3... Жетекті пневматикалық тоқпақтар

Жұмыс жасау принципі. Жетекті пневматикалық тоқпақтар атмосерадағы ауадан компрессорлы цилиндрге түсетін және қайтымды-ілгерілемелі қозғалыстағы поршен компрессорын ауыспалы қысуға түсетін ауа арқылы жұмыс жасайды. Компрессор редуктор және қосиінді-шатун механизм арқылы электроқозғалтқыш көмегімен қозғалысқа келеді. Жұмыс денесі болып табылатын ауа, компрессор поршенінің қозғалысына байланысты жұмысшы поршенін қозғалысқа келтіретін, компрессор және жұмысшы поршен арасындағы серпімді байланысты іске асырады. Тоқпақтың жұмыс істеу кезінде жұмысшы және компрессорлы поршеннің бірілік уақытында жүріс саны бірдей. Тоқпақтың маусималды соққы саны қосиінді біліктің айналу санына тең (ұсақ және ірі тоқпақтарға сәйкес 224 және 95 айн/мин).

Өндірісте екі жақты әсер етумен екі горизонталды жұмысшы және бір бос крандармен соғу энергиясы 0,8-28 кДж және қозғалмалы бөлімдердщің массасы 50-1000 кг (МЕСТ 712-95 сәйкес) екі цилиндрлі тоқпақтар шығарады (15.1 сурет).

Компрессор поршенінің қозғалысы қосиіннің бұрылу бұрышымен анықталатын бір дәрежелі бос қозғалыс болып табылады (15.1 сурет).жұмысшы поршень ең төменде орналасады: бұл жағдайда соққыш соғылманың үстінде орналасады, ал компрессорлы поршень ең жоғарыда орналасады. Бұл кезде компрессорлы цилиндрдің жоғарғы және төменгі қуыстары атмосферамен қосылыста болады, және олардағы бастапқы қысым атмосфералық қысымға тең болады (р_о= 0,1 МПа).

.

а – жалпы көрінісі; б – басқару тұтқаларының орналасу сұлбасы;

1-3 – тұтқаларыдың орналасуы

15.1 сурет – Екі горизонталды кранды екі цилиндрлі жетекті пневматикалық тоқпақтар

Поршень қозғалысы кезінде компрессор цилиндрінің бастапқы жағдайынан төмен қарай екі цилиндрдің төменгі қуыстарында қысым үлкейеді, ал жоғарғы қуыстарында азаяды. Төменгі қуыстардағы қысымның қозғалу бөлімдерінің ауырлық күшіне қарсыласу үшін жеткілікті күш мөлшеріне дейін өскен кезде жұмысшы поршень жоғары қарай қозғалады.

Қосиіннің бұрылу бұрышы, соққыштың соғылмадан ажырау моментіне сәйкес α₁ белгіленеді (15.2 сурет).

Н егізінен төменгі және жоғарғы қуыстарда қысымның өзгеруі ары қарай екі цилиндрдің төменгі және жоғарғы қуыстардың көлемдерінің ауысуына сәйкес политроп бойынша өтеді.

Қосиіннің α₂=π бұрылу бұрышы кезінде компрессор поршені төменгі жағдайға ие болады, компрессордың жоғарғы қуысы байланысады (15.2 б сурет); бұл кезде төменгі қуыс атмосферамен байланыспайды.

Екі поршеннің ары қарай қозғалысы бір бағытта – жоғары қарай болады. α=α₃ кезінде, буфердің қосылу кезінде (15.2 және 15.3 в сурет), жұмысшы поршень жоғарғы каналды жабады және цилиндрдің жоғарғы қуыстарын ажыратады. Нәтижесінде буфердегі ауа кедергісінің және жұмысшы поршеннің төменгі қуысындағы қысымның төмендеуі баяулайды. Егер α=α_в болса поршень лезде тоқтап қалады. Бұдан кейін буфердегі сығылған ауа әсерінен жұмысшы поршень тез арада төмен қарай қозғалады.

а – бастапқы жағдайы; б – жұмысшы поршеннің жоғарыға қозғалысы;

в – жұмысшы поршеннің төменге қозғалысы

15.3 сурет – Жұмысшы және компрессорлы поршендердің қозғалыс сұлбасы

Буфердегі ауа қысымы политроп бойынша өзгере отырып, компрессорлы цилиндрдің жоғарғы қуысындағы ауа қысымынан өзгеше болады.

Жұмысшы поршен төмен түскен кезде буфердегі қысым төмендейді, ал компрессорлы цилиндрдің жоғарғы қуысының қысымына тең болған жағдайда, кері клапан арқылы екі қуысының қосылысы іске асады (15.3 в сурет). α₄ бұрышы поршеннің буферден шығу бұрышы деп аталады.

Қосиін ары қарай айналған кезде компрессор поршені шеткі жоғарғы жағдайына келедеі, ал жұмысшы поршень шеткі төменгігіге келеді. Соққыштың соғылмаға соғылуы α₅ бұрышы кезінде өтеді, ол кішкенен 2π ге аз болады. Қосиіннің α₅ бұрышынан α₁бұрышына бұрылуы кезінде жұмысшы поршень аз уақытқа төменде жабысу соққысын іске асыратын тыныштық күйде қалады. Ары қарай цикл қайталанады.

