2.1 Сурет– Бу–ауа тоқпағының жұмыс режимдерінің схемасы.

Бу–ауа тоқпақтары тұғырлардың құрылысы бойынша мына түрлерге бөлінеді: тік және көлденен, біртіреуішті, екітіреуішті, арқалы және көпірлі, ал жұмыс массаларының соққылау схемасы бойынша мына түрлерге бөлінеді– қозғалмайтын төсімен (төсті), төменгі соққымен (жұмыс массасының төмен қозғалуымен) және жоғарғы соққымен (жоғары қозғалуымен); қозғалмалы соққымен (соққы массаларыныңмөлшері бойынша жүрісіне қарсы) және төссіз (бірдей массаларының қарсы қозғалуымен).

Энергиятасушы. Энергия тасушы немесе жұмыс денесі ретінде бу немесе ауа қызмет жасайды, олардың күйлері қысым р, температрура Т және көлем Vсипатталады.

Бу–ауа тоқпақтарын жобалау кезінде бу қысымын 0,7–0,9 МПа тең деп алады, ал ауа қысымын 0,6–0,8 МПа деп алады. Будың қызып кету температурасы 573 К аспауы керек, ал ауаның қызып кетуі 473 К аспауы қажет.

Бу. Тоқпақтарда құрғақ қаныққан, ылғалмен қаныққан және қыздырылған бу қолданылады. Тоқпақ тек қана құрғақ қаныққан бумен жұмыс істемейді. Мұндай будың күйі тоқпақтың жұмыс істеу моменттерінде іске асады. Негізінен ылғалды қаныққан бу қолданылады.

Ылғалды будың жұмыс процестері (ұлғаюы және қысуы) адиабатты процеске жуық. Бұл процестерді 1 ≥ х > 0,7 кезінде Цейнер жуық теңдеуімен сипатталады.

. (2.1)

мұндағы: k = 1,035 + 0,1х; х — бастапқы кездегі будың (құрғақ бу) құрамы.

Құрғақ қаныққан бу үшін х = 1 және k = 1,135, аса қыздырылған бу үшін k = 1,3. жылулық есептеуін оңайлату үшін бумен жұмыс істеу кезінде k = 1.

Ауа. Бу–ауа тоқпақтар сығылған ауада жұмыс істей алады. Бұл үшін компрессор станциясы керек. Жұмыс кезінде ауа күйінің өзгеруі көрсеткіш дәрежесі k = 1,4 тең политропамен анықталады.

Тоқпақтарда бу немесе ауаны қолдану олардың жұмысына әсер етеді. Бу және ауа үшін ұлғаю және қысу периоды әртүрлі өтеді. Егер құрғақ қаныққан бу және қыздырылған ауа қолданылса, онда будың ұлғаюы pV = const политропта, ал ауаның ұлғаюы pV^k = pV^1,4 = const политропта өтеді. Нәтижесінде 1 кг құрғақ қаныққан бу, 1 кг сығылған ауаға қарағанда көп жұмыс атқарады. Бұл бастапқы күйдегі құрғақ қаныққан будың меншікті көлемі сығылған ауаның меншікті көлемінен үлкен болады, сонымен қатар будың және ауаның бірдей дәрежеде ұлғаюы кезінде будың соңғы қысымы ауаның соңғы қысымынан жоғары болады.

Тоқпақтарды жобалау есебі. Жобалау кезінде Т_э, m, H_m, R, р₀, р, р₁, φ_и, φ₀ параметрлері беріледі, ал кейбіреуі Т_э, m, H_m стандарттармен анықталған.

Есептеумен тоқпақтың негізгі құрылымдық параметрлерін анықтайды: өлшемдік, күштік және энергетикалық. Есептеуге техникалық құжаттамаларды, өндірістьік тәжірибені және зерттеулердің эксперименталды мәліметтерін білу қажет. Бу–ауа қалыптау тоқпақтары үшін қозғалмалы бөліктердің массасы, соққының кинетикалық энергиясы, сонымен қатар тоқпақтың қалыптау кеңістігін сипаттайтын өлшемдер МЕСТпен анықталады.

