4. Примеры расчётов молотов ударного действия

4.1. Расчёт штангового молота

4.1.1. Тепловой расчёт

Тепловой расчёт ведётся в следующем порядке. Сначала определяется теоретически необходимое количество воздуха для данного топлива. Затем устанавливается коэффициент избытка воздуха и определяется действительное количество воздуха. Далее находится состав продуктов сгорания, химический коэффициент молекулярного изменения и рассчитываются средние молярные теплоёмкости продуктов сгорания. После этого рассчитывают параметры действительных процессов, температуру в начале сжатия , коэффициент остаточных газов , и . По выбранному значению коэффициента выделения тепла и степени увеличения давления и найденным и определяется степень предварительного расширения .

Для примера произведём расчёт молота при следующих исходных данных: эффективная энергия удара =16 кДж; дизельное топливо со следующим химическим составом: углерод =0,86; водород =0,13; кислород =0,01.

Теоретическое необходимое количество воздуха по (2.12) для сгорания 1кг топлива

кг/кг топлива,

или в молях

моль/кг топлива.

Принимая значение коэффициента избытка воздуха =1,5, колеблющееся в пределах 1,3 - 1,7, определим по (2.13.) действительное количество воздуха

кг/кг топлива,

или в молях по (2.14)

.

Определяем далее состав продуктов сгорания , кг :

кг; кг;

кг; кг.

Всего продуктов сгорания:

кг.

Проверка по (2.15) даёт:

кг.

Состав продуктов сгорания по (2.16) в молях:

,

где ; ;

;

.

Проверка полученных значений по (2.17):

.

Коэффициент молекулярного изменения по (2.18):

.

Средняя молекулярная теплоёмкость с учётом (2.19) и (2.20):

Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном объёме равна

.

Далее определяются значения параметров в начале сжатия и в конце сжатия .

Принимаем: Н/м², температуру окружающего воздуха , фактическую степень сжатия , давление остаточных газов Н/м², температуру .

Температура в конце впуска по (2.22):

,

где ,

где, как было ранее указано, .

Коэффициент наполнения рабочего объёма по (2.23):

,

где - давление окружающего воздуха (принято равным Н/м²).

Величина коэффициента остаточных газов рассчитывается по (2.25):

.

Температура в конце сжатия по (2.26) составит

.

Давление в конце сжатия рассчитывается по формуле,Н/м²:

: .

Определяем максимальное давление в цилиндре по (2.28), предварительно приняв степень повышения давления Н/м²:

.

Для определения температуры конца сгорания коэффициент выделения тепла принимаем равным .

Температура газа определяется по (2.29).

Предварительно необходимо рассчитать по (2.30):

,

откуда =1810⁰С;

Степень предварительного расширения по (2.32) составляет

,

где

.

Определяем давление и температуру в конце расширения по (2.33) и (2.34):

Н/м².

К

Среднее индикаторное давление по (2.35):

Н/м².

.

Среднее индикаторное давление действительной диаграммы по (2.36) составит

Н/м².

Среднее эффективное давление по (2.37):

Н/м².

Удельный индикаторный расход топлива по (2.38) будет равен

г/Дж.

Эффективный расход топлива по (2.39):

г/Дж.