Методика расчета. 1. Общая грузоподъемность машины и площадь встряхивающего поршнярассчитываются аналогично, как для механизмов без отсечки подачи воздуха (см

1. Общая грузоподъемность машины и площадь встряхивающего поршня рассчитываются аналогично, как для механизмов без отсечки подачи воздуха (см. раздел 5).

2. Построение индикаторной диаграммы. Индикаторная диаграмма встряхивающего цилиндра при наличии от­сечки воздуха (рис. 6.2) отличается от диаграммы механизма без отсечки воздуха тем, что она имеет на линии хода поршня вверх дополнительный участок расширения воздуха в замкнутом объеме цилиндра, а на линии хода вниз – соответствующий участок сжатия воздуха. На этих участках как впускное, так и выхлопное отверстия закрыты. Изменение состояния воздуха на этих участках может быть принято адиабатическим, т.е. без теплообмена с окружающей средой.

 

р, кПа

Рис. 6.2. Индикаторная диаграмма встряхивающего механизма

с отсечкой и расширением воздуха в замкнутом объеме

Индикаторная диаграмма строится по практическим данным. Основные практические параметры находятся в следующих пределах:

– высота встряхивания (ход поршня) = 0,06–0,08 м;

– ход наполнения ;

– ход расширения ;

– ход движения по инерции ;

– приведенная высота вредного пространства .

Точка 1 соответствует началу движения поршня вверх за счет давления сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр при пуске встряхивающего механизма:

, кПа;

 

, м.

Точка 2 соответствует моменту закрытия впускного отверстия, при этом выхлопное отверстие остается закрытым:

 

, кПа;

 

, м.

 

Изменение давления воздуха на участке 1-2 подчиняется закону параболы. На участке 2-3 происходит расширение воздуха в замкнутом объеме.

Точка 3 соответствует моменту открытия выхлопного отверстия.

Давление воздуха в точке 3

 

, кПа,

 

где = 1,41 – показатель адиабаты.

Ордината точки 3 .

От точки 3 до точки 4 поршень движется по инерции. В точке 4, израсходовав весь запас сообщенной энергии, поршень останавливается и затем начинает двигаться вниз.

Ввиду того, что в машинах с отсечкой приток сжатого воздуха из сети в цилиндр во время выхлопа прекращен, избыточное давление в верхнем положении поршня меньше, чем в машинах без отсечки, и составляет 10–30 кПа.

 

, кПа;

 

 

, м.

 

Точка 5 соответствует моменту закрытия выхлопного отверстия при движении поршня вниз. Избыточное давление в конце выхлопа не превышает обычно 10–15 кПа. Следовательно:

 

, кПа;

 

 

На участке 5-6 происходит сжатие воздуха в замкнутом цилиндре:

 

В точке 6 открывается впускное отверстие, и цилиндр начинает наполняться сжатым воздухом: . На участке 6-1 диаграммы давление под поршнем растет за счет подачи сжатого воздуха в цилиндр и сжатия воздуха под движущимся вниз поршнем за счет уменьшения объема. В точке 1 происходит удар стола машины о фла­нец цилиндра и уплотнение смеси. Затем цикл движения поршня повто­ряется.

3. Анализ индикаторной диаграммы. На индикаторной диаграмме проводятся линии, соответствующие значениям избыточного давления:

и .

 

Удельная работа удара, отнесенная к единице площади поршня (кДж/м²), представляет разность площадей:

 

 

Исключая одинаковые участки рассматриваемых площадей, получаем:

 

, кДж/м2.

 

Удельная работа удара, отнесенная к единице веса падающих частей:

, кДж/кН.

 

Удельная работа отражения стола после удара, отнесенная к единице площади поршня, выражается разностью площадей:

 

, кДж/м2.

 

Удельная энергия отражения, отнесенная к единице веса:

 

, кДж/кН.

Зная , можно определить коэффициент использования потенциальной энергии встряхивающего стола:

 

;

 

.

 

4. Расход сжатого воздуха за один удар определяется как разность между количеством воздуха в цилиндре до начала выхлопа (точка 3) и количеством воздуха в цилиндре к концу выхлопа (точка 5) в пересчете на свободный воздух (при атмосферном давлении):

 

, м³.