Экспериментальное определение показателей назначения гидравлических ручных молотков

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Экспериментальное определение показателей назначения гидравлических ручных молотков

Экспериментальные исследования в процессе создания гидравлических ручных молотков являются одним из важнейших этапов, позволяющих оценить достоверность научных изысканий.

Задачами экспериментальных исследований предусматривается: разработка и изготовление экспериментальных образцов гидравлических ручных молотков; подготовка испытательного стенда и измерительно-фиксирующей аппаратуры; проведение осциллографирования рабочего процесса для установления показателей назначения молотков; оценка адекватности математических моделей.

Общий вид ручных гидравлических молотков РГМ-5 и РГМ-6, созданных на кафедре СДМ КарГТУ, показан на рис. 1.

а)

б)

Рис. 1. Ручные гидравлические молотки: а -- РГМ-6; б -- РГМ-5

Для проведения экспериментальных исследований в научно-исследовательской лаборатории «Комплексная механизация и автоматизация» университета был разработан лабораторно-испытательный комплекс, состоящий из стационарной маслостанции, пульта управления, испытательного стенда 1, измерительной 2, усиливающей 3 и фиксирующей 4 аппаратуры (рис. 2).

Стационарнаямаслостанция состоит: из масляного насоса марки НШ-32У, электродвигателя марки А02-32, маслобака объёмом 0,5 м3, пульта управления с гидрораспределителем Р150 с давлением настройки предохранительного клапана на 14 МПа, резино-металлических рукавов высокого давления длиной 5…12 м с внутренним диаметром 12 мм по ТУ 22-3125-74. Фактическая подача насоса составляла 0,0005 м3/с.

Лабораторно-испытательный стенд представляет собой раму сварной конструкции, жестко связанную с ёмкостью, в которой размещается разрушаемый материал. К раме приварены разъемные хомуты, в которых размещается испытываемый молоток.

Рис. 2. Лабораторно-испытательный комплекс

В процессе испытаний использовались электрические методы измерения механических величин. Подбор, подготовка и подключение измерительной, усиливающей и регистрирующей аппаратуры, схема подключения которого показана на рис. 3, производилась в соответствии с предъявляемыми требованиями [1].

Для измерения давления рабочей жидкости использовались серийно выпускаемые тензометрические датчики давления ТДД-100, ТДД-50 и ТДД-25, хорошо зарекомендовавшие себя при экспериментальных исследованиях гидравлических инерционных импульсных систем в связи с малой инерционностью, широким диапазоном измерений при коэффициенте нелинейности, не превышающем 3 % [2]. Тарировка датчиков давления осуществлялась на грузопоршневом манометре типа МП-600 в диапазоне давлений 0…16 МПа с отсчетом давления по манометру с ценой деления 0,2 МПа.

Скорость перемещения поршня-бойка и корпуса измерялась специально изготовленными индукционными датчиками скорости конструкции КарПТИ [2], имеющими нелинейность не более 5 %.

Для регистрации динамических процессов без искажения необходимо, чтобы измерительные приборы, датчики, усиливающая и регистрирующая аппаратура имели собственную частоту колебаний на порядок выше, чем частота измеряемого процесса. Учитывая, что наибольшей частотой колебаний из исследуемых величин обладает колебание жидкости в напорной гидролинии при торможении корпуса, с частотой не превышающей 150 Гц, а собственная частота колебаний датчиков не ниже 1500 Гц, частотные искажения не превышали ± 3 %.

Рис. 3. Схема подключения измерительной, усиливающей и регистрирующей аппаратуры: 1 -- молоток; 2 -- электродвигатель; 3 -- гидробак; 4 -- гидравлический насос; 5 -- предохранительный клапан; 6 -- фильтр; 7 -- распределитель; 8 -- тензометрические датчики давления; 9 -- индукционный датчик скорости; 10 -- усилитель; 11 -- блок питания; 12 -- осциллограф

В качестве усиливающей аппаратуры использовался десятиканальный тензометрический усилитель «Топаз-1А» с рабочим диапазоном частот 0…7000 Гц. Основная приведенная погрешность данного усилителя от нелинейности его характеристик не превышает 2 % при использовании тензорезисторов сопротивлением 200 ± 50 Ом и гальванометров с сопротивлением 20 ± 5 Ом. В качестве источника питания использовался блок питания «Гранат», обеспечивающий высокую стабильность питающего напряжения за счет применения сглаживающих фильтров.

