4.1 Сурет. – Жоғарғы бу үшін теориялық индикатор диаграммасы

Мұндай түрдегі диаграммаларды оларды тұрғызу негізі болып табылатын мүмкіндік күшке байланысты теориялық деп атайды. Жоғарғы және төменгі будың теориялық диаграммасының индикатор сызықтары, құлаушы бөліктін толық соққы жасай отырып төмен қарай бірлік жүрісі кезінде екі параллел сызықты құрайды р және р₁ ординаталарымен.

Энерготасымалдаушы параметрлерін өзгерту.

Нақты жағдайда еңгізудің бастапқы кезінде, поршень қозғала бастағанда будың жылдамдығы артады, бұл дегеніміз термокинетикалық шығындар, цилиндрге кіру кезінде қысымның төмендеуі артады. Алдын–ала келісілген мүмкіндіктерді қабылдаймыз: егер ағу жылдамдығы қабылданған жаншу жылдамдығына w_u = 80 м/сек жетпесе қысымның өзгеруін ескермейміз және қысымды бастапқыға р тен деп есептейміз. Жалпы жағдайда енгізу кезінде ағым үдеуінің себебі поршеннің жылдамдығы артуы кезінде қуыс колемінің ұлғаюы сондай ақ қуысқа кіреберісіндегі өту қима ауданының кішірейюі немесе екеуіде болып табылады. Екі факторда ағымның белгілі ажырамас шарттарымен сипатталады:

v_мF_п.с=f_minw_м, (4.4)

мұндағы: v_м — жаншылу басындағы поршень жылдамдығы; w_м — бу ағымының шығу кезіндегі қауіпті жылдамдығы; f_min — щығу жағындағы өту қимасының енкіші ауданы; F_п.с — енгізу жүргізілетін, цилиндр қуысының көлденең қимасының ауданы.

Болжау индикатор диаграммаларын тұрғызу кезінде поршеннің жоғарғы шеткі нүктесін диаграмманың он жағына орналастыру және он жақтан сол жаққа қарай құлау бөлігінің жүрісін сипаттау қабылданған. Диаграмманың сол жағына әдетте поршеннің шеткі төменгі нүктесін орналастырады. Абсцисса өсінен белгілі ара–қашықтықта бастапқы р және соңғы р₁ қысым сызығын жүргізеді. Жоғарғы буға жататын барлық нүктелерге ' индексын береді. Төмен қарай жүріс кезіндегі жоғарғы будың бастапқы жаншуына сәйкес келетін а'_м сипаттамалық нүктесін (4.2 сурет), бастапқы қысым сызығына γ′_мH_m(γH_m) кесіндісімен координаттаймыз. Қарастырылып отырған автоматты бірізділік жүрістер циклында а'_м—нүктесінің бар болуы болжау диограммасыныңы теориялық диаграммадан бірінші ерекшелігі.

Әрі қарай бу параметрлерінің өзгеруі күрделене түседі. Бу – көлемдік сығылу модулі аз газ тәріздес дене болғагдықтан, еңгізу кезінде цилиндр қуысын толтырумен бірге ұлғаяды. Кіреберісте ағу жылдамдығын арттыру ұлғаю үрдісінің артуына әсер етеді. Осы жағдай профессор А.И.Зиминнің теориясында нақты мүмкіндіктер негізі болып табылады: кейбір өту кезеңдерін ескермей, еңгізуде қарқынды жаншу кезіндегі бу параметрлерін өзгерту үрдісін болжау индикатор диаграммаларында адиабатикалық ұлғаю сияқты келтіруге болады, мына заңдылықпен

pV=const (4.5)

4.2 Сурет – автоматты бірізділік жүрістер циклында болжау индикатор диаграммалары

А.И.Зиминнің жұмыстық мүмкіндіктері мынадан тұрады, pV=const қисығының бастапқы нүктесі а'_а (4.2 сурет), бастапқы қысымның горизонтальында жоғарғы бу үшін γ_хвH_m (γ_хнH_m —төменгі үшін) кесіндісімен координатталады.

