WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Во второй главе проведен анализ структурных схем пневматических ударных машин, представляющих варианты размещения функциональных узлов (средства подачи, включения и отключения, воздухораспределительное устройство, ударник, цилиндр, рабочий инструмент, устройство удержания и управления) при условии обеспечения повышенного ресурса и надежности работы, а также их соответствия требованиям ГОСТ по шумовым и вибрационным характеристикам. Проведено графическое моделирование конструкций пневмоударных механизмов в зависимости от их назначения, имеющих различную конструкцию исполнительного органа, воздухораспределительного и пускового устройства, устройств вибро- и шумогашения, а также устройств для удержания и управления рабочими органами. Проведена сравнительная оценка конструктивных исполнений пневматических ударных машин по размещению объемов камер соответственно рабочего и холостого ходов. По результатам проведенного анализа было выдвинуто предложение по усовершенствованию механизма: введение трубки с каналом для осуществления процесса перепуска энергоносителя между камерами холостого и рабочего ходов в дроссельном пневмоударном механизме с трубчатым воздухоподводом и перепуском ДПУМ(ПТ) (рис.1).

Рис. 1. Дроссельный пневмоударный механизм с трубчатым воздухоподводом и перепуском ДПУМ(ПТ)

1-трубка, 2-цилиндр, 3-ударник, 4-инструмент.

В третьей главе приведено физико-математическое описание рабочего процесса усовершенствованного дроссельного пневмоударного механизма с трубчатым воздуподводом и перепуском ДПУМ(ПТ), представленное ниже приведенной системой уравнений. При физико-математическом описании приняты допущения:

1) состояние воздуха подчиняется уравнению Клапейрона;2) движение воздуха по каналам является квазистационарным;3) технические характеристики воздухоподводящих дросселей являются совершенными, и их коэффициенты расхода воздуха при численном исследовании приняты равными единице;4) вследствие небольшой массы ударника и трубки машины, силы их собственного веса и трения ударника о стенки трубки и корпуса не учитываются;5) результирующая от сил давления сжатого воздуха в рабочих камерах ПУМ одинакова для ударника и корпуса;6) трубка в осевом положении неподвижна.

; ; ; ;

R, k – газовая постоянная и показатель процесса;

По, ро, хо - проходные сечения дросселей впуска в предкамеру, камеры рабочего и холостого ходов;

Dв - диаметр выпускного отверстия;

pп, pр, pх - давления воздуха в предкамере, в камерах рабочего и холостого ходов;

VП, Vр, Vх – объёмы предкамеры, камер рабочего и холостого ходов;

по, ро, хо - функции впуска воздуха в предкамеру, камеры рабочего и холостого ходов;

ра, ха - функции впуска воздуха в камеры рабочего и холостого ходов из атмосферы;

р1 , х1 - функции проходных сечений каналов выпуска воздуха из камер рабочего и холостого ходов;

по, ро, хо - функции расхода воздуха в зависимости от изменения температур со стороны предкамеры, камер рабочего и холостого ходов;

ра, ха - функции расхода воздуха в зависимости от изменения температуры на выпуске в атмосферу из камер рабочего и холостого ходов;

п, р, х - температура воздуха в предкамере, в камерах рабочего и холостого ходов;

Fу, Fт - силы трения ударника о корпус и трение трубки об ударник в направлении оси перемещения корпуса;

- сила нажатия на корпус;

- перемещения ударника, корпуса и трубки;

Sи, Sт- площади диаметральных сечений инструмента и трубки;

t- время;

- массы ударника, корпуса и трубки.

Алгоритм моделирования положен в основу разработанной и представленной методики инженерного расчета параметров ДПУМ(ПТ).

Баро- и термодинамические характеристики в камерах ДПУМ(ПТ) представлены на рис. 2 (для камеры наддува холостого хода) и на рис.3 (для камеры наддува рабочего хода) зависимостями во времени: давления воздуха рр = р(t), температуры р = (t), расхода Gр = G(t), удельных теплоёмкостей сррр(t), cvp=cv(t), а также показателя процесса np= n(t.)

Рис. 2. Баро- и термодинамические характеристики для камеры наддува холостого хода

Рис. 3 Баро- и термодинамические характеристики для камеры наддува рабочего хода

Из полученных результатов исследования этих характеристик следует, что для рациональных соотношений Vp/Vx,,р/х при давлении воздуха в сети от ро=0,4 МПа до ро=0,7 МПа (через 0,1 МПа) процессы энтропии в представле­ниях (S-0)pv и (S-t)pv для камер наддува как холостого хода, так и рабочего хода являются соответственно подобными, то есть тенденции их изменения близки к процес­сам, происходящим при ро=0,6 МПа, что подтверждается численными иссле­дованиями при физико-математическом моделировании рабочего процесса в камерах ДПУМ(ПТ).

