КШО Бочаров (1244845), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Давление воздуха в буфере, изменяясь при расширении, отличается от давления воздуха в верхней полости компрессорного цилиндра. При опускании рабочего поршня давление в буфере понижается, и при равенстве с давлением в верхней полости компрессорного цилиндра, происходит соединение обеих полостей "срез обратный клапан (см. Рис, 33.2, в). Угол ао при котором зто "Роисходит, называется углом вгяхода поршня из буфера.
При дальнейшем врашении кривошипа поршень компрессора "Риблнжается к крайнему верхнему положению, а рабочий пор- 373 шень подходит к крайнему нижнему. Удар бойка по поковке обы.' но происходит при угле а,, который немного меньше 2я ради '" При повороте кривошипа на угол от а, до а„рабочий порше " остается короткое время внизу в неподвижном состоянии, ссуд:: ствляя так называемый «прилипающий» удар.
Далее цикл повторя' ется 122, 281. В соответствии с приведенным принципом работы для пне:. магических молотов строят круговую цикловую диаграмму (см. р 33.2, г), на которой обозначены характерные участки углов по ' ' рота кривошипа. Режимы работы и воздухорасиределеиие. Молоты отечестве" ного производства могут осуществлять следующие режимы ра "' ты: автоматические последовательные удары, держание на ве" прижим поковки, холостой ход. В некоторых конструкциях мо ' тов имеется режим одиночных ударов. Для осуществления ре мсв применяют механизм воздухораспределения, состоящий трех горизонтальных кранов: верхнего, среднего и нижнего. Вер ' ний и нижний служат для управления работой молота, а сре ' ний — для перевода компрессора на холостой режим. Между ве ' ним и нижним кранами в станине молота имеется камера с ратным клапаном. Развернутая схема механизма возлухораспре ' ления отечественных молотов приведена в работе [281.
32.2. Основы теории и расчет параметров Основы теории. В развитие теории расчета пневматических М" лотов значительный вклад внесли отечественные ученые (Я. Н. кович, 1935, Е.П. Унксов, 1935) и др. Далее приведен расчет по метолике Е. П. Унксова 122, 28), менительно к отечественным конструкциям молотов. Уравне равновесия и движения рассматриваются отдельно для к этапа. Изменение давления в полостях рабочего и компрессор ' цилиндров принимается по закону политропы с показателем х»» На основе решения уравнений равновесия или движения рабоч', массы т определяют угол отрыва бойка от поковки, скорость бо,' к моменту удара и кинетическую энергию.
В качестве примера ' ... велены первые два этапа работы молота с сохранением обозна,.' ний, принятых в работе 128). Этап 7. Определение угла а, при отрыве банка от поковки (см. 33.2). От а = 0 до а = а, рабочий поршень неподвижен в ниж положении. Уравнение равновесия для этого случая (см. рис. 33.2,'., р,~ + р (72 — ~~) — р~2 — (1 - )г»)т8 = (), (33", где р„р, — абсолютное давление воздуха соответственно в н ней и веРхней полостЯх Рабочего цилиндРа; Є— давление ать,..ь сферы; яь 5 — соответственно нижняя кольцевая и верхняя Пл., 374 Р1 = РоФ'в'! /(~'о~ + Ж~)', Р2 = Ро! 02 /(! 02 + ог4) э (33.2) где !го, — нижний начальный объем (объем нижних полостей цилиндров, включая объем нижних каналов); Ум — верхний начальный объем (объем верхних полостей цилиндров, включая объем верхних каналов); в — путь поршня компрессора; /„ /4 — соответственно нижняя кольцевая и верхняя плошадь компрессорного поршня.
Подставляя значения р, и р~ в уравнение (33.1), получим Ро о~ + (Л 1] Л Ро о2 «Ж б (333) ()г - Х) ],Х,] у ()„в/) у Перемещение поршня компрессора при а = а, и коэффициенте шатуна Х = Я/Е в = !!!(1 — сова,) + Ц1 + соз2а)/4]. Совместным решением уравнений (33.3) и (33.4) численным методом на ЭВМ можно получить значение угла ап Приближенное решение получено после разложения степенных функций в (33.3) в биноминальный ряд, замены в = в, и преобразований: (33.4) а, = агссоа — — -~ — (1+ Х)— 1 1 о 2Хро (33.5) ).
Х оо где ао- — — + — . рой« ! Л/о /2/о ) гив )оы )02 Эгпап 2. Первый период хода рабочего поршня вверх. На втором эгапе работы молота поршень компрессора движется вниз, а рабочий поршень — вверх. Воздух из полости /и р, поступает в полос'гь д, ро по верхнему каналу; из полости /го ро в полость /и р,— по нижнему. Угол поворота кривошипа изменяется в этом периоде от а, до а. = я. Изменение объемов полостей будет зависеть не только 375 шадь рабочего поршня; ро — ' коэффициент, учитывающий трение при неподвижном состоянии рабочих частей. Изменение давления в нижних и верхних полостях принято по политропе с показателем и '= 1,4 с учетом изменения суммарных объемов в этих полостях только в результате перемещения поршпя компрессора; Р1Х + РО(12 Х) Р212 (1+р)ий = глх, (33, где р — коэффициент, учитывающий трение; гл — масса рабо подвижных частей; х — перемещение рабочих подвижных чаете отсчитываемое от линии поковки.
