ИВК «Молоток» для анализа внутренних рабочих процессов машин ударного действия

иВК «МОЛОТОК» ДЛЯ АНАЛИЗА ВНУТРЕННИХ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ

МАШИН УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

к. т.н. , инж.

-УДАР», ФГУП ННЦ ГП-ИГД им.

В «ИМПРЕЗА-УДАР» разработан информационно-вычислительный комплекс (ИВК) «МОЛОТОК», позволяющий исследовать рабочие процессы пневматических и гидравлических машин ударного действия методом индикаторных диаграмм. Метод индикаторных диаграмм давлений разработан в 70-е годы [1] и активно развивался ИГД СО РАН, заводом «Пневматика», ТЭМЗ им. , ИГД им. . Сущность метода индикаторных диаграмм состоит в том, что, зная давления в камерах машины (т. е. силу, действующую на ударник) как функции времени, можно, исходя из периодичности перемещения ударника, рассчитать его координату и скорость в любой момент времени, определить энергию удара и ударную мощность машины.

Принципиальная схема комплекса показана на рисунке.

 

Рис. а) Принципиальная схема ИВК «МОЛОТОК», б) диаграммы молотка МО-2М:

1 – корпус ударной машины; 2 – ударник; 3 – вставной инструмент; 4 – рукоятка; 5 - система воздухораспределения; 6, 7 – датчики давления в камерах рабочего и холостого хода; 8 – датчик момента удара; 9 – электронный измерительный блок с усилителями; 10 – системный блок компьютера с платой сбора данных; 11 – монитор; 12 – клавиатура; 13 – принтер; Q – усилие нажатия; Pc – давление в сети; x – координата ударника; D - глубина внедрения инструмента за удар; ППФ – противоподменный фильтр.

Метод индикаторных диаграмм, реализованный в ИВК «МОЛОТОК» определяется ниже следующими соотношениями. Формулы даны для i-го цикла возвратно-поступательного движения ударника [1-5]:

(1)

(2)

 

(3)

 

где i – номер цикла, t – время, F(t) – сила, действующая на ударник, m – масса ударника, Ti – период движения ударника, Tрхi, Tххi - длительности рабочего и холостого хода, t* - момент остановки ударника (корень уравнения v(t*)=0), x – координата ударника, Xmaxi – ход ударника, v(t) – скорость ударника, vоi, vyi – скорость отскока, vу, vyi– скорость удара, li- коэффициент отскока, vср – средняя скорость внедрения инструмента в разрушаемый материал, D - глубина внедрения инструмента за удар, Eуi - энергия удара, fi - частота ударов, Wi - ударная мощность машины.

Применение специального датчика момента удара и компьютера позволили устранить главные недостатки метода - высокую трудоемкость обработки экспериментальных данных и неточность определения момента удара -, и создать измерительный комплекс, обеспечивающий исследователей всей необходимой информацией о параметрах ударной машины.

В ИВК «МОЛОТОК» для определения момента применен пьзоакселерометр, устанавливаемый на корпусе ударной машины. Датчик регистрирует колебания корпуса, вызванные обратными ударами вставного инструмента и нецентральными ударами. Сигнал датчика удара используется для разбиения непрерывной записи диаграмм давлений на циклы возвратно-поступательного движения ударника.

На рис. показаны диаграммы отбойного молотка МО-2Б производства им. при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа. В верхней части рисунка (б) приведены кривые изменения давлений в камере холостого хода P1 и в камере рабочего хода P2. Пунктирными вертикальными линиями на графиках обозначены моменты удара бойка по пике. Внизу показаны расчетные графики перемещения ударника, полученные по формулам (1)-(3). Справа дана статистика наблюдений за работой молотка, полученная в результате обработки 25 циклов.

ИВК «МОЛОТОК» также обеспечивает: калибровку измерительных каналов, ведение Журналов испытаний, документирование измерительных данных и их хранение в Архиве. Технические характеристики ИВК «МОЛОТОК» представлены в таблице.

Таблица

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИВК «МОЛОТОК»

Диапазон измерения энергии удара 5...250 Дж		Плата сбора данных
Диапазон измерения частоты ударов 4...100 с-1		Разрядность АЦП 12
Погрешность измерения энергии удара 5%		Входной диапазон АЦП ± 5 В
Погрешность измерения частоты ударов 0,5%		Частота выборки 0,1 … 1 мс
Допустимая погрешность датчиков давления 3%		Макс. частота дискредитации 500 кГц
Датчики		Организация измерений
Тип датчиков давления 140РС (Honeywell)		Число точек на канал 1000 … 10000
Датчик удара пьезоакселерометр ДН-4		Число наблюдений в испытании 1 … 20
Измерительный блок		ПЭВМ (минимальная конфигурация)
Число тензометрических каналов 2 Полоса пропускания: тензоусилителя 0 Гц…5 кГц вибрационного канала 0 Гц…5 кГц		Pentium™ 133 МГц, ОЗУ 16 Мб, HDD 1,2 Мб, цвет-ной монитор SVGA (800х600), ОС Windows95™, лазерный принтер

ЛИТЕРАТУРА

1.	Суднишников вопросы теории машин ударного действия. – Новосибирск, Изд-во ЗСФ АН СССР, 1949. – 61 с.
2.	, , Тупицын и конструирование пневматических машин ударного действия. – Новосибирск: Сиб. отд. А. Н. СССР, 1985. – 136 с.
3.	Соколинский ударного разрушения (Основы комплексного проектирования). М.: Машиностроение, 1982. – 184 с., ил.
4.	, , Ямпольский скорости внедрения инструмента на вибрацию отбойных молотков // Повышение надежности пневмоударных буровых машин: Сб. науч. тр. под ред. / ИГД СО АН СССР. – Новосибирск, 1987. – С. 98-104.