2 γ_вH_m = (γ'+ γ′_м) H_m (4.6)

Еңгізу терезелері жабылғаннан кейін, b' нүктесінен с' нүктесіне дейінгі поршень жүрісі кезінде цилиндр қуысында будың ұлғаюы жүреді. Содан кейін терезелер ашылып қуыс шығару құбырымен жалғасады. Теориялық индикатор диаграммаларында бұл моментке цилиндрдағы қысымның р₁ дейін төмендеуі сәйкескеледі. Нақтысында қуыстағы қысым кірісіндегі термокинетиканың әсерінен секірмелі өзгеруі мүмкін емес. А. И. Зимин адиабатикалық ұлғаю заңын барлық бастапқы шығаруларға с'е' қолдану мүкіндеп есептейді. Ұлғаю соңында бу қысымы шығарылатыннан біршама жоғары болуы мүмкін, сонда әріқарай қозғалыс кезінде қысымның р₁ дейін жылдам төмендеуі жүреді. Шығару кезінде будың қысымы өзгермейді (e'd' кесіндісі).

Шығарғаннан кейін жоғары жүріс кезінде золотник жоғарғы қуысты (төмен қарай жүріс кезінде – төменгіні) жабады да, буды d'f' адиабатиялық сығу басталады, осыны А.И.Зимин бастапқы шығарудың f^′a' келесі барлық кезендеріне қолданады, яғни құбыр таза бу құбырымен байланысқанда, бірақ термокимнетикалық қысымға байланысты қысым мұнда біртіндеп көтеріледі.

Болжау индикатор диаграммаларын тұрғызу кезіндегі шығару кезеңінің р₁ бу қысымы, жақсы реттелген тоқпақтардың сынау нәтижелеріне сәйкес тағайындалады.

Қалыптау тоқпақтарында, толық бір соғу үшін, төмен қарай жүрістін барлық бөлігіндегі төменгі бу қысымы

р₁ = 0,63 (р–1)–0,75, (4.7)

шығару бөлігіндегі, жоғары қарай бірінші бос жүріс үшін жоғарғы будың қысымы

р₁ = 1,5р₀₁ (4.8)

мұндағы: p₀₁ – шығару құбырындағы қысым.

Соғу тоқпақтарында, толық бір соғу үшін, төмен қарай жүрістін барлық бөлігіндегі төменгі бу қысымы

р₁ = (1,3÷1,4)р₀₁ (4.9)

осы шарттар үшін жоғары қарай жүріс кезіндегі жоғарғы будың қысымы

р₁ = 1,1р₀₁ (4.10)

бірізді соққылар үшін шығару бөлігіндегі төменгі және жоғарғы будың қысымы тең:

р₁ = 1,1р₀₁. (4.11)

Егер газ атмосфераға шығарылатын болса, онда р₀₁= l кгс/см², егер шығарылған бу конденсацияға қолданылатын болса, онда р₀₁ = (1,2÷1,5) кгс/см³.

Ұсынылған әдебиеттер: Нег.1[366–387], 2[91–97]

Бақылау сұрақтары.

1. Бу–ауалы тоқпақты теориялық зерттеу мақсаты?

2. Бу–ауалы тоқпақты теориялық зерттеу кезінде қандай параметрлері берілген болады?

3. Бу–ауалы тоқпақтын жұмысын теориялық зерттеу кезінде қандай теңдеулер құрылады?

4. Бу–ауалы тоқпақтын жұмысын теориялық зерттеу кезінде қандай мүмкіндіктер қабылданады?

5. Болжау индикатор диограммалары дегеніміз не?

5 Дәріс. Тоқпақ цилиндрының негізгі параметрлерін анықтау

Тоқпақтың құлайтын бөлігінің толық соғудағы тиімді энергиясы негізгі параметр ретінде стандартталған және бір жүріп өту кезінде оның жетуі қатаң міндетті, МЕМСТ тиімді энергияның минимальды мәнін шектейді және сонымен бірге толық қайтару мүмкіндігін болдырмайды, мысалы, поршеннің азайтылған жүрісінде.

