РОЗДІЛ 2
ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ КОНСТРУКТИВНОЇ СХЕМИ ПНЕВМОПРИВОДА ДЛЯ ВИКОНАВЧИХ ОРГАНІВ
УДАРНИХ МАШИН
2.1. Вибір конструктивної схеми пневматичного привода для виконавчих органів
ударних машин та обґрунтування її раціональності
Аналіз конструктивних схем, принципів роботи, технічних показників найбільш
поширених пневмоударників і перфораторів з різними типами систем розподілу
стисненого повітря: М-25-Т, М-32К, М-48, М-1900УК, БУ-70А, БГУ-70, П-105К,
П-125, А-37-25-20, А-50-5-40, DHD-275, DHD-325, DHA-400, КБШ-1 [5, 18, 46, 50,
59, 135]; П-9, П-15 [19]; П-1-75 [113]; П-160А, П-200 [59]; РП-96, РП-111,
РП-112А, РП-130 [19, 79, 124]; КС-50, ДК-450 [96, 105, 135]; М-29Т [48] та
інших показує, що конструкції клапанних та безклапанних приводів простіші і
технологічніші порівняно з іншими і забезпечують вищий ступінь експлуатаційної
надійності ударних вузлів з цими приводами і триваліший термін їх служби.
Для визначення більш раціонального з двох вибраних типів приводів виконано їх
кількісний порівняльний аналіз за критеріями експлуатаційної надійності та
енергоощадності. В загальному випадку зростання рівня складності конструкції
привода приводить до зменшення його експлуатаційної надійності. Відомо, що
складність конструкції привода зростає у випадку, коли передбачається
використання енергії відпрацьованого повітря [83]. Тому в залежності від
напрямку випускання відпрацьованого повітря ударні вузли розглядалися
поділеними на дві групи: закриті і відкриті. Конструкції закритих ударних
вузлів передбачають попадання відпрацьованого повітря на вибій свердловини (для
очищення його від бурового шламу). Під час експлуатації відкритих ударних
вузлів відпрацьоване повітря віддаляється в атмосферу без попадання в зону
контакту робочого інструмента та об’єкта його ударної дії.
В якості порівняльних критеріїв для оцінки раціональності конструкцій
приводів з позиції їх експлуатаційної надійності вибрані: відносна довжина
каналів , коефіцієнт протяжності каналів та коефіцієнт довжини ПУ . Вибір
перерахованих показників в якості порівняльних зумовлений тим, що
характеристики протяжності каналів і найбільш повно інформують про ступінь
ослаблення тіл пневмоциліндра і ПУ повітропідвідними, розподільними і
випускними каналами (які є концентраторами напруг і від кількості та
протяжності яких істотно залежить експлуатаційна надійність і термін служби
привода), а по величині показника можна оцінити раціональність співвідношення
основних розмірів ПУ (від якої в значній мірі залежить надійність запуску і
витрата стисненого повітря) [83].
Відносна довжина каналів є відношенням сумарної довжини підвідних, випускних
і розподільних каналів до діаметра ПУ: , а коефіцієнт протяжності каналів -
відношенням до суми довжини робочої частини ПУ і його ходу : [83]. Невисокі
значення відносних показників і свідчать про раціональність розмірів каналів в
деталях привода, вищий рівень його експлуатаційної надійності і невисокі
внутрішні втрати енергії стисненого повітря (чим менша довжина каналів, тим
менші втрати енергії стисненого повітря при рухові по них).
Надійність запуску привода в значній мірі залежить від раціональності
співвідношення розмірів ПУ - довжини його робочої частини до діаметра : [83].
Пневматичні приводи, для яких властиве невисоке значення коефіцієнта , надійні
під час запусків, мають порівняно невеликі габарити і масу (оскільки довжина і
маса ПУ невеликі), для них характерна незначна витрата енергоносія (ПУ легкий і
на його переміщення потрібна невелика витрата стисненого повітря). Однак, з
метою запобігання виникнення перекосів та заклинювань під час запусків і роботи
привода показник вибирається не меншим від 1,0…1,5 [73]. Така його величина
забезпечує достатню якість ущільнення зазором між ПУ та пневмоциліндром і
незначні втрати енергії стисненого повітря внаслідок його перетікання з однієї
камери в іншу під час руху ПУ.
Порівняльний аналіз приводів ударних вузлів з позиції їх енергоощадності та
ефективності використання стисненого повітря виконано за величиною питомих
енерговитрат [83]:
де - загальна об’ємна витрата стисненого повітря;
- ударна потужність вузла.
Невеликі значення свідчать про невисоку енергоємність робочого процесу
привода і його високий к.к.д.
На рис. 2.1 наведені усереднені результати кількісного порівняльного аналізу
приводів ударних вузлів з клапанною та безклапанною системами розподілу
стисненого повітря за наведеними вище критеріями: , , , . Їх аналіз дозволяє
зробити такі висновки:
- за всіма відносними порівняльними показниками відкриті ударні вузли мають
переваги над закритими;
- використання в приводах клапанної системи розподілу стисненого повітря
забезпечує отримання кращих порівняльних показників і , що пояснюється меншою
кількістю підвідних і розподільних каналів у тілах пневмоциліндра і ПУ;
- менша величина коефіцієнта характерна для приводів ударних вузлів з
безклапанною системою повітророзподілу за рахунок використання в них коротших
ПУ;
- ударні вузли з безклапанними приводами більш енергоощадні і мають більший
к.к.д. (див. показник ) за рахунок ефективного використання в РЦ приводів
енергії розширення стисненого повітря. На відміну від них,
зворотно-поступальний рух ПУ в ударних вузлах з клапанним розподілом
енергоносія
0 0
0,1
0 0
Рис. 2.1. Діаграми порівняльних показників раціональн