Давление воздуха перед выпуском в ДПУМ (ПТ) снижается в камере рабочего хода на 15%, а в камере холостого хода до 30%, что способствует улучшению шумовой характеристики механизма. Максимальные температуры воздуха в камерах рабочего и холостого ходов выше атмосферной (290 К) на 80 и 130 К соответственно. Температуры воздуха на выпуске снижаются на 70 К. Иллюстрации и анализ тенденций изменений i(t), Ci(t) и Ci(), Si(t), Si() и ni(t) приведены в тексте диссертации и здесь, из-за объема с учетом направленности решения задач исследования, опущены. Однако отметим, что показатели процесса ni в зависимости от настроек механизма изменяются от 1,0 до 1,8, а удельные энтропии Spi и Svi в камерах рабочего и холостого ходов (-5,30…3,00)·10-3 Дж / (кг·К) и (-6,00…2,40)·10-3 Дж / (кг·К) соответственно. При совмещении изменений термодинамических показателей с перемещением ударника и изменением давления представляется более полно оценить потенциальные возможности ДПУМ (ПТ).

Были установлены зависимости энергетических характеристик ДПУМ(ПТ) от его геометрических параметров, построенные по данным моделирования, от изменения:

- диаметра дрос­селя камеры рабочего хода Dp px при постоянном диаметре дросселя камеры холостого хода, равном Dpxx = 0,008м при kv=0,2 и kv=0,3;

- диаметра дросселя камеры холостого хода Dp при постоянном диаметре дросселя камеры ра­бочего хода, равном Dppx = 0,008м при ку=0,2 и ку=0,3;

- от коэффициента соотноше­ний объёмов камер рабочего и холостого ходов = Vp/Vx;

- от высоты камеры холостого хода НКХХ;

- от массы ударника mу ;

- от начального объема камеры холо­стого хода VH хх ;

- от диаметра выпускного отверстия Dwip.

Оптимальными геометрическими парамет­рами ДПУМ(ПТ) для легкой навесной машины с дроссельным типом воздухораспределения и энергией удара Ат = 400Дж будут следующие:

коэффициент соотношения объёмов камер рабочего и холостого хо­дов = 7;

начальный объём камеры холостого хода VHXX = 0,001152м3;

высота камеры холостого хода Нкхх = 0,130м;

диаметр дросселя камеры рабочего хода Dppx - 0,01м ;

диаметр дросселя камеры холостого хода Dpxx = 0,009м;

диаметр выпускного отверстия Dwip = 0,05м;

масса ударника mу = 12кг.

Исследовано влияние перепуска на динамику работы дроссельного пневмоударного механизма с учетом новых параметров процесса. На диаграммах рис. 4 представлены зависимости перемещения X(t), скорости U(t), расхода Gp(t), давлений воздуха в камерах холостого kx(t) и рабочего kp(t) ходов, характеризующие особенности рабочего цикла дроссельного ПУМ с перепуском ДПУМ(ПТ) во времени за цикл работы. Рабочий цикл механизма характеризуется тем, что после соударения ударника с инструменто рабочий цикл повторяется. На участке (19-1) формально происходит, так называемый, выстой ударника. Участок (0-4) соответствует расширению воздуха в камере холостого хода при одновременном поступлении его из сети через впускной дроссель. После закрытия впускного канала (точка 4) в камере рабочего хода начинается сжатие отсеченного в ней воздуха и воздуха, одновременно натекающего из сети через впускной дроссель. Подключение канала перепуска (точка 5) способствует более резкому повышению давления в камере рабочего хода и снижению давления в камере холостого хода на участке 5-6. Перекрытие перепускного канала (точка 6) характеризует начало сжатия отсеченного воздуха и воздуха, впускаемого через дроссель в камеру рабочего хода (участок 6-11), а также, с некоторым замедлением (участок 6-7), дальнейшее расширение (участок 7-8) в камере холостого хода. С момента открытия канала выпуска (точка 8) из камеры холостого хода происходит выпуск отработавшего воздуха, таким образом, что давление сначала резко (участок 8-9), а затем плавно, выравнивается до атмосферного. Далее на участке (9-16) поддерживается таким до закрытия выпускного канала при рабочем ходе (точка 16).

