Паровоздушный молот. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПАРОВОЗДУШНЫХ МОЛОТОВ

  Вся электронная библиотека >>>

 Для машиностроительных вузов  >>

 

Машиностроение

Кузнечно-штамповочное оборудование


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Раздел III. МОЛОТЫ

Глава 28. ПАРОВОЗДУШНЫЕ МОЛОТЫ

 

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПАРОВОЗДУШНЫХ МОЛОТОВ

 

Основоположником теории расчета паровоздушных молотов является наш соотечественник проф. И. А. Тимё (1899 г.). Разработку этой теории продолжали профессора А. П. Гавриленко, П. К. Мукачев (1902 г.), Н. С. Верещагин, Я. Н. Маркович (1913 г.), А. И. Зимин (1937, 1940, 1953 гг.), И. В. Климов (1969 г.) и др.

Экспериментальные исследования паровоздушных молотов, проведенные в производственных и лабораторных условиях под руководством А. И. Зимина в МВТУ им. Н. Э. Баумана и ЦНИИТмаше, а также под руководством Я. Н. Марковича в Горьковском индустриальном институте, были использованы для уточнения термомеханических расчетов. В работах А. И. Зимина, В. Ф. Щеглова, И. В. Климова и П. А. Дунаева были разработаны способы. составления предположительных индикаторных диаграмм, отражающих закономерности, выявленные экспериментами. А. И. Зимин в 1937—1940 гг. внес коренное усовершенствование в теорию паровоздушных молотов, перейдя от теоретических к уточненным, близким к реальным и названным им предположительными индикаторными диаграммами.

И. В. Климов разработал методы оптимизации параметров распределения энергоносителя, Ю. В. Беляев, Г. Я. Зайденберг, О. Г. Власов, Л. И. Живов исследовали динамику механической системы молота в процессе ударного деформирования поковок разрабатывали отдельные вопросы теории расчета конструктивных параметров, прочности и долговечности деталей молотов.

Построение предположительных диаграмм. Работа пара в верхней и нижней полостях цилиндра сопровождается определенными рабочими процессами, которые можно в первом приближении изобразить с помощью индикаторных диаграмм.

Ниже приведен приближенный способ построения предположительных индикаторных диаграмм, который разработан А. И. Зиминым для паровоздушных молотов.

На основе эксперимента установлено, что уже в процесса впуска на участке впуска уНт энергоноситель расширяется, чему способствует увеличение скорости поршня и дросселирование потока во впускных окнах. Основное научное положение теории А. И. Зимина состоит в замене сложного процесса впуска энергоносителя упрощенным процессом расширения.

 

 

При построении диаграммы рабочего процесса энергоносителя в нижней полости цилиндра принято, что начало кривой расширения энергоносителя находится на середине отрезка b. Проводя из этой точки кривую pV = const до точки и плавно сопрягая ее с прямолинейным отрезком а через точку a, получим кривую давлений пара а [ах] Vi на участках впуска уНт и расширения во время хода подвижных частей вверх.

На следующем участке хода (1 — у — Р) Нт происходит предварение выпуска энергоносителя из нижней полости цилиндра. Процесс представляет собой истечение энергоносителя из резервуара ограниченной переменной вместимости ч.ерез переменное сечение (нижние окна золотниковой втулки) в полость постоянного давления и неограниченного объема (выпускной трубопровод). На основе экспериментальных данных можно принять, что параметры энергоносителя, оставшегося в нижней полости цилиндра, в процессе истечения продолжают изменяться по кривой расширения pV = const, которая будет продолжением ранее проведенной кривой

При движении поршня вниз давление оставшегося в нижней полости энергоносителя становится равным давлению рг отработавшего энергоносителя; это происходит после того, как поршень сместится немного вниз от крайнего верхнего положения. Падение давления при этом изображают кривой, плавно сопряженной с прямой ed.

По мере дальнейшего опускания поршня вследствие его ускоряющегося движения и постепенного закрытия нижних окон энергоноситель, вытесняемый поршнем из цилиндра, будет испытывать сопротивление, вследствие чего кривая давления при выпуске около точки d должна немного подняться над линией de. Однако с некоторым приближением на основе экспериментальных данных можно принять, что линия выпуска будет совпадать с прямой de, по которой давление р1 устанавливается равным 1,5/?01 (Ли — давление в выпускной трубе; р01 ^1,2 р0).

В начале периода предварения впуска нижнего энергоносителя на участке уНт резкого подъема давления не произойдет, так как в момент начала впуска в точке f впускные окна только начинают открываться, и находящийся в полости золотника свежий энергоноситель, давление которого больше давления в точке /, должен поступать под поршень через узкую щель этих окон.