Бірақта дайындаманы соғу тоқпақтарында өңдеу кезінде поршеннің шеткі төмнгі жағдайға жеткенге дейін үлкен шамаға жетуі мүмкін – 10%–дан толық жүрісте H_m 1–тонналы 25% пайызға дейін тоқпақтар. Сондықтан соғу тоқпақтарын есептеу кезінде соғудың тиімді энергиясының шамасын сәйкес запаспен жүктеу қажет:

L_Э= (1,1÷1,25)L_Э._ГОСТ. (5.1)

Қалыптау тоқпақтарының максимальды энергиясы өңдеуді аяқтау кезінде, соғылманың биіктігі төмен жағдайда, ең соңынан беріледі. Сонда да бұл жерде кейбір запасты енгізуге тура келеді, өйткені қалыптау кубиктерінің биіктігі жөндеу кезінде перестрожка жасау негізінде үлкейтілген. Сондықтан:

L_Э= (1,08÷1,15)L_Э._ГОСТ (5.2)

МЕСТ 7024–85 қалыптау тоқпақтарының құлайтын бөлігінің толық жұмыс жүрісін Н_m анықтайды. Жаңа МЕСТ 9.752–81стандартта соғу тоқпақтарының құлайтын бөлігінің жүрісі туралы нұсқаулары жоқ, ал осы шаманы МЕСТ 4730–69 ережелейді. Жаңа өзгеріс тоқпақтардың максимальды унификациялану қабілетінің жоғарлауымен түсіндіріледі. Сонда да есепке Н_m шамасын бірден енгізу қажет және біз 5.1 кестедегі мәліметтерді пайдалануды ұсынамыз.

1. Кесте

Қалыптау және соғу тоқпақтарының құлайтын бөлігінің толық жүрісі Н_m

В. п. ч., тс	1	2	3,15	5	8
Hm, м	1,2—1,0	1,2—1,25	1,25—1,4	1,3—1,6	1,4—1,8

Цилиндрдің пайдасыз кеңістігінің өлшемдері меншікті коэффициенттердің келтірілген мәндерімен беріледі. Заманауи тоқпақтар үшін төменгі пайдасыз кеңістігі φ_и=0,09, ал жоғарғысы—φ_о=0,12. коэффициентімен сипатталады.

Цилиндрдің төменгі қуысының көлденең қимасы сақиналы алаңы F_к жоғарғы қуыс көлденең қимасының толық ауданына меншікті түрінде көрсетіледі:

F_к = αF. (5.3)

Бу–ауалы тоқпақтар үшін α коэффициентін дұрыс таңдау өте маңызды. α шамасы төмендетілген жағдайда, төменгі қуыс ауданы қысқарады. Бұл дегеніміз сақталған төменгі жұптың жұмыс процесінің жағдайында құлайтын бөлігінің көтерілуі кезіндегі оның жұмысының төмендеуіне әкеледі. Нәтижесінде жоғары жүріс кезінде жылдамдық азаяды, ал уақыт көбейеді және тоқпақтың өнімділігі төмендейді [қос.3].

Қазіргі өндірістегі тоқпақтардың құрылымы тез жүріске ие, себебі α практикалық мәні толығымен қанағаттандырады. 5.2 Кестеде қалыптау тоқпақтары бойынша, ал 5.3 Кестеде соғу тоқпақтары бойынша мәліметтер берілген.