Текущий объем нижних и верхних полостей обоих цилиндре );=- )м ьхХ-ж; )2 = 102 — Х~2+ 44. (33 (33 Изменение давления в нижней и верхней полостях цилинд по политропе с показателем л аналогично предыдущему п ставлено приближенно: Р~ = " . =Ро~)- — Ух-Лз))' (1'о~ + 4~ 46) (33. Р2 = Ро)о2 Г и „=Р ~1- — (Л~-Л~) . (и, -< +4(;)" Подставляя точные значения р, и р, в уравнение (33.6), по чим уравнение движения, которое можно решить численным тодом на ЭВМ. Подставляя приближенные значения (33.9), за," нив в них з из уравнения (33.4) при а = шг и разделив обе ч '"', уравнения (33.6) на т, получим линейное неоднородное ди ренциальное уравнение, описывающее колебательное движе массы рабочего поршня х+ о~ +(1+)г)р .= ЬК (1 -соагаг)+ — (1 ~-соа2вг), (33( где ьо — частота собственных колебаний системы молота: аь = — — '+— (33:,'$ Ь вЂ” постоянный коэффициент: 376 от сме1цения поршня компрессора, но и от смещения рабоче.
поршня. Уравнение движения подвижных рабочих частей вверх на эт " этапе Аналогично рассчитывают движение рабочего поршня и для других этапов машинного цикла. Возмущающая сила в системе создается движением компрессорного поршня и действует в течение всего времени движения. Она обусловливает так называемое кинематическое возбуждение с частотой вращения вала компрессора ох Амплитуда колебаний упругой колебательной системы пневматического молога ограничена величиной полного хода рабочего поршня с бойком.
Поскольку полный ход рабочего поршня ограничен снизу поковкой, а сверху буфером, то это обеспечивает нормальную работу системы даже при резонансном состоянии го, = оз при условии, что давление в буфере будет сравнительно невелико, примерно 0,7 МПа. При расчете пневматических молотов анализируют параметры, обеспечивающие резонансное совмещение частот, при которых можно получить максимальную скорость рабочего поршня, а следовательно, и максимальную кинетическую энергию. Рассмотренная методика расчета не учитывает близкие к реальным термодинамические процессы массового расхода воздуха под давлением в полости рабочего и компрессорного цилиндров, куда воздух поступает по каналам.
Это создает трудности при попытках автоматизировать работу молота. Для разработки систем автоматического программного управления кинетической энергией молота необходимо рассмотреть термомеханическую модель (рис. 33.3, а), в которой будут учитываться потоки сжатого воздуха в каналах кранов механического управления (Ю.А.Бочаров„ Ю.Ф. Никитин, Л.С. Петросян, 1984). В термодинамике потока газов 1141 известно уравнение массового расхода газа Сен-Венана и Ванцеля 6', = () Хр — — 1 — — 2, (33 12) где 1), — коэффициент расхода газов в каналах кранового управления (в термодинамике обычно принимают экспериментальную зависимость |3(<р)); Я вЂ” площадь сечения каналов; р; — давление в полостях; к — показатель адиабаты, lс = 1,41; Я вЂ” газовая постоянная, а = 287 Дж/(кг.
К) при Т = 290 К; Т вЂ” абсолютная температура, К, Математическую модель составляем в следующем порядке. Рассматриваем несколько циклов движения ударной массы. уменьШение высоты поковки при каждом ударе залаем ступенчато функцией силы деформирования. Рабочее тело — сжатый воздух — принимаем идеальным газом, изменение состояния которого происходит в соответствии с зако"ами термодинамики для открытых равновесных систем.
На осно377 х~ тз т„ хг Рис. 33.3. Термомеханическая модель приводного пневматического м та (а) и зависимость кинетической энергии рабочих частей молота; угла поворота кранов (б): ез — угловая скорость вала компрессора; рн р,, ръ р4 — давление в светает щих полостях компрессорного (к) и рабочего (Р) цилиндров; д:, — давле" атмосферы; 5п Юь Юн е4 — площади поршневых (П) и штоковых (Ш) пол яп уз — площади сечения верхнего и нижнего кранов (каналов); Вн В, — к цненты расхода; т — приведенная масса рабочих частей; ߄— ралнус криво па компрессора; Я вЂ” газовая постоянная воздуха; 6, — расходы сжатого воз из П гюлости К в П полость Р цилиндра; 6з — то же, в обратном направле" " 6, — расходы сжатою воздуха из Ш полости К в Ш полость Р цилиндров; 6а...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
