Машины ударного действия
..pdfФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ТРАНСПОРТА И СТРОИТЕЛЬСТВА
Кафедра «Автомобильные дороги и строительные дорожные машины»
Л.С. Ушаков
МАШИНЫ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
Методические указания по выполнению лабораторных работ
Дисциплина – «Машины ударного действия» Специальность – 190205 «Подъемно-транспортные, строительные,
дорожные машины и оборудование»
Орел 2008
Авторы: д-р техн. наук, профессор кафедры «Автомобильные дороги, строительные дорожные машины» Ушаков Л.С.
В разработке студентов и приподавателей принимали участие сотрудники УИЛ «Импульсные технологии» Орел ГТУ:
Юрьев Д.А., Кашанин Ю.Н., Ределин Р.Н., Белоусов Г.А., в оформлении – Данилина О.Н.
Рецензент: д-р техн. наук, профессор кафедры «Динамика и прочность машин» Савин Л.А.
Методические указания по выполнению лабораторных работ содержат постановку задач исследований, описание экспериментальных стендов и измерительно-регистрирующей аппаратуры.
В методических указаниях определены порядок и последовательность проведения экспериментов, обработка результатов исследований и их представления в форме отчета.
Предназначены студентам специальности 190209 «Подьемнотранспортные, строительные и дорожные машины и оборудование» дневной формы обучения, изучающим дисциплину «Машины ударного действия»
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Автомобильные дороги и строительные дорожные машины»
Протокол №___ от «___»___________2008 г. Зав. Кафедрой д-р техн. наук, профессор
_____________ Гончаров Ю.И.
Методические указания утверждены на заседании УМСС ФТиС Председатель д-р техн. наук, профессор
_____________ Колчунов В.И.
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………4
Лабораторная работа № 1. Исследование автоколебательных процессов в силовой импульсной системе…………...…………..…5 Лабораторная работа № 2. Исследование процесса передачи энергии удара для разрушения крепких минеральных сред……...12 Лабораторная работа № 3 Экспериментальное исследование режимов работы гидроударника………………….…………….….19 Лабораторная работа № 4 Выбор модели и эксплуатация гидроударников……………………………….………………….….25
3
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные работы по дисциплине «Машины ударного действия» проводятся с целью закрепления знаний, полученных при изучении теоретического курса, а также для развития практических навыков у студентов при выполнении эксперементальных работ со сложными гидромеханическими системами и измерительными комплексами.
В каждой лабораторной работе изложены основы теоретических сведений, необходимые для понимания сущности рассматриваемого вопроса, указываются цели и задачи исследований, даны описания стендов, приборов, указан порядок выполнения работы и составления отчета.
При подготовке к лабораторной работе студенту рекомендуется использовать конспект лекций, учебные пособия по машинам ударного действия и данный практикум.
По выполнении лабораторной работы студентом составляется отчет, который должен содержать:
–название работы;
–цель работы и задачи;
–схему эксперементального стенда и его краткую характеристику;
–полученные результаты, их анализ и выводы.
Работа считается завершенной после защиты отчета перед преподавателем.
4
Лабораторная работа № 1 Исследование автоколебательных процессов
всиловой импульсной системе
1.1Цель работы
Изучить основные принципы работы гидравлических машин ударного действия (на примере гидроударника с управляемой камерой обратного хода), освоить методы проведения экспериментальных исследований автоколебательных ударных систем с использованием современных электронно-вычисли-тельных средств.
1.2 Решаемые задачи лабораторной работы
Изучение конструкции стенда, изучение измерительнорегистрирующей аппаратуры, измерение параметров и характеристик автоколебательного процесса, расшифровка осциллограмм и обработка результатов измерения, анализ физических процессов и выводы по проведѐнной работе.
1.3 Описание экспериментального стенда
Стенд ДПМ-1М состоит из следующих функциональных подсистем: энергетической, механической, гидравлической, управляющей, диагностики и визуализации информации.
Стенд предназначен для изучения, автоколебательных систем, с применением современных средств диагностики и визуализации информации. Он может также использоваться для проведения научно-исследовательских работ в области динамики машин, изучения автоколебательных процессов, гидравлических приводов и механизмов ударного действия. Имеет напольное исполнение и соответствует требованиям, предьявляемых к учебному оборудованию.
Конструкция стенда состоит из следующих основных узлов и блоков (рисунок 1.1).
5
Несущая часть(1) – представляет собой раму, на которой крепятся все основные узлы.
Узел распределительный. Состоит из гидравлических элементов: 1) распределительной коробки (служащей для одновременного подключения к напорной и сливной магистралям нескольких устройств и элементов); 2) двух золотниковых распределителей с ручным управлением (для включения в работу гидроцилиндров упора и подачи); 3) переливного клапана (для ограничения и регулирования рабочего давления в системе); 4) рукавов высокого давления (для подключения всех элементов к гидравлической системе).
Гидроцилиндр упора (4) - предназначен для имитации обьекта нагружения (например, разрушаемой горной породы). Гидроцилиндр может перемещаться в пазах на несущей раме, а, следовательно, изменять вылет штока поршня и объѐм камеры, что позволяет регулировать жѐсткость внешнего сопротивления (характер нагрузки).
