диплом (новый вариант) (1233639), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Шабот трубчатого дизель-молота является одновременно и ча­стью, обеспечивающей распыливание и смесеобразование, и нако­вальней, через которую удары поршня передаются на голову сваи. Верхней торцовой части шабота 1 (рисунок 7) придается такая форма, при которой обеспечиваются тщательное распыливание топлива и хорошее перемешивание частиц топлива с воздухом в объеме коль­цевой камеры сжатия 10.

1- шабот; 2- опорное кольцо; 3- ниж­нее полукольцо шабота; 4- гильза ци­линдра; 5- цилиндр; 6- кольца ком­прессионные чугунные; 7- верхнее по­лукольцо шабота; 5- ребро; 9- пор­шень; 10- камера сжатия; 11- сферическое углубление шабота;12—стальное кольцо.

Рисунок 7 Нижняя часть трубчатого молота.

Подъемный механизм - кошка молота (рисунок 8) позволяет под­нимать весь молот на необходимую высоту вдоль стрелы копра, а также под­нимать поршень и автоматически сбрасывать его при запуске дизель-молота. При подъеме кошки рычаг 8 упирается в торцовую часть выточки поршня и вместе с последним движется вверх до тех пор, пока поворотный рычаг 10 не встретится с верхним упором 2 (рисунок 5), приваренным к направляющему цилиндру. При дальнейшем подъеме кошки рычаг 10 будет поворачиваться вокруг оси, а вместе с ним повернется и рычаг 2 (так как они жестко связаны), вследствие этого серьга 9 выйдет из положения распора, а подъемный рычаг 8 действием силы тяжести поршня отклонится вниз и освободит последний. Так осуществляется подъем и сбрасывание поршня при запуске дизель-молота. Для молота МСДТ-2500, высота сбрасывания ударной части H=1700мм.

1- лапы для движения кошки вдоль стрелы копра; 2- распорный рычаг;

ограничитель поворота рычага 2; 4- болт; 5- чека; 6- корпус; 7- отвер­стие для подъемного стержня; 8- подъ­емный рычаг; 9- серьга; 10- поворот­ный рычаг; 11 и 12—фиксатор поло­жения поворотного рычага.

Рисунок 8 Кошка молота.

1.2 Рабочий цикл дизель-молота

Экономичность и эффективность, а также динамические ка­чества дизель-молота зависят в первую очередь от совершенства процессов, протекающих в двигателе, так как источником энергии является топливо, сгорающее в цилиндре двигателя. Наиболее пол­ное и своевременное сгорание топлива позволяет обратить в меха­ническую работу большее количество тепла и повысить эксплуа­тационные показатели дизель-молота.

Совершенство тепловых процессов в двигателях характери­зуется обычно рядом параметров, из которых основными яв­ляются: р - давление газов в цилиндре на различных участках рабочего хода; Т- температура газов в цилиндре; ɑ- коэф­фициент избытка воздуха; £-коэффициент тепловыделения; ɳ_н- коэффициент наполнения; γ - коэффициент остаточных газов; n₁ и n₂- показатели политропы сжатия и расширения.

Двигатель рассматриваемых машин является разновидностью двухтактных двигателей с воспламенением топлива от сжатия. Ра­бочий цикл двигателя — смешанный, так как сго­рание может происходить в зависимости от сопротивления сваи, качества топлива и смесеобразования, конструкции молота при постоянном р или υ или, наконец, при одновременном изменении и υ и р.

Рабочий цикл двигателей дизель-молотов можно разделить на следующие самостоятельные процессы: процесс впуска воздуха и выпуска отработавших газов, процесс сжатия, процесс сгорания, процесс расширения.

Рабочий цикл состоит из двух тактов.

Первый такт включает процесс впуска (наполнения) воздуха и процесс сжатия воздуха; он является подготовительным тактом для двигателя и рабочим для молота, так как именно в течение этого такта происходит соударение молота со сваей.

Второй такт включает процессы сгорания и расширения ра­бочих газов, а также процесс выпуска отработавших газов. Этот такт является рабочим для двигателя и подготовительным для мо­лота, так как при этом ходе ударной части происходит накопление потенциальной энергии молота.

