3.3 Построение индикаторной диаграммы встряхивающего цилиндра по практическим данным
Этот метод основан на учете общего принципиального характера протекания процессов на том или ином участке цикла и тех практических пределов положения узловых точек диаграммы, которые получаются в действительности и могут быть установлены при снятии диаграмм нормально работающих машин.
Определим вес полезной нагрузки по формуле
,
(1)
где G1 - вес опоки;
G2 – вес смеси.
Вес опоки находим по формуле
где а – длина опоки, а=160 см;
b – ширина опоки, b=102 см;
с – высота опоки, с=50 см;
h – толщина стенки опоки, h=2,5 см;
- плотность материала
изготовления опоки,
=7,6
кг/см3.
.
С учетом веса цапф и крестовин принимаем G1=540 кг
Плотность смеси в опоки определяем по следующей формуле
(2)
где
- плотность смеси в опоке,
=1,7
кг/см3.
.
С учетом веса модели принимаем G2=1700кг
Тогда получаем вес полезной нагрузки
.
Находим вес движущихся частей машины
,
(3)
.
Общая грузоподъемность встряхивающего механизма
,
(4)
.
Сила трения, возникающая при перемещении поршня
,
(5)
.
Определим площадь встряхивающего поршня при давлении воздуха в сети Р0=5 кг/см2
,
(6)
.
С учетом возможных утечек воздуха принимаем F=1600 см2.
Строим индикаторную диаграмму встряхивающего механизма. Ход поршня в нашем случае S=7,7 см.
При впуске сжатого воздуха под встряхивающий цилиндр воздух сначала попадает в так называемое мертвое пространство, расширяется, затем набирает давление, и это давление воздуха давит на нижнюю площадь встряхивающего цилиндра. Чтобы сдвинуть встряхивающий цилиндр вверх от исходного положения, сжатому воздуху необходимо совершить работу, то есть поднять поршень, стол, модельно – опочную оснастку, формовочную смесь, а так же преодолеть силу трения, возникающую между внутренней стенкой встряхивающего цилиндра и уплотнительными элементами поршня. Для этого должно выполнятся условие равновесия, которое записывается так
(7)
С этого выражения мы получаем необходимое значение избыточного давления под поршнем в точке 1
,
(8)
.
При последующих
ходах встряхивания избыточное давление
в точке 1 может быть и несколько меньше
величины
,
вследствие подбрасывания вверх поршня
не только давлением сжатого воздуха,
но еще силой упругого восстановления
соударяющихся частей машины.
Вторая координата точки 1 индикаторной диаграммы равняется приведенной высоте вредного пространства
(9)
На пути наполнения sе от точки 1 до точки 2 давление в цилиндре повышается вследствие поступления сжатого воздуха из сети. При этом в самом начале движения при малых скоростях поршня давление повышается в большей мере, чем при дальнейшем подъеме, так как скорость поршня непрерывно возрастает. Таким образом, линия впуска 1-2 будет иметь вид параболы.
При проведении на диаграмме линии 1-2 следует иметь в виду, что повышение давления будет следующим
(10)
Перемещение поршня находим по формуле
,
(11)
.
В точке 2 впуск воздуха в цилиндр прекращается и одновременно закрывается выхлопное отверстие.
До точки d диаграммы давление воздуха на поршень превышает силу сопротивления движению. Начиная с точки d, поршень движется вверх уже по инерции, расходуя свою живую силу на преодоление сопротивления движению. В точке 3 живая сила поршня (со столом и нагрузкой) израсходована. Поршень останавливается и начинает падать.
При ходе поршня вниз движущей силой является сила Q-R, а силой сопротивления – давление воздуха под поршнем (p-1)F. Поэтому в точке 3 можно записать
(12)
Откуда определяем избыточное давление в точке 3
Перемещение поршня в точке 3 определяется по следующей формуле
(13)
.
При ходе встряхивающего поршня вниз выхлопное отверстие открыто (при помощи поршня клапана) почти до конца хода, до точки 4, расположенной на расстоянии предварения впуска sz от плоскости удара. Избыточное давление в цилиндре в точке 4 большей частью лежит в пределах 0,2-0,5 ат, исходя из этого можно записать следующую зависимость для давления а точке 4
.
(14)
,
(15)
По полученным значениям строим индикаторную диаграмму
Рисунок – 2. Индикаторная диаграмма встряхивающего цилиндра для механизма с воздухораспределением перекидным двухседельным клапаном.
Удельная энергия удара определяется по формуле
,
(16)
.
Удельная энергия удара на 1 кг падающих частей машины
,
(17)
.
Удельная энергия отражения стола
,
(18)
.
Удельная энергия отражения стола на 1 кг падающих частей машины
(19)
.
Найдем отношение удельной энергии отражения к удельной энергии удара
Коэффициент использования энергии, сообщенной встряхивающему столу, определяем по следующей формуле
,
(20)
.
Определяем расход сжатого воздуха на один удар встряхивания
,
(21)
.
Тогда, исходя из всего вышеперечисленного найдем производительность 1 л воздуха по следующей формуле
,
(22)
.