Исследование распределения ударного механизма пневматического перфаратора

УДК 622.233.53

© А.Н. Глазов, И.В Кузнецов, 2013

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРНОГО МЕХАНИЗМА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПЕРФАРАТОРА

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния параметров элементов распределительной системы на работу пневмо-ударного механизма с низким расходом воздуха.

Ключевые слова: ударный механизм, клапан, камера, воздух, распределительный орган.

В Томском политехническом университете была разработана конструкция ударного механизма с новой системой распределения (а. с. 575416) для колонкового перфоратора ПК 75М с низким удельным расходом воздуха. В этом механизме впуск воздуха в камеры осуществляется двумя автономными клапанами, связанными с рабочими камерами командными каналами. Клапана снабжены толкателями, на которые постоянно действует давление воздуха со стороны предклапанной полости.

Масса распределительного органа (РО), состоящего из клапана и толкателя, влияет на динамику и рабочие процессы в камерах. Чем тяжелее РО, тем позже и при более высоких давлениях воздуха он отрывается от седла. Например, если массу РО задней от штанги камеры увеличить в 1,28 раза, то давление в камере к началу поднятия клапана повысится в 1,15 раза, при этом частота ударов поршня возрастет в 1,06 раза. Доля периода впуска от времени цикла практически не зависит от массы РО. Уменьшение диаметра толкателя клапана задней камеры, приводит к снижению длины хода поршня, энергии удара, мощности, а частота ударов возрастает. При достижении определенной минимальной площади толкателя наблюдается потеря устойчивости работы РО.

Увеличение хода РО задней камеры сопровождается возрастанием степени наполнения камеры, энергетических параметров и расхода воздуха. Максимальное и предвыхлопное давление воздуха становятся больше. Время от открытия командного канала до посадки клапана на седло возрастает. При ходе клапана

N, кВт Ау.Дж

6.6-1

5.15-1 О. м'/мин 5 и

4 ->157 д-Ю,1ЙскВт 13,

137

11,3

1

N

п 0

Ау

> Я

Г *

п, Гц 39

35.8

1,4

1,8

2,2 й, мм

Рис. 1. Зависимость параметров ударного узла от хода клапана задней камеры при постоянном ходе клапана передней камеры..

свыше 1.8 мм происходит запаздывание перекрытия впуска воздуха к моменту открытия выхлопного окна. Перегиб кривых абсолютного Q и удельного д расхода воздуха при ходе клапана 1,8 - 1,9 мм объясняется появлением существенных утечек воздуха из магистрали в атмосферу. Наблюдается оптиум удельного расхода воздуха.

Снижение интенсивности роста энергетических параметров при дальнейшем увеличении хода клапана задней камеры происходит из - за роста давления недовыхлопа, более эффективного торможения поршня в период его обратного хода и снижения величины давления воздуха в предклапанной полости. Увеличение хода клапана передней камеры приводит к некоторому возрастанию энергетических параметров ударного узла. Расход воздуха находится в прямолинейной зависимости от величины хода клапана. Существует оптимальное значение хода клапана по удельному расходу. При определенной величине хода клапана (для данного механизма свыше 0,75 мм) происходит потеря устойчивости работы РО из - за недостаточной пропускной способности впускного канала передней камеры. Командный канал за цикл работы по 3 раза наполняется и опорожняется. Процессы, происходящие в каналах, зависят от многих факторов и сложны, имеет место сочетание процессов разгона массы воздуха и волновых

явлений. Площадь командного канала влияет на рабочие процессы и характеристики работы ударного узла.

Так, при увеличении площади канала задней камеры давление воздуха в камере к моменту отрыва клапана от седла становится меньше, а предвыхлопное давление и длительность цикла возрастают. Вследствие роста давления недовыхлопа и степени сжатия воздуха в камере текущее давление воздуха по времени становится больше. Впуск воздуха в заднюю камеру начинается несколько раньше.

Экспериментально установлены рациональные параметры элементов распределительной системы и их влияния на работу механизма. Показано, что зависимости удельного расхода воздуха от хода клапанов имеют оптиум.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глазов А.Н. Энергосберегающие конструкции пневмоударных бурильных машин// Горный журнал. - 2007. — №1. - с. 76-78