен ручкой 10, на которой расположены  кнопка 11 включения пылесоса и кнопка 12 переключения режима работы побудителя

тяги. Для  подключения пылесоса к сети или  автономному источнику питания (например, автомобильному или переносному  аккумулятору) корпус пылесоса снабжен  электрошнуром 13 с вилкой 14.

Вакуумная пылеуборка с помощью предложенного  ручного пылесоса осуществляется следующим  образом.

После подключения  вилки 14 к источнику электропитания и включения с помощью кнопки 11 побудителя тяги - электродвигателя 4 с закрепленной на его валу крыльчаткой 5, вал электродвигателя 4 и крыльчатка 5 придут во вращение, лопасти крыльчатки, перемещая воздух в направлении  выходного 3 отверстия корпуса создадут разрежение в зоне всасывающего отверстия 2, вследствие чего в корпус 1 пылесоса через соединительный узел 8, трубчатый элемент 6 и размещенный в нем пылезадерживающий фильтр 7 и далее через всасывающее отверстие 2, начнет поступать засасываемый воздух. Затем на соединительный узел 8 устанавливают соответствующую насадку (если она не была установлена ранее) и удерживая корпус 1 пылесоса за ручку 10, приближают всасывающим отверстием размещенной на соединительном узле 8 насадки к убираемой поверхности. При этом выбиваемые из пылевого слоя, имеющегося на убираемой поверхности, струями всасываемого через отверстие насадки воздуха частицы пыли будут увлекаться засасываемым в насадку воздухом и поступать в трубчатый элемент 6 через полость насадки и соединительный узел 8, и далее частицы пыли будут задерживаться фильтром 7 и оседать во всасывающей части трубчатого элемента, выполняющего одновременно роль емкости для сбора пыли, в то время как очищенный от пыли воздух будет проходить через фильтр 7, затем через полость корпуса 1 к выходному отверстию 3 корпуса и далее через воздухорассеивающую решетку 9 выталкиваться наружу.

После окончания  пылеуборки или в случае сильного забивания пылью фильтра 7 отключают с помощью кнопки 11 побудитель тяги отсоединяют от розетки электросети вилку 14, снимают насадку,

отсоединяют от трубчатого элемента соединительный узел, а трубчатый элемент от корпуса  и освобождают трубчатый элемент  от скопившейся пыли. Далее вынимают фильтр из трубчатого элемента и очищают  фильтр от пыли. Затем возвращают все  отсоединенные детали на прежнее  место и, при необходимости, продолжают пылеуборку.

Наличие в рассматриваемом пылесосе у  корпуса, трубчатого элемента и подсоединенных к ним частях других деталей унифицированных  соединительных элементов обеспечивает быстросменность и взаимозаменяемость указанных деталей.

В частности, при необходимости использования  распылительной насадки (например, для  опрыскивания растений), вывинчивают  воздухорассеивающую решетку 9 и трубчатый элемент 6 с размещенным на его торце соединительным узлом 8. Далее отсоединяют соединительный узел и навинчивают последний на корпус со стороны выходного отверстия 3. Затем на соединительный узел насаживают насадку-распылитель (или другую насадку, для работы которой требуются нагнетательные свойства пылесоса), при этом оставляют полностью открытыми всасывающее отверстие 2 корпуса (без трубчатого элемента 6 и фильтра 7). С помощью кнопки 12 выбирают максимальный или пониженный режим работы побудителя тяги.

Таким образом, как видно из описания заявленной полезной модели, предложенная конструкция  ручного пылесоса благодаря наличию  у корпуса и подсоединяемых к  нему деталей унифицированных разъемов и использованию в данной конструкции  пылесоса съемных взаимозаменяемых деталей обеспечивает быстросменность указанных деталей и возможность подсоединения к выходному (воздухонагнетательному) отверстию корпуса пылесоса распылительных насадок, в результате чего обеспечивается существенное расширение эксплуатационных возможностей ручного пылесоса.

 

       

 

Рисунок 3 –  Ручной пылесос

 

 

 

 

7. Расчета электродвигателя  автомобильного пылесоса

 

Номинальные данные электродвигателя:

Р = 100 Вт;

U=12 В;

n = 12000 об/мин.

По кривой рисунку 4 определяем коэффициент  полезного действия электродвигателя, равный 60%.

 

Рисунок 4 - График для определения  КПД

Рисунок 5 - График для определения А и Б

 

Определяем расчетную  мощность электродвигателя:

P_я = EI = P , Вт

Р_я=100

=122 Вт

 

Таблица 1

Двусторонняя толщина  δ_из изоляции обмоточных проводов, мм

 

Марка провода	Диаметр провода, мм
	0,1-0,19	0,2-0,25	0,27-0,29	0,31-0,38	0,41-0,49	0,51-0,69	0,72-0,96	1,0-1,45
ПЭЛ	0,020	0,025	0,030	0,040	0,045	0,050	0,060	0,070
ПЭВ-2	0,040	0,045	0,060	0,060	0,070	0,080	0,090	0,110
ПЭЛШО	0,075	0,090	0,100	0,105	0,110	0,115	0,125	0,135
ПЭЛБО	-	0,125	0,155	0,160	0,165	0,170	0,180	0,210

 

 

Для нахождения значений А и В по кривым рис. 10 вычислим отношение мощности электродвигателя, выраженной в милливаттах, к скорости вращения в оборотах в минуту. Для данного электродвигателя это отношение составляет 100000:12000=8,33. Отложив это число на горизонтальной оси рис. 10, находим значение линейной нагрузки при длительной работе электродвигателя А=72 а/см. Аналогично находим значение индукции в воздушном зазоре В = 3200 гс. Примем отношение l:D=1. Подставим числовые значения расчетных величин в формулу, найдем диаметр якоря:

D = , см

D=

=3,4 см.