Пневматикалық тоқпақтардың жұмыс істеу принципіне сәйкес келесі төрт бөліктері келтірілген дөңгелекті циклді диаграммасын құрайды (15.2 сурет): α₁-α₂ –соққыштың соғылмадан айырылу моментінен компрессорлы цилиндрдің атмосферамен жоғарғы қуысымен қосылғанға дейінгі жұмысшы поршеннің көтерілуі; α₂-α₃ – алдыңғы моменттен буферді қосқан моменке дейін жұмысшы поршеннің көтерілуі; α₃-α₄ – буферді қосу моментінен одан шыққанға дейінгі моменттегі поршеннің көтерілуі және ары қарай төмен қозғалуы; α₄-α₅ – буферден шығу кезінен соқққы моментіне дейінгі жұмысшы поршеннің төмен қарай қозғалысы. Қосиіннің бұрылу бұрышы (α₁-α_в) жұмысшы поршеннің көтерілуіне сәйкес төмен қарай қозғалу кезіндегі бұрылу бұрышынан (α_в-α₅) үлкен;

Классификация. Жұмысшы поршенге ауаның ауаның әсер ету сипаты бойынша пневматикалық тоқпақтар біржақты және екіжақты әсер етуіне байланысты классификацияланады; тоқпақтаманың қозғалу бағытының әдісі бойынша бағыттаушыларсыз және бағыттаушылармен; буфердің орналасуы бойынша – жоғарғы және төменгі; ауаның таралу конструкциясының құрылғысы бойынша – крандармен және реттығындармен; тұғыр типі бойынша – біртіреуішті және екітіреуішті.

Жұмыс режимі және ауаның таралуы. Ресейлік өндіріс тоқпақтары келесі режим жұмыстарын іске асыра алады: автоматты бірізділі соққылар, салмағын ұстап тұру, соғылманың қыспағы, бос жүріс. Кейбір тоқпақтардың құрылысында бірлік соққылар бар. Режимдерді іске асыру үшін үш горизонталды краннан тұратын: жоғарғы, ортаңғы және төменгі (15.1сурет) ауа таратушы механизм қолданылады. Жоғарғы және төменгілер тоқпақ жұмысын басқару, ал ортаңғысы – компрессорды бос режимге ауыстыру қызметін атқарады. Тоқпақ тұғырының жоғарғы және төменгі крандары арасында кері клапанды камера болады.

15.4 суретте тоқпақтың ауатаратушы механизмінің сұлбасы келтірілген. Жоғарғы кран екі, ал төменгі кран үш қималы болып келеді.

Тоқпақтың ПӘК-ін есептеу. Электроқозғалтқышта қолданылатын электр энергиясы бірттіндеп, электрқозғалтқыштың, компрессор цилиндрдегі ауаның индикаторлы жұмысын, қозғалатын бөлімдердің көтерілген кездегі механикалық жұмысты және соққының тиімді энергиясын механикалық энергияға ауыстырады

Қозғалатын жұмыс бөліктерінің екіеселік жүрісі бір жүріс кезінде тоқпақтан айналатын тиімді энергия Т_э ауамен жүретін тоқпақтың жұмысшы цилиндрінде, индикаторлы жұмыс шығыны нәтижесінде пайда болады.

Ауаның индикаторлы жұмыс поршеннің екі еселі бір жүрісі кезінде жоғарғы және төменгі ауа индикаторлы жұмысының қосындысына тең болады.

А_и.р.=А_р._н+А_р._в (15.1)

мұндағы А_р._н және А_р._в– индикаторлы диаграмма арқылы анықталатын жоғарғы және төменгі ауа индикаторлы жұмысы.

Ауаның индикаторлы жұмысы тиімді кинетикалық энергияны алу және үйкелісті жоюға жұмсалады:

А_и.р=Т_э+2φgms_m, (15.2)

мұндағы φ – үйкеліс кеткен жоғалым коэффициенті; m – қозғалмалы жұмысшы бөліктердің массасы; s_m – жұмысшы поршеннің жүрісі.

Үйкеліс кеткен жоғалым коэффициенті негізінен поршендлі балдақтар серпімділігіне байланысты болады, бұл тоқпақтың өлшемі үлкейген сайын азаяды. Қозғалмалы бөлімдердің массасы 50—450 кг болатын тоқпақтар үшін φ = 0,5÷0,3, ал қозғалмалы бөлімдердің массасы 650 кг жоғары тоқпақтар үшін φ = 0,25.

Тиімді энергияның Т_э, ауаның индикаторлы жұмысына А_и.р. байланысы тоқпақтың жұмысшы цилиндрінің механикалық ПӘК-і деп аталады.

η_м.р.=Т_э/А_и.р.=1/(1+φgm s_m/Т_э). (15.3)

Бұл ПӘК-ң мөлшері шамамен 0,7 құрайды. Компрессорлы цилиндрдегі индикаторлы жұмыс

А_и.к.=А_к._н +А_к._в, (15.4)

мұндағы А_к._н және А_к._в – индикаторлы диаграммамен анықталатын компрессорлы цилиндрдің жоғарғы және төменгі қуысындағы ауаның индикаторлы жұмысы. компрессорлы цилиндрдегі ауаның индикаторлы жұмысының компрессордың қосиінді білігіне келтірілген энергияға қатынасы компрессордың механикалық ПӘК-і деп аталады:

η_м.к=А_и.к./А_к = А_и.к. / _, (15.5)

мұндағы N_к – компрессор қуаты; η_м.к = 0,76÷0,8.

Компрессорлы цилиндрде және жұмысшы цилиндрде ауның индикаторлы жұмыс арақатынасы салыстырмалы индикаторлы ПӘК-і деп аталады.

η_р.и. = А_и.р/ А_и.к. (15.6)

Тоқпақтың механикалық ПӘК-і

Η_м=Т_э/А_и=Т_э/ _. (15.7)

Тоқпақтардың механикалық ПӘК-ң орташа мәні 0,55—0,65.

17 - билет