Жұмыс цилиндрінің өлшемдерін анықтау. Энергия тасушының және тоқпақтың жұмыстық жылжымалы бөліктерін орын ауыстыру s₁=Н_т–s_д ауырлық күші қалыптауға қажетті кинетикалық энергияны екпіндетеді:

. (2.2)

Поршенға әсер ететін нәтижелі күш ауыспалы болып келеді. Бірізділік соққы кезінде төмен қарай жүрістің индикаторлы диаграммасының негізінде күштің бастапқы шамасын былай анықтауға болады:

. (2.3)

Қажетті түрлендірулер жүргізгеннен кейін (2.3) теңдеуді интегралдап мынаны аламыз

. (2.4)

Уақыт циклі және тоқпақтың соққы жиілігі. Тоқпақтың бір машина циклінің уақыты

,

мұндағы деформациялау уақытын t_д өрнектер арқылы есептеуге немесе 1мм деформацияға 0,003 деп алуға болады. Бір минуттағы тоқпақ соққыларының бірізділі ең үлкен жиілігі

. (2.5)

Тоқпақтың технологиялық жұмыс циклі t_т қабылданған қалыптау технологиясына және бірізді соққылар санына z, сонымен қатар соққылар арасындағы үзіліс санына (t_п≈0,5ч1с), қалып жылғаларындағы дайындаманың орнын ауыстыру үшін аударуға, қалыптарды майлау және отқабыршақтан тазалау уақытының шығынына(t_o≈1ч2 с), дайындаманы салу уақытына (t_з≈1ч2 с), байланысты болады.

. (2.6)

Тоқпақтың өнімділігі

. (2.7)

Тоқпақтың ПӘК–ін есептеу. Бу немесе ауа цилиндрге түскен кезде қысым р және энтальияға i₀ ие болады. Жұмыс жасап шыққан бу қысым р және энтальиямен i₀ сипатталады.

. (2.8)

Цилиндрге түсетін жылу, цилиндр жылудың жартысын жылуөткізгіш қабырғалар арқылы өзгеріске түседі. Цилиндрдегі температура будың температурасынан төмен. Бұл бусұйықтықтың пайда болуына әкеледі.

Сондықтан, нақтылы ПӘК–і идеалдықтан төмен болады:

, (2.9)

мұндағы: η₀ – салыстырмалы ПӘК.

Индикаторлы жұмыс тиімді энергияны алуға және барлық кедергі күштерін өтуге жұмсалады. Бұл механикалық ПӘК η _м анықталады.

Соққы кезінде тиімді энергияның бөлігі соғылманың илемділік деформация жұмысына өтеді, соққы деформацияның ПӘК η _д ескереді.

Сол себепті, кіріс энергиясы Е, өзгерістерге түсе отырып соғылманың илемділік деформация жұмысына айналады

, (2.10)

мұндағы: η_э – тоқпақтың тиімді ПӘК, .

Бу–ауа тоқпақтарының құрылымы. Бу–ауалы соққылы екітіреуішті арқалақ тұғырлы тоқпақтың типтік құрылысы 2.2 суретте көрсетілген. Бу–ауа соққылы және қалыптау тоқпақтарының параметрлері МЕСТ–пен регламенттеледі.

Соққы массасы 630–25 000кг, массалар еселігі 20–25 тиімді энергия, 16–630 кДж, толық жүрісі 1000—1600 мм. Соққыш төстке қарағанда тоқпақтың төс қалыптау тоқпақтың барлық машинаның негізі болып табылады.

Қазіргі кезде қалыптау және соққыш тоқпақтардың құрылысында бір типті болат 35 Л құйылған жұмыс цилиндрлері қолданылады (2) (2.3 в сурет), олар диаметрі недәуір түбінде тесік пайда болған, ал ішкі бетінде механикалық өңдеуді оңайлатады.

1 –тіреуіштер; 2 – цилиндр; 3 – қозғалмалы бөлімдер; 4 – төс