Из термодинамики известно, что при втекании, например, насыщенного пара из резервуара неограниченного объема (паровой котел) в полость переменного давления и объема (рабочий цилиндр) через переменное сечение окон золотниковой втулки изменение параметров пара в цилиндре принимают по кривой pV = const, что хорошо подтверждается экспериментом.

При построении кривая может пересечь линию давления р. Тогда в конце хода подвижных частей вниз давление рк. н будет больше р. При этом, как показывают экспериментальные исследования, всегда образуется петля, срезающая кривую с максимальным превышением давления р на 0,1 — 0,2 МПа.

Рассмотренным способом строят предположительные индикаторные диаграммы для ковочных и штамповочных молотов. Для ковочных молотов получают диаграммы последовательных и одиночных ударов, а для штамповочных — диаграммы последовательных, одиночных ударов и циклов качания.

Параметры, необходимые для построения предположительных диаграмм, определяют расчетом, который применительно к штамповочным молотам приведен ниже.

Расчет параметров предположительных диаграмм работы энергоносителя в цилиндре штамповочного молота. Рассмотрим расчетные уравнения при работе молота последовательными ударами. Примем, что полный ход подвижных частей осуществляется при отсутствии поковки, что соответствует удару верхнего штампа о нижний.

Расчет параметров диаграмм следует осуществлять для режима работы молота последовательными ударами, а затем проверить полученные результаты для режимов цикла качания и одиночных ударов.

Рассмотрим систему подвижных частей молота при движении вверх. При последовательных ударах сумма работ всех сил, действующих на систему, должна быть равна нулю, что обеспечит остановку подвижных частей в верхнем положении без удара о верхнюю крышку цилиндра

Согласно А. И. Зимину наилучшим считается тот вариант расчета, который обеспечивает при заданном числе последовательных ударов в минуту п с заданной энергией Тэ наибольший КПД и наименьший расход энергоносителя. Молот, спроектированный по такому варианту расчета, должен работать наиболее экономично. По методике И. В. Климова, наилучшим считается вариант расчета, который обеспечивает наибольшую производительность молота, характеризуемую произведением пТэ []. При расчете действующих и вновь проектируемых молотов большую помощь могут оказать расчетные графики и номограммы. По ним устанавливают оптимальные соотношения параметров распределения энергоносителя [].

Проектировочный расчет молотов. При проектировании параметры Тэ, m, Hm, R, р0, р, ри фн, ф0 являются заданными, и некоторые из них, такие как Тэ, m, Нт, определены стандартами.

Расчетом определяют основные конструктивные параметры молотов: размерные, силовые и энергетические. Расчету предшествует изучение технической документации, производственного опыта и данных экспериментальных исследований молотов. Масса подвижных частей, кинетическая энергия удара, а также размеры, характеризующие штамповое пространство молота, определяются ГОСТом на паровоздушные штамповочные молоты.

Анализ динамики движения рабочих частей. Движение рабочих частей молота происходит под действием переменного давления энергоносителя. Из-за трудностей точного решения дифференциального уравнения движения и получения аналитических выражений для расчета скорости, перемещения и времени обычно пользуются трудоемким графоаналитическим методом. Для этого вычерчивают в крупном масштабе предположительные индикаторные диаграммы для верхнего и нижнего энергоносителей и, разделив их на участки, решают последовательно уравнения движения, составленные для каждого участка в предположении линейной зависимости давления от перемещения.

Для динамического анализа движения рабочих частей в МВТУ им. Баумана разработаны аналитические методы, котррые с различной степенью приближения, зависящей от располагаемой информации, дают возможность раскрыть влияние основных конструктивных параметров на процесс разгона масс паровоздушных молотов.

Расчет КПД молотов. Свежий пар, или воздух, поступая в цилиндр молота, имеет давление р и энтальпию (теплосодержание) 10. Отработавший пар характеризуется давлением рх и энтальпией tV

При работе молота в его цилиндре происходит сложный термодинамический процесс, в результате которого при переходе пара из начального состояния в конечное изменяется его влажность

Теплота, поступающая в цилиндр, претерпевает изменений вызванное тем, что цилиндр теряет часть ее через теплопроводящие стенки. Температура в цилиндре ниже температуры свежего пара. Это приводит к образованию конденсата.

Индикаторная работа затрачивается на получение эффективной энергии и преодоление всех сил сопротивления. Это определяется механическим КПД т)м.