1.2.1 Процесс впуска воздуха и выпуска отработавших газов

Очистка цилиндра дизель-молота от отработавших газов и за­полнение его свежим воздухом осуществляется выпуском газов в конце хода расширения и заполнением цилиндра воздухом из окружающей атмосферы. Выпуск газов у трубчатых молотов в связи с наличием выхлопных отверстий зависит от времени-се­чения и скорости движения поршня вверх. В нормальных усло­виях давление отработавших газов в цилиндре падает от точки "в" (рисунок 10), плавно сравнивается с атмосферным давлением (p₀), и при дальнейшем движении поршня вверх из-за сравнительно ма­лого времени-сечения выхлопных окон в цилиндре создается отри­цательное давление (разрежение), в результате чего еще при ходе расширения в цилиндр начинает поступать свежий воздух. При движении поршня вниз последний выталкивает воздух из цилиндра через окна. Вследствие сопротивления, возникающего при проходе воздуха через окна, давление воздуха под поршнем начинает расти, особенно, когда поршень приобретает большую скорость при подходе к выхлопным окнам. В результате давление воздуха, заполнившего цилиндр, оказывается выше атмосферного, и, как показывает расчет, в точке "а" оно становится равным p_а =l,01 — 1,05 кг/см² /1/.

H- высота падения ударной части; h- рабочий ход поршня; V_с- объем камеры сжатия; V_h- рабочий объем цилиндра; V_a- начальный объем;

р- давление газов в цилиндре; р₀- атмосферное давление; τ_i- за­держка воспламенения.

Рисунок 10 Индикаторный процесс «двигателя» дизель-молота с постоянной степенью сжатия ɛ =const.

Таким образом, наполнение цилиндра трубчатого молота происходит с некоторым наддувом. Что касается коэффи­циента остаточных газов γ, то его величина изменяется в значи­тельных пределах в зависимости от температуры окружающего воздуха, высоты падения ударной части, качества и свойств топ­лива, качества смесеобразования и т. д. Для трубчатых молотов следует принимать γ в пределах от 3 до 5% /1/.

Таким образом, процесс впуска воздуха и выпуска отработав­ших газов в дизель-молотах осуществляется в основном идентично. Процесс выпуска газов у трубчатых молотов проходит более эф­фективно, чему способствуют продувочные окна, создающие вих­ревые движения воздуха, поступающего в цилиндр из атмосферы.

1.2.2 Процесс сжатия воздуха в цилиндре

Процесс сжатия главным образом характеризуется температурой T_c, давлением p_c, и работой сжатия L_c. Установлено, что величина температуры сжатия, должна быть в пределах 700˚-800˚K. Для достижения данной температуры, необходимо, совершить работу сжатия. Если рассматривать работу сжатия с точки зрения эффективности молота, то ее увеличение приведет к снижению энергии удара молота. Здесь, как и в обычном двигателе, работа сжатия почти пол­ностью возвращается на ходе расширения. Однако из-за ограниченной высоты свободного падения ударной части и ее веса ста­вится предел максимальной величины энергии, которая может быть развита двигателем дизель-молота; ее максимальное значение для данного молота равно произведению QH. Эффективность молота тем выше, чем больше этой энергии будет передано на голову сваи в форме удара.

Вот почему для повышения эффективности дизель-молота сле­дует стремиться не к повышению L_c, а к тому, чтобы потери потен­циальной энергии молота, расходуемые на сжатие, были минимальными. Из этого следует, что принципы выбора значений пара­метров сжатия, используемые при проектировании обычных дви­гателей, к рассматриваемым молотам могут применяться с учетом сказанного об эффективности дизель-молотов.

В от­личие от штанговых молотов, у серийных трубчатых молотов ско­рость движения поршня при запуске значительно (в 2—3 раза) меньше, чем при нормальной работе, поэтому отрицательное влия­ние теплоотдачи и утечек при запуске трубчатых молотов весьма заметно. Эти молоты в равных условиях запускаются хуже, чем штанговые /1/.

