Проектирование машин ударного действия на основе критериев подобия Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Таблица!

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПАРАМЕТРО^Г^ЕВМОУДМРМИКЭвН' Гильянова

П И Ма ----

-20.

20

1АРНО

Диаметр долота, мм

ДиаПРОЕЛШРа? ОВАН ИЕ4 ма

масса/удареиіНСив е критериев вод

Частота ударов, с-1

ударна:

Рвсход

ная мощность, квт дарника, мм асход воздуха, м3/мин Давление воздуха, МПа Энергия удара, Дж Отношение N/V

19

ТГ

18

0,5

420

0.439

ШИН У

23

12,4

110

31

0,5

588

0.400

ГО ДЕЙСТВИЯ

ОБИЯ

23

34,9

110

87,3

1,0

1176

0.400

31

1,76

Так, энергия его единичного удара, Дж:

Ан = Ам^ара ,

(1)

где индексы н и м относятся соответственно к натуре и модели. Частота ударов, с:

пн = пм

(2)

Ударная мощность,

3 3 1 _ 1

N н = N ма2ара5ат2.

1

2ат

кВт:

1 1 1

20,р 2«р 2.

(3)

Расход воздуха, м /мин:

Таблица 2

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОУДАРНИКОВ

Наименование характеристик Модели пневмоударников

П-160 В П-160 В1 П-160-В2

Диаметр скважин, мм 160 160 160

Диаметр ударника, мм 122 122 122

Масса ударника, кг 11,3 11,3 8,0

Ход ударника, мм 115 162 162

Давление воздуха, мПа 1,7 1,7 1,7

Частота ударов, с-1 31 26,3 31

Энергия удара, Дж 340 480 401

Ударная мощность, кВт 10,5 12,5 14,8

Расход воздуха, м3/мин 24 33,8 33,8

Удельная мощность, кВт/м3/мин 0,438 0,369 0,438

азработка конструкций новых машин сопряжена с трудностями их проектирования, определения рациональных параметров, оценкой степени технического и экономического совершенства, проведения испытаний опытных образцов, доводкой конструкций до серийного изготовления, включая разработку технологической и технической документации, преодоление маркетинга рыночных отношений.

Предлагается для ускорения процесса проектирования новой пневмоударной техники применить метод подобия, а в качестве опытной модели использовать уже получившую признание в практике серийную конструкцию. Технические характеристики этой конструкции (модели) уже известны и их можно использовать в качестве опытных данных.

При разработке типоразмерного ряда пневмоударников можно использовать известные критерии геометрического, кинематического и динамического подобия. Так как параметры пневмоударника определяются площадью бойка F, м2; его ходом S, м; давлением воздуха р, Па; массой бойка т, кг, то, вводя соответствующие масштабы as,ар и ост , можно получить при ах =1 прогнозные значения параметров проектируемого ударника.

3 3 1 _ 1

Vн = VмaFa'pa'2am 2. (4)

Следует отметить, что масштабные коэффициенты для мощности и расхода воздуха одинаковы, что следует из закона сохранения энергии.

Используем в качестве модели погружной пневмоударник ПП-105-2,2 с простой и надежной схемой воздухораспределения «золотник на поршне» и произведем перевод его параметров на пневмоударники П-200-1 и П-200-2, прогнозируемые характеристики которых приведены в табл. 1. Они рассчитаны по (1)-(4).

Так как геометрический масштаб моделирования а1 = 2 при переходе на бурение скважин диаметром 200 мм и а{ = 1, то критерий гомохронности определяет скоростной масштаб ау = а1 = 2 . Из критерия Ньютона масштаб массы ударника определяется как

ат = ара1 .

Сравнение двух проектируемых ударников П-200-1 и П-200-2 с реальным ударником П-200 показывает, что его удельная мощность примерно на 10% выше. Это означает, что изменение масс и давления не дает технических преимуществ. Исходной конструкцией для расчетов является пневмоударник ПП-105-2,2, который нельзя считать идеальной моделью, поэтому результаты моделирования машин на основе критериев подобия в данном случае носят скорее методический характер, чем конкретная рекомендация образцов, которые имеют определенные ограничения при реализации в системной оценке. Однако простота и доступность метода позволяют надеяться на его применение в области создания новых горных машин.

Выполним сравнительный анализ конструкций, в которых моделью является ударник П-160 В. Параметры сравнения показаны в табл. 2.

Пневмоударник П-160 В2 по своим качественным показателям соответствует своему прототипу, но отличает-

ся более высокой ударной мощностью и может претен- довать на техническое проектирование.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Климов Б.Г., Матвеева Л.И. — Северо-Кавказский государственный технологический университет. Гильянова Л.Н. — Московский государственный горный университет.