Введение к работе
Актуальность темы. Комплексная механизация строительного производства предусматривает обязательное применение ручных машин, способных значительно повысить производительность и улучшить условия труда рабочих. Существенную долю ручных машин составляют пневматические машины ударного действия (молотки и ломы), с помощью которых выполняется около 30 технологических операций в строительстве. Однако, в настоящее время, отечественной промышленностью не выпускается необходимое количество типоразмеров молотков: так, в практике строительства отсутствуют специальные, строительные молотки, имеющие энергию удара 20...30 Дх, хотя с помощью таких молотков можно выполнять более 50% вышеуказанных технологических операций.
Особенностью применения пневматических молотков в строительстве является необходимость их эксплуатации в условиях отрицательных температур, что предъявляет особые требования к воздухораспределительным устройствам машин. В' зтой связи, одним из эффективных технических решений принципиальной схемы молотка является дроссельный пневмоударный механизм (ДПУМ), характеризующийся отсутствием подвижных элементов в воздухораспределительном устройстве, что предопределяет надежность работы машины в различных неблагоприятных условиях, включая воздействие отрицательных температур. Положительный опыт использования ДПУМ имеется, однако,. только для молотков небольшой энергии удара (до 16 Лл). Исследование и создание молотков на основе ДПУМ больших типоразмеров, что потребует пересмотра принципиальной схемы механизма, является актуальной научно -технической задачей.
Цель и идея работы состоит в исследовании рабочего процесса дроссельного пневмоударного механизма, имеющего особенности принципиальной схемы, а именно, выхлопные каналы, выполненные в виде щелей (или ярусов отверстий), расположенных вдоль оси движения ударника, и создании на его основе строительного пневматического молотка, с энергией удара 20...30ЛЯ.
Задачи исследований:
выбор схемы ДПУМ для строительного молотка;
установление оптимальных параметров ДПУМ;
разработка методики инженерного расчета ДПУМ;
разработка конструкции лабораторной модели-и ее эксперкмен-
тальное исследование;
- разработка конструкции строительного молотка и его промышленная проверка.
Методы исследования. Анализ и обобщение данных литературных источников по использованию пневмоударных машин в -строительстве; аналитический и графоаналитический анализ диаграмм рабочего процесса ДПУМ; численные исследования, включая оптимизацию параметров рабочего процесса ДПУМ на ЭВМ; экспериментальное исследование лабораторной модели молотка с ДПУМ; производственные испытания строительного молотка с ДПУМ.
Научные положения.
-
Выполнение выхлопного канала ДПУМ в виде щелей (или ярусов отверстий), расположенных вдоль оси движения ударника, с расстоянием между их отсечными кромками, соивмеримыми с рабочей длиной ударника, позволяет увеличить энергию удара ДПУМ на 25...30% без увеличения объемов рабочих камер, расхода сетевого воздуха при сохранении ударной мощности.
-
Изменение термодинамических параметров в рабочих камерах ДПУМ происходит при переменном значении показателя процесса,. причем его значения в определенные моменты времени обращаются в бесконечность, то есть в рабочих камерах ДПУМ имеют место квадиизохо-рические участки цикла.
-
При численной оптимизации ДПУМ, обеспечение постоянства безразмерного комплекса, включающего размерные параметры ДПУК (площади проходных сечений дросселей, площадь сечения ударника и его массу, объемы камер рабочего и холостого ходов, температуру . давление сетевого воздуха, газовую постоянную воздуха), позволяв! обеспечить унимодальность выбранного критерия качества, причем остальные критерии качества являются при этом наилучшими условным» оптимумами.
Научная новизна работы. Проведен качественный анализ влиянш формы и размеров выхлопного канала ДПУМ на его энергетические \ расходные характеристики на основе использования теоремы Суднишни-кова. .
Получено выражение для определения мгновенного значения показателя термодинамического процесса в рабочих камерах ДПУМ.
Предложен способ численной оптимизации характеристик ДПУМ, заключающийся в поиске глобального оптимума критерия качества, прі
'4
условии постоянства комплексного безразмерного параметра, нормирующего предельное значение оптимума.
Достоверность научных положений подтверждается корректным использованием известных положений механики и термодинамики, достаточным объемом экспериментальных исследований, удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных и численных исследований. .
Личный вклад автора состоит: в качественном анализе влияния равмеров и формы выхлопного канала на энергетические и расходные характеристики ДПУМ; выводе выражения для мгновенного показателя термодинамического процесса в рабочих камерах ДПУМ и численного исследования характера его изменения; разработке метода численной оптимизации ДПУМ и его реализации; проведении экспериментальных исследований и анализе их результатов, разработке методики инженерного расчета ДПУМ с щелевым выхлопом и получении на ее основе исходных данных для проектирования строительного молотка МСП-25.
Практическая ценность работы заключается в разработке методики расчета ДПУМ с щелевым выхлопом, позволяющей получать исходные данные для проектирования ручных молотков с любыми энергетическими параметрами, создании на основе данной методики строительного молотка - МСП-25.
Реализация работы в промышленности. Строительный молоток МСП-25 серийно выпускаются фирмой "Пневмолад" (г. Дзержинский, Люберецкого района Московской обл.), годовой объем выпуска составляет около 5 тыс. штук.
Апробация работы. Основное содержание работы и ее отдельные результаты докладывались и были одобрены на Всесоюзном научно -техническом совещаний "Основные направления повышения технического уровня, и качества ручных машин" (Даугавпилс, 1989 г.), на Всероссийском научно - техническом совещании "Ручной механизированный инструмент в строительстве" (Новосибирск, 1993 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи и получено 3 авторских свидетельства на изобретения.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, представлена на 95 страницах машинописного текста, включает 29 рисунков, 5 таблиц, список литературы 97 наименований, 4 приложения.
