Харкевич А.А. - Автоколебания (1107605), страница 7
Текст из файла (страница 7)
)Ч. Поршень с большим ускорением идет вниз. В положении, изображенном на рис. 32, Лг, отверстия б перекрыты и воздух, заключенный в по. лости С расширяется. Ч. Удар. Сжатый воздух из /и полости С быстро выходит в атмосферу. Затем цикл возоб- Ф новляется. // Действительные конструк- ции подобного рода дают лег/'. кие, но частые удары (до 4000 — 5000 в минуту). Рис.
33. Описанная последователь- ность явлений позволяет построить лиаграмму работы механизма, показанную на рис. 33. За положительное направление принято направление сверху вниз на рис. 32. Начало координат — в крайнем нижнем положении (в точке удара). На диаграмме отмечены характерные точки: /— начало цикла, 2 в начало сжатия, 3 в впуск, 4 в крайнее верх- 7. пневмАтпческне удАРные иистРументы 37 нее положение поршня, 5 — начало расширения, б — выпуск. 1 — удар — конец цикла и начало нового.
Кроме того, на рис. 33 римскими цифрами отмечены точки, отвечающие положениям поршня, изображенным на рис. 32. Диаграмма работы (индикаторная диаграмма) рис. 33 дает полное представленяе о рабочем цикле и позволяет разумным образом выбирать соотношения объемов, расположение распределительных отверстий и т. п, Осцилограмма движения поршня представлена на рис. 34. Сперва поршень идет с небольшим ускорением вверх (в сто- Рнс. 34.
рону отрицательных х). После впуска (точка 3) ускорение меняет знак и сильно возрастает(т. е. скорость начинает убывать). После перехода через крайнее положение (точка 4) поршень устремляется вниз н наносит с большой скоростью удар (точка 1). Удар предполагается неупругим, так что поршень теряет скорость и возобновляет движение вверх лишь под действием силы тча. г(е останавливаясь на различных конструктивных вариантах этого устройства, перейдем к золотниковым механизмам, имеющим наибольшее значение для техники. Различзют два конструктивных варианта; с цилиндрическим золотником и с плоским клапаном. Мы рассмотрим лишь первый вариант. По поводу золотниковых ударных пневматических механизмов следует сделать одно замечание общего характера.
Эти механизмы можно уже уподобить паровой машине, так как два главнейших элемента устройства паровой машины— поршень и золотник — имеются и в рассматриваемых механизмах: Однако здесь есть и существенная разница. Дело в том, что между поршнем и золотником в паровой машине существует жесткая кннематпческая связь.
В пневма- 38 й 7. пнеямАтические удАРные инстРументы тических же ударных механизмах «поршень служит распределительным органом, управляющим движением золотника, а золотник †распределительн органом, управляющим движением поршня» ([«], стр. 160). Обратная связь, таким образом, налицо; однако она не является жесткой. Механизм этого взаимного управления выясняется при рассмотрении типичной схемы устройства пневматического молотка, показанной на рис.
35. Основные части которого — цилиндр, пор- шень-ударник и золотник— показаны в двух различных положениях. Нижеследующее обстоятельное описание работы молотка заимствовано нз практического руководства ((«1, стр. 10 — 12), «1. Золотник находится в нижнем положении. Сжатый воздух по адиальном канал 1 пост пает р у у у Ю. в верхнюю камеру, т.е. вовнутреннюю полость молотка, расположенную над ударником, и злесь своим давлением стремительно гонит ударник вниз по направлению к вставному Г инструменту, т.
е. обжимке, зу- билу и т. п. Происходит ра/ 77 бочий хол ударника. Олновременно сжатый возРис. 33. дух давит сверху на золотник и фиксирует его в нижнем положении. Через радиальный канал 3 сжатый возлух поступает в кольцевую полость межлу золотником и золотниковой коробкой и здесь давит на первый уступ золотника, частично разгружаи золотник от лавления на него сверху.
Кольцевая плошаль первого уступа меньше, чем кольцевая плошадь золотника, на которую давит воздух сверху. В тот момент, когда верхний торец ударника проходит радиальный канал ствола Б,сжатый воздух из верхней камеры через канал Б,7 — Б и 7 поступает в кольцевую полость второго уступа и злесь лазит на второй уступ золотника. Сумма давлений снизу вверх нз первый и второй уступы почти равна давлению на золотник сверху, и позтому золотник находится почти в равновесии.
При движении ударника вниз воздух, находящийся в нижней камере, т. е. во внутренней полости молотка, расположенной под 7. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УДАРНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ударником, через каналы Г, 2 — 4 — Г и 4 и далее через кольцевую выточку золотника через каналы 5 и 5 — В и выхлопное отверстие канала 5 — В выходит наружу, не препятствуя движению ударника вниз. Когда верхний торец ударника минует радиальный канал В, сжатый воздух из верхней камеры через каналы С и 5 — В будет выходить наружу, и лавление в верхней камере упадет.
