Методика расчета. 1. Полезная нагрузка на машину , вес подвижных частей , общая грузоподъемность машины и площадь встряхивающего поршня расс­читываются аналогично механизму

1. Полезная нагрузка на машину , вес подвижных частей , общая грузоподъемность машины и площадь встряхивающего поршня расс­читываются аналогично механизму без отсечки и расширения воздуха (см. раздел 5).

2. Построение индикаторной диаграммы. Индикаторная диаграмма встряхивающего цилиндра с отсечкой и без расширения воздуха отличается от диаграммы механизма с отсечкой и расширением тем, что на линиях хода поршня вверх и вниз отсутс­твуют соответственно участки расширения и сжатия воздуха. Выхлопное отверстие открывается в момент закрытия впускного. Такой характер воздухораспределения обеспечивается, например, двухседельным пере­кидным клапаном. Другой особенностью воздухораспределения с помощью перекидного двухнедельного клапана является глубокий выхлоп, что обеспечивает получение более высоких значений удельной энергии удара.

Точка 1 (рис. 7.2) соответствует началу движения поршня вверх.

 

, кПа;

 

 

 

Точка 2 соответствует моменту закрытия впускного отверстия и открытию выхлопного.

 

, кПа;

 

, м;

 

.

 

От точки 2 до точки 3 поршень движется по инерции.

Точка 3 имеет следующие координаты:

 

, кПа;

 

, м;

 

В точке 3 поршень останавливается, израсходовав живую силу, и начинает двигаться вниз. При этом выхлопное отверстие остается отк­рытым (при помощи поршня перекидного двухнедельного клапана) почти до конца падения поршня.

 

 

Рис. 7.2. Индикаторная диаграмма встряхивающего механизма

с отсечкой и без расширения воздуха в замкнутом объеме

 

Точка 4 соответствует моменту закрытия выхлопного отверстия и находится на расстоянии от плоскости удара С-1.

 

, кПа;

 

.

 

На пути 4-1 идет заполнение цилиндра воздухом. Небольшая высо­та вредного пространства обеспечивает быстрое увеличение давления на пути 4-1, а также уменьшает расход сжатого воздуха на один цикл.

В точке 1 происходит удар и уплотнение смеси.

3. Анализ индикаторной диаграммы. Удельная работа удара, отнесенная к единице площади поршня:

 

, кДж/м².

 

Удлиненный выхлоп, как следует из диаграммы, увеличивает и уменьшает , а следовательно, значительно повышает энергию удара при той же длине хода поршня.

На индикаторной диаграмме удельная эффективная работа определяется площадью, образованной точками 1-2-3-4-1. Если эту работу разделить на длительность цикла, получится эффективная удельная мощность . Таким образом, чем больше площадь 1-2-3-4-1, тем при прочих равных условиях мощность встряхивающего механизма больше [4].

На практике с помощью индикаторных диаграмм определяется не только мощность встряхивающего механизма, но и характер его неисправностей.

Например, если требуется увеличить энергию единичного удара, то нужно несколько уменьшить величину воздушной подушки, т.е. предварительный впуск осуществить в положении ниже т. 4, на выхлопе установить дроссель, обеспечивающий медленный выпуск металла, а, следовательно, обеспечить более полное расширение воздуха. Тогда остановка поршня будет не в т. 3, а выше. Высота встряхивания увеличится, а значит, увеличится и энергия удара. На мощность встряхивающего механизма помимо трения и противодавления воздуха в цилиндре решающее влияние оказывает величина полезной нагрузки. На рис. 7.3 [4] представлен график изменения эффективной удельной мощности от безразмерной нагрузки.

,

 

где – внешняя нагрузка (поршень со столом, модельно-опочная оснастка со смесью), кН.

 

Рис. 7.3. Зависимость эффективной удельной мощности

от безразмерной нагрузки

 

Максимально эффективная удельная мощность лежит в пределах безразмерной нагрузки . Из рис. 7.3 также видно, что незначительное увеличение нагрузки свыше приводит к резкому падению мощности и даже к остановке машины (). Снижается и при уменьшении нагрузки : в этом случае установленные значения и превышают требуемые.

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

 

, кДж/м².

Удельная работа удара и отражения на единицу веса падающих частей

, кДж/кН;

 

, кДж/кН.

 

Коэффициент использования потенциальной энергии стола при падении с высоты

;

 

 

4. Расход воздуха за один удар (отнесенный к нормальному атмосферному давлению)

 

, м³.

 

5. Производительность 1 м ³израсходованного воздуха

 

, кДж/м³.

 

6. Расчет площади впускного и выхлопного отверстий, а также расчет поршня на прочность осуществляется аналогично встряхивающим машинам с отсечкой и расширением воздуха в замкнутом объеме.

8. РАСЧЕТ МЕТАТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ ПЕСКОМЕТА

 

Исходные данные: производительность пескомета по уплотненному объему , м³/ч.

Схема метательной головки пескомета представлена на рис. 8.1.

 

Рис. 8.1.Схема метательной головки пескомета:

1 – кожух; 2 – ротор; 3 – направляющая дуга; 4 – лопатка;

5 – транспортер для подачи формовочной смеси в головку

 

Задача расчета: определить основные конструктивные параметры смесителя и необходимую для его работы мощность электродвигателя привода.