Исследуемый объект(3). Объектом исследований является генератор автоколебательных процессов (гидравлический отбойный молоток МО-9Г.
Рисунок 1.1 – Общий вид стенда ДПМ-1М
1 – рама стенда; 2 – гидроцилиндр подачи; 3 – гидроударные (генератор автоколебательных процессов); 4 – гидроцилиндр упора (нагрузки); 5 – измерительно-регистрирующая аппаратура
6
Рисунок 1.2 – Схема гидравлическая стенда ДПМ-1М:
1 – питающая гидростанция; 2 – узел распределительный; 3 – гидроцилиндр подачи; 4 – гидроударник; 5 – гидроцилиндр упора; 6 – распределитель гидроцилиндра подачи; 7 – распределитель гидроцилиндра упора; 8 – переливной клапан; 9 – гидронасос; 10 – предохранительный клапан
Гидроцилиндр подач (2) - предназначен для перемещения обьекта исследований (отбойного молотка) вдоль рамы и создания предварительного статического поджатия инструмента к гидроцилиндру упора (имитатору нагрузки).
Насосная станция. Состоит из пластинчатого насоса, электродвигателя и маслобака. Предназначена для создания и поддержания необходимого давления и расхода в гидросистеме.
Контрольно-измерительные приборы. Представляет собой датчики давления, блок питания датчиков, плату аналого-цифрового преобразователя и ЭВМ (5) с установленным программным обеспечением, необходимым для регистрации и обработки полученных сигналов.
В исходном положении на рисунке 1.2 распределители находятся в положении «0». Производится запуск насосной станции. Рабочая жидкость поступает в генератор механических импульсов (гидроударника), но его включение не происходит. Для его запуска необходимо поджать рабочий инструмент к сопротивлению.
7
Распределителями осуществляется пуск и управление гидроцилиндрами, которые посредством перемещения штоков поджимают рабочий инструмент к гидроцилиндру упора (4). Гидроударник включается в работу и наносит удары по штоку гидроцилиндра (4). Для выключения гидроударника необходимо отвести шток гидроцилиндра от рабочего инструмента.
Регулирование давления в системе осуществляется переливным клапаном 8 (рисунок 1.2).
После подотовки силовой гидравлической системы производится включение ЭВМ и запуск программного обеспечения. Устанавливается частота дискретизации и другие необходимые параметры, после чего приводится в действие объект исследования (гидроударник). В процессе работы гидроударника производится сбор данных, их отображение на экране монитора, а также запись на жѐсткий диск ЭВМ.
Схема подключения контрольно-измерительного оборудования приведена на рисунке 1.3.
В качестве АЦП используется плата ATI-MIO-16-E2 фирмы «National Instruments». Программное обеспечение – выполнено на основе системы LabVIEW (рисунок 1.4).
Рисунок 1.3 – Схема подключения контрольно-измерительного оборудования
1 и 2 – датчики давления; 3 – датчик акустических характеристик; 4 – блок питания; 5 – аналого-цифровой преобразователь (плата сбора
данных); 6 – ЭВМ; 7 – несущая рама; 8 – объект исследования (гидромолоток МО-9Г); 9 – гидроцилиндр упора
8
Рисунок 1.4 – Лицевая панель и блок-диаграмма системы LabVIEW
1.4 Порядок проведения работы
1.Изучить методические материалы и ознакомиться с устройством экспериментального стенда.
2.Провести исследование режимов работы эксперименталь-ного стенда с измерением параметров давления в напорной магистрали.
3.Расшифровать полученные осциллограммы. По осциллограммам определить:
– минимальное давление в системе при работе гидроударника
рmin, МПа;
– максимальное давление в системе при работе гидроударника
рmax, МПа;
–время одного рабочего цикла T. 4. Рассчитать:
–среднее давление в системе при работе гидроударника:
|
pср |
|
pmax pmin |
, МПа |
(1.1) |
|||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
– частоту ударов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nуд |
|
|
|
|
n |
|
|
|
, 1/с |
(1.2) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
T |
T |
T |
... T |
|
||||||
|
|
N |
|
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
где n – число ударов (число рабочих циклов гидроударника);
9
TN , – время N-ого рабочего цикла, с
- энергию удара:
Aуд |
|
pср Q |
, Дж |
(1.3) |
||
n |
уд |
|||||
|
|
|
|
|||
где – КПД (принять равным 0,5); |
|
|||||
Q – расход жидкости (принять равным 30 л/мин), м3/с. |
|
|||||
Определить ударную мощность генератора механических |
||||||
импульсов: |
|
|
|
|
|
|
N уд |
Aуд nуд , Дж/с |
(1.4) |
Расчеты произвести в системе СИ.
1.5 Отчѐт о проделанной работе должен содержать:
–название, цель и задачи лабораторной работы;
–схему экспериментального стенда и его краткую характеристику;
–схему подключения измерительно-регистрирующей аппаратуры.
–копии записанных осциллограмм и их расшифровку, расчѐт основных параметров.
–анализ результатов исследованиий и выводы.
1.6 Контрольные вопросы
1.Назовите основные узлы и функциональные блоки стенда ДПМ-1М.
2.Дайте определение автоколебательных процессов.
3.Опишите принцип работы гидроударника с управляемой камерой обратного хода.
4.Что такое механический импульс?
1.7 Рекомендуемая литература
10