 

При е=1 длина якоря:

l = 3,4*1=3,4 см.

Ток якоря по формуле:

I = , А

I=

=13,9 А

Электродвижущая сила обмотки  якоря по формуле:

I = , В

Е=

=8,8 В

Полюсное деление якоря:

t=

=6,8 см

Магнитный поток по формуле:

Ф = Bατl , мкс

где    a = 0,65 – часть полюсного деления, которую занимает дуга полюса b_m. (см. рис. 6).

Ф=3200*0,65*6,8*3,4=48090 мкс

Число проводников обмотки  якоря по формуле:

N =

N=

=91,5 , принимаем 96.

Число пазов якоря:

Z = 3*D=3*4,3 = 12,9

Округляем до ближайшего нечетного  числа Z = 13.

Число проводников в пазу:

N_z=

=7,4, принимаем 8.

Это число Делится на 2, поэтому округлять его не требуется.

 

Сечение проводника обмотки  якоря при А = 8 мм²:

s=

= = 0,869 мм².

По таблице 2 определяем сечение  провода s = 0,916 мм² и d=1,08 мм.

Выбираем провод марки  ПЭЛ; толщина изоляции по таблице 1 составляет 0,07 мм.

 

Таблица 2

Круглые обмоточные провода

 

Диаметр d, мм	Сечение s, мм2	Масса 100м провода, кг	Сопротивление 100м провода  при 15 0С, Ом
0,1	0,008	0,007	227
0,11	0,009	0,008	181
0,12	0,011	0,010	152
0,13	0,013	0,012	130
0,14	0,015	0,014	112
0,15	0,018	0,016	97
0,16	0,020	0,018	86
0,17	0,023	0,020	76
0,18	0,025	0,022	67
0,19	0,028	0,025	61
0,20	0,031	0,028	55
0,21	0,035	0,031	50
0,23	0,041	0,037	42
0,25	0,049	0,043	35
0,27	0,057	0,051	30
0,29	0,066	0,059	26
0,31	0,075	0,067	23
0,33	0,085	0,076	20
0,35	0,096	0,085	18
0,38	0,113	0,100	15
0,41	0,132	0,117	13
0,44	0,152	0,135	11
0,47	0,173	0,154	10
0,51	0,204	0,182	8,4
0,55	0,238	0,211	7,2
0,59	0,273	0,243	6,3
0,64	0,322	0,286	5,3
0,69	0,374	0,332	4,6
0,74	0,430	0,382	4,0
0,8	0,503	0,447	3,4
0,86	0,581	0,516	3,0
0,93	0,679	0,604	2,5
1,0	0,785	0,698	2,2
1,08	0,916	0,814	1,9
1,16	1,057	0,94	1,6
1,25	1,227	1,091	1,4
1,35	1,481	1,273	1,2
1,45	1,651	1,468	1,0
1,56	1,911	1,699	0,9
1,68	2,22	1,971	0,8
1,81	2,57	2,29	0,7

 

 

Сечение паза по формуле:

S = , мм²

где    к_з=0,7 – коэффициент заполнения паза.

S =

= 15,1 мм².

Диаметр круга, занятого проводниками обмотки:

d₀ =

= 4,4 мм.

d_из=1,08 + 0,07 = 1,15 мм.

 

 

 

Рисунок 6 – Эскиз к  расчету магнитной цепи

 

Периметр изоляционной гильзы

р = 3,14* 4,4= 14,7 мм.

Площадь паза, занимаемая гильзой, по формуле:

S_r = pt_г , мм²

где     p – периметр паза, мм;

          t_г – толщина гильзы, мм.

S_г=14,7*0,2=2,9 мм²

Площадь паза, занимаемая клином, по формуле:

S_к = h_кb_к , мм²

где     h_к – толщина клина, мм;

          b_к – ширина клина, мм.

S_к=0,3*3=0,9 мм²

Полное сечение паза:

S_П = S + S_Г+S_К= 15,1 + 2,9 + 0,9 = 18,9 мм².

Диаметр паза:

d =

= 5,2 мм.

Диаметр окружности, па которой  расположены центры пазов:

D_п = D-(d+1)=26-[5,2+1] =19,8 мм.

Расстояние между соседними  пазами:

t =

= =7,8 мм.

Толщина зубца в узком  месте:

b_z = 7,8 — 5,2 = 2,5 мм.

Прорезь паза:

a =b_z+1= 0,25 + 1 = 1,25 мм.

Число коллекторных пластин К = 8.

Сечение щетки:

S_щ=

=2,31 см².

где I_щ=6 а/см² – плотность тока в щетке.

Можно взять квадратную щетку  с размерами 10х15 мм².

Таким образом, расчет якоря  электродвигателя автомобильного пылесоса закончен.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Направления  совершенствования 

 

В целях  модернизации автомобильного пылесоса возможно дополнение его предварительной  системой очистки воздуха циклонного типа.

Как правило, пылесосы создают  всасывающее усилие для того, чтобы  втягивать загрязнения с очищаемой  поверхности. Пылесосы имеют пылеотделяющее устройство, которое отделяет и улавливает пыль, грязь, макрочастицы, осколки, мусор и тому подобное из воздуха, втянутого в пылесос.

Циклонные сепараторы хорошо известны как пылеулавливающие устройства для пылесоса. Традиционный циклонный сепаратор способен эффективно удалять сравнительно крупные частицы  пыли из втянутого воздуха, но часто  не способен эффективно удалять мелкую пыль.

Далее, одним из направлений  совершенствования автомобильного пылесоса может быть реализация возможности  двухкамерной фильтрации пыльного воздуха  на основе применения соответствующего устройства.