РАСЧЕТЫ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИЛИНДРЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ БУРОВЫХ МАШИН. Практическая работа 2 (Вариант 4) расчеты рабочих процессов в цилиндре пневматических буровых машин
 Скачать 188.5 Kb.
|
|
Практическая работа №2 (Вариант 4) РАСЧЕТЫ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИЛИНДРЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ БУРОВЫХ МАШИН Задание: На основании исходных данных (таблица 1) произвести расчет характеристик рабочего цикла перфоратора. Таблица 1 Исходные данные
Выполнение задания: Расчет характеристик рабочего цикла перфоратора произведем по упрощенной схеме. Упрощенный расчет рабочего цикла перфоратора может быть использован для приближенного определения параметров перфоратора и для сравнения однотипных перфораторов. Расчет основан на допущении постоянного давления сжатого воздуха в полостях цилиндра на протяжении всего времени впуска и выхлопа. Предварительно рассчитаем следующие основные величины: - полезная площадь поршня при прямом ходе (S1, мм2): S1= (π/4)∙(D2 – d22), (1) = (3,14/4)×(722 – 212) = 0,785×4743 = 3723,3 (мм2) или 37,23 см2, где π – число «пи» (π = 3,14); D– диаметр поршня вентилятора, мм; d2– диаметр бура, мм; - полезная площадь поршня при обратном ходе (S2, мм2): S2= (π/4)∙(D2 – d12), (2) = (3,14/4)×(722 – 422) = 0,785×3420 = 2684,7 (мм2) или 26,85 см2, где d1 – диаметр скважины, мм. Характеристики рабочего цикла перфоратора следующие. 1) Движущее усилие при прямом ходе поршня (F1, кг): F1 = (S1∙Pc – S2∙Pв)∙k1 = (3) = (37,23×6,0 – 26,85×1,0)×0,9 = 196,53×0,9 = 176,877 (кг), где Pc – давление сжатого воздуха в сети, кг/см2; Pв – давление воздуха в сети на выхлопе, кг/см2; k1 – коэффициент, учитывающий потери на трение (k1 = 0,9). 2) Движущее усилие при обратном ходе поршня (F2, кг): F2 = (S2∙Pc – S1∙Pв)∙k2, (4) = (26,85×6,0 – 37,23×1,0)×0,65 = 123,87×0,65 = 80,516 (кг), где k1 – коэффициент, учитывающий потери на трение и на сопротивление вращению бура (k2 = 0,65). 3) Скорость поршня на участках действия движущих усилий (v, м/с): v =  , (5)где F – действующее усилие (для прямого хода F= F1, для обратного F = F2); g – ускорение силы тяжести, (g = 9,81 м/с2); l – длина участка, на котором действует сила F(для прямого хода l = l3,для обратного l = l1). 4) Скорость поршня на участках действия движущих усилий составит: - при прямом ходе: v1=  = 7,85 (м/с);- при обратном ходе: v2=  = 4,96 (м/с);5) Продолжительность прямого tn и обратного tо ходов поршня складывается из времени движения под действием силы F и времени движения после открытия выхлопных окон. При этом предполагается, что поршень проходит второй участок по инерции с сообщенной ему скоростью v: - продолжительность прямого хода (tn, с): tn = v1∙G/(F1∙g) + l4 /v1 = (6) = 7,85×2,25/(176,877×9,81) + 0,015/7,85 = 0,0102 + 0,0019 = 0,0121 (с), где l4= L– l3 = 55 – 40 = 15 (мм) или 0,015 м; - продолжительность обратного хода (tо, с): t0 = v2∙G/(F2∙g) + l2 /v2 = (7) = 4,96×2,25/(80,516×9,81) + 0,020/4,96 = 0,0141 + 0,0040 = 0,0181 (с), где l2= L– l1 = 55 – 35 = 20 (мм) или 0,020 м. 6) Продолжительность цикла (Т, с): T = tn + t0 = (8) = 0,0141 + 0,0181 = 0,0322 (с). 7) Число ударов поршня в минуту (nуд, уд./мин.): nуд = 60/T = (9) = 60/0,0322 = 1863 (уд./мин.), где 60 – количество секунд в минуте. 8) Скорость вращения (nоб, об./мин.), которая зависит от шага h спирали геликолального стержня и числа ударов, будет равна: nоб = nуд∙L/h, (10) = 1863×55/94 = 1090,1 (об./мин.). 9) Крутящий момент на буре (Мкр, кг/мм): Мкр = k3∙F2∙d2∙tg(β – p) = (11) = 0,5×80,516×21×tg(54о57ꞌ – 8о30ꞌ) = = 845,418×tg46о27ꞌ = 845,418×0,9474 = 800,9 (кг/мм), где k3– коэффициент, учитывающий потери (k3= 0,5); β – угол подъема винтовой линии геликоидального стержня (β = 90о – а, tga = π∙d/h = 3,14×21/94 = 0,7015, а = 35о03ꞌ, β = 90о – 35о03ꞌ = 54о57ꞌ); p – угол трения, соответствующий коэффициенту трения скольжения f = 0,15 (p = 8о30ꞌ). 10) Энергия удара поршня (Ауд, кг∙м2/с2): Ауд = (1/2)∙G∙v12 = (12) = (1/2)×2,25×7,852 = 69,3 (кг∙м2/с2). 11) Ударная мощность (N, л.с.): N = Ауд∙nуд /(60∙75) = (13) = 69,3×1863/(60×75) = 28,7 (л.с.), где 60 – количество секунд в минуте; 75 – коэффициент перевода кг∙м2/с2 в л.с. 12) Расход воздуха (Q, м3/мин.): Q = (S1 + S2)∙L∙nуд∙(Pс /Pв)∙10‒6 = (14) = (3723,3 + 2684,7)×55×1863×10‒6 = 656,6 (м3/мин.), где 10‒6 – коэффициент перевода мм3 в м3. Для наглядности результаты расчетов представим в таблице 2. Таблица 2 Характеристики рабочего цикла перфоратора
Вывод: при заданных параметрах основных деталей перфоратора и давления сжатого воздуха в системе, определены основные технические характеристики перфоратора. Список использованных источников 1. Александров, Е.В. Прикладная теория и расчеты ударных систем [Тект]: учебное пособие / Е.В. Александров, В.Б. Соколинский. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2019. – 199 с. 2. Алимов, О.Д. Расчет динамического внедрения инструмента в обрабатываемую среду[Тект]: учебное пособие / О.Д. Алимов, В.К. Манжосов, Ю.В. Невенчанный. – М.: ИНФРА-М, 2017. – 144 с. 1. Грабчак, Л.Г. Горнопроходческие машины и комплексы [Тект]: учебник для вузов / Л.Г. Грабчак и др. – М.: ИД «ИНФОЛИО», 2018. 324 с. 2. Косьянов, В.А. Расчет энергетических параметров перфоратора [Тект]: учебное пособие / В.А. Косьянов и др. – М.: ИНФРА-М, 2016. – 125 с. 5. Тангенсы и котангенсы: таблицы [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://gk-drawing.ru/tables/tg-ctg-01.php. |