Розділ 2) є подальшим продовженням і розвитком відомих досліджень В.Б. Соколінського, Е.Ф.Епштейна, В.Г.Ясова, Г.І.Нєудачіна й інших учених. Робочий процес гідроударних машин поданий у вигляді замкнутої системи рівнянь, що включає: диференціальне рівняння руху виконавчого елемента (1); співвідношення, що визначає значення тиску потоку в робочих камерах (2); рівняння балансу об'ємів рідини (3), записане з урахуванням зміни швидкості рідини в циліндрі ГУ ( ), при відкритті органа управління машини (4).
Де - маса рухливих частин виконавчого елемента машини; , - поточне значення швидкості і прискорення бойка; - тиск рідини в активних камерах ГУ; - робоча площа поршня; - сили опору прямуванню поршня; - коефіцієнт, що враховує розрідження за поршнем при гідроударі; - щільність рідини; - коефіцієнт відпливів рідини; - швидкість поширення гідроударної хвилі; - площа перетину трубопроводу; - витрата рідини; - період циклу; - швидкість бойка наприкінці робочого ходу ( ); - тиск, обумовлений роботою рідини в циліндрі ГУ; - тиск на подолання сил опорів, пов'язаних із циркуляцією рідини в гідроударній системі; - площа перетину каналу органа управління; - тривалість фаз робочого циклу ГУ (без фази робочого ходу).
При гідрогальмуванні бойка, вираження (2) заміняється залежністю (де -швидкість рідини в трубопроводі перед гідроударником у кінцы попереднього ходу; - коефіцієнт відновлення швидкості бойка при його співударі з потоком рідини).
Запропонована модель визначення параметрів гідроударних машин заснована на аналітичному рішенні рівняння балансу обсягів рідини (3) щодо часу робочого ходу . При цьому у формулах (3) і (4), відповідно до поточного значення швидкості бойка , що випливає з рішення рівняння (1) (де - коефіцієнт пропорційності; і - поточні значення часу і ходу бойка), значення швидкості бойка наприкінці робочого ходу заміняється вираженням .
Сформульований у дисертації загальний порядок розгляду робочого процесу гідроударників, базується на двох основних положеннях, що випливають з умови зберігання енергії і балансу об'ємів рідини, що, для досліджуваного об'єкта, формалізовані співвідношеннями (2) і (3).
Розроблений метод розрахунку ГУ дозволив виконати комплексну оцінку робочих характеристик механізмів, виключив при цьому протиріччя в закономірностях їхнього формування в широкому діапазоні зміни параметрів гідроударної системи. Теоретично обгрунтовано вплив площі перетину трубопроводу на швидкість , частоту ударів бойка і ККД машини , що раніше отримано експериментально А.М. Ашавським, Ю.Д. Безсоновым, Г.І. Нєудачіним, В.Ф. Сіріком, В.Г. Ясовим. Виділені основні закономірності зміни параметрів , , , енергії удару , ефективної потужності й ін., від розміру робочого і вільного ходів бойка при різноманітних рівнях витрати рідини ( ) і маси бойка , що є загальними для машин одинарної і подвійної дії. В результаті уточнені взаємозв'язки оптимального значення робочого ходу поршня, рухливої маси, параметрів гідросистеми і витрати рідини. Отримані нові кількісні і якісні залежності , і . від співвідношення .
Розширені можливості розробленого теоре-тичного аналізу гідроударних механізмів дозволя-ють використовувати його для науково обгрунтова-ного вибору параметрів утворюваних машин. Під-ставою цього є підтвердження розрахункових ре-зультатів даними експериментів, отриманими різни-ми вченими, при дослідженні машин одинарної дії, а також детальні дослідження гідроударників подвій-ної дії, що показані в розділі 3 роботи що рефе-рується .
Приведений у дисертації аналітичний мате-ріал досліджень закономірностей формування хара-ктеристик різноманітних типів ГУ, а також оцінка умови оперативної зміни їхніх кількісних значень явилися вихідною передумовою вибору схеми і про-ведення робіт із проектування гідроударних бурових машин подвійної дії, як головної ланки заглибних бурових снарядів для однорейсового буріння під-водних свердловин.
А) З компенсатором
Б) Без компенсатора
Рис.1. Осцилограми тиску ( ),
швидкості бойка і клапана
В результаті, уточнені основні закономірності роботи гідроударних механізмів цього типу і намічені шляхи поліпшення їхніх характеристик. У нас-тупному, розроблені рекомендації були підтверджені експериментально і використані автором при конструюванні гідроударних снарядів для однорейсового буріння підводних свердловин.
У розділіі 3 розглянуті дані експе-риментальних досліджень ГУ, основні задачі яких зведені до підтвердження реальності положень теоретичного аналізу гідроударних бурових механізмів на основі виміру й опрацювання узагаль-нених циклограм робочого циклу у широ-кому діапазоні комплексу перемінних да-них при дослідженні авторської конструк-ції ГУ подвійної дії.
Показником, що дозволяє судити про достовірність першого положення, форма-лізованого формулою робочого тиску ( ), виділено параметр , тому ряд досліджень проведено при різноманітних і . Достатньою підставою для підтвердження відзначеного положення є оцінка значимості гідроударного тиску на роботу ГУ при реалізації умови і за рахунок використання компенсатора, порожнина якого сполучена з робочою камерою циліндра. Отримано якісну модель робочого циклу ГУ (рис.1) яка показує, що зниження виражених стрибків тиску в гідросистемі не впливає на стійку роботу машини і призводить до деякого збільшення швидкості бойка при одночасному зниженні частоти ударів.
Для кількісної оцінки співвідношення (2), із виділенням значимості складових у достатньому діапазоні при фіксованих і , виконані прямі виміри тиску в межах робочого циклу ГУ. Здійснено також зіставлення по тривалості циклу і фази робочого ходу , частоті ударів ( ) і швидкості бойка для різноманітних при фіксованих .
Рис.2. Осцилограми швидкості бойка і робочого тиску в циліндрі ГУ при використанні труб, діаметром:
А)-108 мм; Б)-42 мм
Робочі характеристики ГУ досліджу-валися при витратах рідини 120 - 240 л/хв із вико