Особенно характерным для ДПУМ(ПТ) являетса продолжающееся повышение давления в камере рабочего хода (участок 11-12). Следует отметить, что с увеличением проходного сечения впускного дросселя или с уменьшением объема камеры рабочего хода, максимальное значение kp (точка 12), смещается влево к точке 11, соответствующей крайнему верхнему положению ударника. При изучении множества диаграмм kp и kx с различными настройками ДПУМ(ПТ) установлено, что максимума kp (как это имеет место у машин с традиционным рабочим циклом) на участке tx не наблюдается. Это можно объяснить, во-первых, большим объемом камеры рабочего хода, во-вторых, меньшим проходным сечением дросселя впуска и, в-третьих, малой величиной противодавления, в сравнении с аналогичными параметрами механизмов с золотниковым, клапанным и бесклапанным ДПУМ.

Рис. 4. Принципиальная схема ДПУМ(ПТ) с перепуском и диаграммы его рабочего процесса.

Ускоренное движение ударника на участке 12-16 характеризуется расширением воздуха, поступающего из сети через впускной дроссель. С закрытием нижней кромкой ударника выпускного канала (точка 15) в камере холостого хода начинается сжатие отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего из сети через впускной дроссель. С момента открытия перепускного канала (точка 17) воздух из камеры рабочего хода перетекает в камеру холостого хода, что обуславливает резкий рост давления в ней на участке (17-18). После закрытия перепускного канала (точка18) давление в камере рабочего хода снижается, но не так резко, как это наблюдалось на участке (17-18). С момента открытия ударником выпускного канала из камеры рабочего хода начинается выпуск отработавшего воздуха, при этом сначала (участок 18-19) давление падает медленно, а затем, по мере открытия выпускного канала на 1/3 всего сечения (участок 19-20), достаточно резко (участок 20-21) растет, после чего (точка 0) поддерживается на уровне атмосферного. Характерные точки, указывающие на диаграммах начало и конец процесса перепуска, наглядно показывают его реализацию в ДПУМ(ПТ).

Было проведено исследование влияния процесса перепуска на динамику ДПУМ(ПТ). Исследовались зависимости съема мощности N(), удельного расхода qv() от соотношения проходных сечений впускных дросселей, характеризующихся параметром = р / х. Определено, что значение оптимальное значение N определяется: от соотношения проходных сечений впускных дросселей в пределах рац=2,5…2,75; от соотношения объемов камер рабочего Vр и холостого ходов Vх, характеризующегося параметром, диапазон рациональных значений которого достаточно широк и определяется пределами значений рац=2,5…3,5; от параметров перепускного канала: проходного сечения п и расстояния до отсечной кромки канала Wх, конструктивно увязанных с размерами перепускного канала – шириной П и его высотой hп: от зависимости qv и N от безразмерных параметров е и имеют оптимум и для рациональных значений qv и N имеют пределы: ерац = 0,25…0,50 и рац = 0,58…0,64.

Среднее значение съема мощности N() и удельного расхода qv(), полученные при численном исследовании ДПУМ с перепуском и без него свидетельствуют, что при рациональных настройках ДПУМ (ПТ) его экономичность выше на 24,3%, чем дроссельного ПУМ без перепуска, что является явным преимуществом.

Четвертая глава содержит результаты экспериментальных исследований. По полученным данным численных исследований была разработана принципиальная схема ДПУМ(ПТ) (рис. 5) и изготовлен экспериментальный образец легкой навесной машины с ДПУМ(ПТ) (рис. 6).

Рис. 5. Принципиальная схема легкой навесной машины с ДПУМ(ПТ)

1-инструмент, 2-букса,3-стакан, 4-ствол (цилиндр), 5-ударник, 6-центральная трубка, 7- фиксатор трубки, 8-пружина, 9- крышка, 10-патрубок, 11, 12-хомуты, 13, 14- проушины, 15, 17-болт, 16-стяжка, 18-дроссельный канал, 19- камера холостого хода, 20-выпускной канал, 21- камера рабочего хода, 22-дроссельный канал, 23-камера, 24- канал перепуска.

Проводилось сравнение результатов физического (рис. 7) и численного (рис. 8) экспериментов. Результаты представлены осциллограммами зависимостей основных характеристик рабочего процесса. Результаты обработки осциллограмм иллюстрированы графическими зависимо­стями на рис. 9. Установлено:

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»