Осциллографирование исследуемых величин выполнялось при помощи светолучевого осциллографа НО-44-1, в магнитном блоке которого устанавливались гальванометры серии М014А и М017 с собственной частотой 1200 и 3000 Гц, сопротивлением 20 ± 5 Ом. Чувствительность этих гальванометров лежит в интервале 108…1010 мм/(м/А). Для регистрации исследуемых процессов использовалась фотобумага шириной 120 мм, чувствительностью 1200 ед. ГОИ по ТУ 6-17-786-76. Скорость движения фотобумаги составляла 640 и 2500 мм/с. Отметчик времени работал с частотой 100 Гц, наибольшая погрешность которого ± 0,1%. Суммарная погрешность датчиков давления при работе с усилителем и осциллографом не превышает ± 5 % [3].

Осциллограммы рабочих циклов гидравлических ручных молотков РГМ-5 и РГМ-6 показаны на рис. 4а и 4б. Из их сравнения следует, что при стабильном рабочем цикле, колебания давления жидкости в молотке РГМ-5 существенно выше, чем в молотке РГМ-6. Отношение максимального давления жидкости в камере холостого хода к минимальному составляет 2,4 раза, а в камере рабочего хода -- падает от максимального 12,5 МПа до нулевого значения. В молотке РГМ-6 отношение максимального давления в напорной линии к минимальному не превышает 1,6 раза. Пиковые значения давления в камере рабочего хода молотка РГМ-5 имеют место в начале рабочего хода поршня-бойка, превышающие максимальные давления на этом же участке рабочего цикла РГМ-6 в 1,1 раза. Такое превышение давления должно обеспечить большие ускорения разгона поршня-бойка и меньшее время рабочего цикла. Однако давление после страгивания поршня-бойка резко падает и рабочий цикл растягивается, что приводит к уменьшению частоты ударов. В молотке РГМ-6 частота ударов составляет 30 Гц, в РГМ-5 -- 26 Гц. Скорость удара в молотке РГМ-5 достигается за счет большего времени разгона, чем в молотке РГМ-6, обуславливая значения энергии ударов, приведенных в таблице. В целом, ударная мощность молотка РГМ-6, имеющего большую частоту и энергию удара, выше и значение КПД больше.

Показатели назначения молотков (таблица) определялись в результате прямого и косвенного измерения выходных параметров. В качестве выходных параметров использовались: максимальные значения скорости рабочего и холостого хода поршня-бойка, минимальное и максимальное давление жидкости в камере холостого хода, определение которых производилось прямым измерением по осциллограммам рабочего цикла. Энергия Аби частота ударов nу поршня-бойка, ударная мощность Nу, мощность гидропривода Nпр, КПД з определялись по формулам:

пу = 1/tц, Гц,

где tц-- длительность цикла

tц = tx.x + tp.x + tу, С;

Таким образом, экспериментальными исследованиями определены действительные значения показателей назначения гидравлических ручных молотков РГМ-5 и РГМ-6.

Показатели назначения гидравлических ручных молотков

а

1, 2, 3 -- соответственно скорость поршня-бойка, давление в камерах холостого Рх и рабочего Рр хода; tp.x., tx.x., tnep, tц-- соответственно время рабочего хода, холостого хода, переходного процесса и рабочего цикла

б

1, 2, 3 -- соответственно давление в камере холостого хода Рх, скорость поршня-бойка и давление в сливной гидролинииРс

Рис. 4. Осциллограмма рабочих циклов гидравлических ручных молотков РГМ-5 и РГМ-6

молоток гидравлический поршень

Список литературы

1. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. М.: Энергия, 1976.

2. Глотов Б.Н. Испытания ручного гидравлического молотка // Механизация трудоемких процессов в строительно-дорожном производстве: Сб. Караганда: КарПТИ, 1982. С. 27-30.

3. Розенблат Т.Б., Виленский П.И., Горелик Я.И. Датчики с проволочными преобразователями. М.: Машиностроение, 1966.

Размещено на Allbest.ru