Величина относительного КПД, учитывающего долю вносимой свежим паром теплоты, переходящей в индикаторную работу, может быть подсчитана по формуле

Использование теплоты отработавшего пара не влияет на эффективный КПД молота, но может привести к значительному увеличению экономического КПД паросиловой установки. Практически пока не удается получить эффективный КПД молота больше 0,035—0,037, а КПД, равный 0,02—0,025, считается достаточно высоким [9, 20].

Показатели работы молотовых установок на воздухе подробно рассмотрены А. И. Зиминым в работе [9] и В. Ф. Щегловым в работе [20 ]. Основные выводы сводятся к следующему.

Для небольших молотовых кузниц единичного производства при работе в одну смену с Коэффициентом использования молотов по времени не выше 0,4 работа на воздухе является более экономичной. Капитальные затраты на компрессорное оборудование окупаются за два года. При работе молотов в таких кузницах получают до 40 % экономии энергии по сравнению с работ й на паре и использовании 40 % отработавшего пара для отопительно- вентиляционных нужд.

Условия труда при работе молотов на воздухе лучше, чем при работе на паре.

Для больших 'кузнечных цехов мелкосерийного и единичного производства (например, тяжелого и транспортного машиностроения), а также для штамповочных цехов крупносерийного и массового производства (преимущественно автотракторного машиностроения) с коэффициентом использования по времени 0,6—0,7 работа молотов на паре экономичнее работы на воздухе при условии, что отработавший пар используется для отопления и выработки электроэнергии.

 

 

  ПАРОВОЗДУШНЫЙ МОЛОТ. Паровоздушные молоты двойного действия

Паровоздушные молоты используют для забивки вертикальных и наклонных свай на суше, а также под водой. Основным недостатком является зависимость от ...

 

Молоты сваебойные. МАШИНЫ, МЕХАНИЗМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ...

Существующие сваебойные молоты подразделяются по роду привода на механические или подвесные, паровоздушные, дизельные и электрические (вибромолоты).

 

... Ударный метод погружения свай, сваебойные установки дизель молоты....

Молоты одиночного действия имеют массу ударной части 1,25... т, число ударов в 1 мин у большинства моделей этих молотов е превышает 30. Паровоздушные молоты двойного действия выпускают...

 

Свайные молоты и вибропогружатели

Свайные молоты делятся на механические, паровоздушные, дизель-молоты и электрические (вибропогружатели и вибромолоты). По типу управления различают молоты с ручным, полуавтоматическим и...

 

... для погружения забивных свай. Копры. Штанговые дизель-молоты....

Паровоздушные молоты используют для забивки вертикальных и наклонных свай на суше, а также под водой. Основным недостатком является зависимость от компрессорных или паросиловых установок.

 

К содержанию книги:  Кузнечно-штамповочное оборудование

 

Смотрите также:

 

  Машиностроение. Вопросы экономики и организации труда на ...

Управление машиностроительным предприятием. Управление социалистическим предприятием осуществляется на основе общих принципов...
bibliotekar.ru/slesar/38.htm

 

  Машиностроение. ПОПЕРЕЧНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРОТИВ ОПРОКИДЫВАНИЯ

Огромная масса перевозимого многоосными или многоопорными автомобилями или монтируемого на них груза при высоком расположении ...
www.bibliotekar.ru/spravochnik-118-gruzoviki/33.htm

 

  обработка металлов и сплавов различными технологическими способами ...

В системе народного хозяйства СССР машиностроение — ведущая отрасль тяжелой промышленности, производящая машины, оборудование...
bibliotekar.ru/slesar/1.htm

 

  Железо. Сталь. Краткая характеристика важнейших металлических ...

 напильники, бритвенные лезвия, резцы, штамповочное оборудование, камне- и деревообделочные устройства и даже кузнечное, прессовальное и ...
www.bibliotekar.ru/materialy/23.htm

 

  Машиностроение. Металлургия. Горное дело

Сложнейшее оборудование, приборы производились с помощью машин. .... кузнечного производства, совершенствование и развитие кузнечной техники. ... Производительность штамповки. ...
bibliotekar.ru/istoria-tehniki/2.htm

 

  Тельферы. Автоматические линии. Системы автоматических устройств

Ими пользуются при перемещении готовых изделий, оборудования и т. д. ..... операции (литейные, кузнечно-прессовые, сварочные, штамповочные, , ...
bibliotekar.ru/spravochnik-53/61.htm

 

Последние добавления:

 

Прокатное производство   Вакуумированный бетон