При этои упадет также лавление на золотник, который под действием усилия, лействующего на первый и второй уступы, переместится в верхнее положение. Ударник, двигаясь по инерции дальше, нанесет удар по хвостовику вставного инструмента. 2. Золотник находится в верхнем положен ни.При этом радиальный каяал закрыт... и сжатый возлух в верхнюю камеру не поступает.
Также закрыт радиальный канал 4 и поэтому нижняя камера не имеет сообщения с атмосферой. Сжатый воздух через радиальные каналы 3 и затем 2 и далее через продольный канал 2 — 4 — Г и канал Г поступает в нижнюю камеру, давит на ударник снизу и гонит его вверх. Проис. ходит холостой ход ударника. Одновременно сжатый воздух давит на первый уступ золотника и фиксирует его в верхнем положении.
Прн движении ударника вверх воздух, находящийся в верхней камере, через каналы 7 — Б и 6 — А и палее через верхнюю часть канала 5 — В выходит наружу, не препятствуя движению ударника вверх. Когда верхний торец ударника пройдет канал А, в верхней камере начнется сжатие воздуха. Когда нижний торец ударника пройлет канал В, нижняя камера окажется сообщенной с атмосферой через канал 5 — В и отверстие в в нем. Давление в нижней камере упадет. Однако по инерции ударник будет продолжать движение ввеух,сжимая находящийся над ним в верхней камере воздух.
В верхнеи камере образуется воздушная подушка, препятствующая удару ударника по внутреннему торцу рукоятки, а сжатый в верхней камере воздух давит на верхнюю кольцевую поверхность золотника, и в некоторый момент это давление преодолеет давление сжатого воздуха на первый и второй уступы золотника и золотник переместится вниз. При этом открывается радиальный канал б через который сжатый воздух поступает в верхнюю камеру». После этого весь цикл повторяется. Основываясь на вышеприведенном описании, мы могли бы построить диаграмму работы молотка данного типа, но мы и так уделили ему много внимания.
Ясно, что в золотниковом механизме может быть достигнута большая мощность и большая эффективность. Эти механизмы применяются для тяжелых работ. Частота ударов— порядка 1000 — 2000 в минуту. й 8. авикционный маятник й 8, ФРИКЦИОННЫЙ МАЯТНИК [в, а~ 40 Фрикционный маятник (или маятник Фроула) представляет собою механическую автоколебательную систему, в которой механизм возбуждения колебаний связан с зависимостью силы трения от относительной скорости трущихся тел. Устройство фрикционного маятника показано на рис.
36. Оно состоит в том, что маятник прикреплен к муфте, насаженной на вращающийся с постоянной скоростью вал. Рис. 36. Рнс. 37. Прп известных обстоятельствах возникают автоколебания маятника. Мы исследуем условия возникновения зтих авто- колебаний и их знергетическвй баланс. Типичная характеристика трения, т. е. зависимость силы трения Е; от скорости скольжения (относительной скорости двух трущихся тел), показана на рис. 37, а. Характеристика такого вида типична для случая, когда трущиеся поверхности смочены той нлн иной жидкостью.
Для упрощения исследования аппроксимируем характеристику трения ломаной линией (рис. 37, б). Положим, как оно и есть в действительности, что двяжение маятника близко к синусоидальному. Значит и скорость изменяется синусоидально, и мы можем, опираясь на характеристику трения, рис. 37, б, построить осциллограмму силы.
Построение атой осциллограммы показано на рис. 38 для двух значений амплитуды. В одном случае изменения скорости лежат в пределах прямолинейного падающего участка 5 8. эгикционный маятник характеристики трения, в другом — заходят за изломы характеристики и выходят на ее горизонтальные участки. По поводу этого построения нужно заметить следующее. Во-первых, по оси абсцисс отложена относительная линейная скорость а. Она равна сумме линейной скорости вала оа и линейной скорости муфты маятника о, если положительное направление Рис. 38.
и выбрано против о. Во-вторых, сила трения, рассматриваемая как внешняя по отношению к маятнику сила, есть не движущая, а тормозящая сила, направленная против движения. Поэтому в качестве внешней силы тч нужно брать силу трения Г с обратным знаком, Если мы не примем это обстоятельство во внимание, то не получим правильного фазного сдвига и надлежащего направления обхода диаграммы работы. На рис.
38 под осциллограммой силы построена осциллограмма перемещения. Из двух этих осциллограмм может быть получена диаграмма работы (рис. 39). Она представляется в общем случае эллипсом, усеченным двумя параллельными горизонтальными прямыми, отвечающими значениям силы г", и Ра. При малых амплитудах эллипс не усекается; он вписы. вается полностью между указанными прямыми. 42 8. Фникционный маятник Рис. 39 дает нам представление о том, как изменяется вкладываемая в систему энергия в зависимости от амплитуды колебания. Получается, что для малых амплитуд, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