5.2 Кесте

Қалыптау тоқпақтары

В.п.ч., тс	0,63	1,0	2,0	3,15	5,0	10,0	16,0
α	0,81	0,81	0,85	0,85	0,87	0,88	0,88
D, мм	230	280	380	460	530	720	920

5.3 Кесте

Соғу тоқпақтары

В. п. ч., тс	1,0	2,0	3,15	5,0
α	0,81—0,89	0,85—0,89	0,85—0,896	0,87—0,90
D, мм	280—330	380—430	460—550	530—630

Цилиндрге кіру шарты ең алдымен буды өткізетін тесіктің көлденең қимасының ауданымен, яғни золотник механизмнің төлке терезесі немесе дросселмен сипатталады. Төлкенің тікбұрышты терезесінің суммарлы ауданын, қазіргі заманғы қалыптау тоқпақтарында қабылданғанға сай береміз:

төменгі қатар үшін f_H=a_Hb_H≈0,lF;. ортанғы f_c=a_cb_H≈1,25f; жоғарғы f_В=a_Вb_В≈0,l f_н;

Суммарлы ұзындығы b_н, b_c немесе b_в кез келген қатардағы терезелер өлшемдері жұмыс цилиндрінің диаметрінен төмен қабылдайды:

b_н (b_c, b_в) ≈ D. Сонда төменгі және жоғарғы қатардағы терезелер биіктігі

a_H=a_B = ≈0,08 D,

ортаңғы қатар биіктігі

а_с ≈0,1 D.

Соғу тоқпақтарының ауданы f_н және f _c бағыныңқы, ережедегідей қатынасы как правило, тем же соотношениям, но для окон верхнего ряда допускается некоторый разброс значений f_B в пределах (0,8÷1,0) f_H. Төменгі қатардың суммарлы ұзындығын және биіктігін қалыптау тоқпағына ұқсас таңдайды. Егер f_B кішірейтіп алынса, онда жоғарғы терезе мен төменгі терезенің биіктігі бірдей болған жағдайда сәйкесінше b_B суммарлы ұзындығын азайтады.

Дроссель терезесінің өтпелі қимасы келесідей:

а) қалыптау тоқпағы үшін

педальды басу кезінде f_др=0,5 f_H;

педальдың бос кезінде f_др=0,25 f_H;

б) соғу тоқпағы үшін f_др=0,5 f_H;

Жұмыс цилиндрінің диаметрін және көлденең қимасының ауданын анықтау кезіндегі басты міндеті толық соғу энергиясымен ғана емес, уақыт бірлігінде соққы санымен анықталатын тоқпақтардың жоғары өнімділігін қамтамасыз ету болып табылады. Қалыптау тоқпағының индикаторлы диаграммасы көрсеткендей, құлайтын бөліктің жоғары жүріс кезіндегі қозғалыс күшінің өзгеруі параболалық заңға бағынады.

Қозғалыс жылдамдығы және соққы саны

Егер қандай да бір аймақта құлайтын бөлік тұрақты қозғаушы күшпен орынауыстыратын болса, онда уақытты есептеу қиындық тудырмайды. Өйткені үдеу өзгермейді. Мысал ретінде, қалыптау тоқпағының көтерілуі кезінде бірінші бос жүрісін аламыз. Өйткені жоғары жүрістің басында, жоғарғы бу индикатор сызығының (1- γ '- β')H_m кесіндісінің абсолютті шамасы (5.1 суретте) әдетте γ_хнH_m кесіндіден қысқа, төменгі бу үшін, оның қысымы төмендей бастаған кезде, (1- γ '- β')H_m бөлігінде төменгі шеткі нүктеден қозғалыс бір қалыпты үдейді және P_Вl = const күш әсері арқылы жүреді. Яғни

(1– γ '– β ')H_m = ,

ал қозғалыс уақыты

, (5.4)

және құлайтын бөліктің аймақ соңындағы жеткен жылдамдығы

(5.5)

Адиабатикалық тәуелділікке бағыныңқы бу қысымының ауыспалы күші кезінде, құлайтын бөліктің қозғалысы сызықты емес екінші ретті дифференциальды теңдеулермен көрсетіледі:

,

мұндағы: Н – құлайтын бөліктің ағымдық бөлігі; а, b – тұрақты шамалар.