Таким образом, для надежного запуска трубчатых молотов, расчетная степень сжатия должна приниматься в пределах 13-15.

1.2.3 Процесс сгорания

Эффективность двигателя, особенно его топливная экономич­ность, повышается по мере сокращения (в оптимальных разме­рах) продолжительности сгорания топлива вблизи нижней мертвой точки. Однако значительное сокращение времени горения резко увеличивает жесткость работы двигателя и снижает его долговечность. Для дизель-молотов, наоборот, целесообразно добиваться, чтобы про­цесс сгорания занимал возможно малое время, так как быстрое нарастание давления газов в цилиндре от р_с до p_z способствует более быстрому погружению сваи в грунт и повышению производительности молота.

Механизм подачи топлива в трубчатых молотах не имеет ничего общего с общепринятыми системами подачи в дизельных двигателях. Подача топлива в трубчатом молоте начинается и заканчивается еще до того, как начнется сжатие воздуха в цилиндре (рисунок 10). По­этому такой термин, как опере­жение подачи , которым пользуются обычно, к трубча­тым молотам не применим.

В трубчатых дизель-молотах опережения подачи нет, топливо распыливается всегда после того, как поршень до­стигнет нижней мертвой точки. На процесс сго­рания в трубчатых молотах можно влиять за счет улучше­ния распыливания и смесеоб­разования, а также за счет из­менения свойств применяемого топлива.

1.3 Особенности протекания процессов при запуске дизель-молотов

Условия, которые создаются при запуске дизель-молотов, су­щественно отличаются от тех, в которых протекает нормальный рабочий процесс «двигателя» дизель-молота после того, как свая будет погружена на определенную глубину или когда грунт пол­ностью утрамбован. Поэтому в отличие от обычных дизельных двигателей дизель-молоты не всегда запускаются сразу. Очень часто приходится до десяти и более раз поднимать и сбрасывать ударную часть, пока дизель-молот заведется. Особенные затруд­нения возникают при запуске трубчатых дизель-молотов. Во мно­гих случаях оказывается, что продолжительность запуска такого молота приближается по величине к продолжительности чистого времени забивки сваи. На рисунке 11 приведены результаты испы­таний трубчатых молотов МСДТ-500 на заводимость на сваях, заби­ваемых в слабые грунты. Испытания показали, что устойчивый запуск дизель-молотов (в условиях опыта) происходит в диапа­зоне 17±4 сбрасываний поршня /1/.

Успешный запуск дизель-молота зависит от многих факторов: температуры окружающего воздуха, от скорости ударной части в момент удара, сопротивления сваи (опоры) в момент запуска, состояния цилиндро-поршневой группы, качества распыливания топлива и смесеобразования.

Как показывает опыт эксплуатации трубчатых дизель-молотов, применение предварительного подогрева цилиндра позволяет дости­гать безотказного запуска молота на уже несколько забитой свае или испытательном стенде при любой температуре окружающего воздуха. Однако эта мера оказывается недостаточной, если свая дает большую осадку от одного удара.

Влияние осадки сваи (опоры) на запуск молота. В обычном поршневом двигателе силы, действующие в цилиндре при сжатии воздуха, сгорании топлива и расширении газов, уравновеши­ваются внутри цилиндра. В осевом направлении эти силы уравно­вешиваются с одной стороны крышкой цилиндра, жестко соеди­ненной с блоком, с другой — сопротивлением поршня.

У трубчатого дизель-молота такой «головкой» цилиндра яв­ляется шабот, опирающийся на способную перемещаться опору. Поскольку шабот не связан жестко с цилиндром и силы давления газов уравновешиваются, с одной стороны, сопротивле­нием опоры, а с другой, поршня, то при определенных условиях возможна работа этих сил одновременно в направлении опоры и в направлении поршня. Распределение общей работы между этими направлениями зависит в первую очередь от величины сопротив­ления и осадки опоры или грунта. При запуске молота, когда сопротивление сваи мало, доля работы газов, идущая на осадку сваи, оказывается значительной, вследствие чего запуск трубчатых дизель-молотов затрудняется.

Характеристики

Список файлов ВКР