Стасюк Віктор Михайлович. Пневматичний привод виконавчих органів ударних машин із механічним зв'язком поршня-ударника з впускними елементами

Короткий опис

Стасюк Віктор Михайлович. Пневматичний привод виконавчих органів ударних машин із механічним зв'язком поршня-ударника з впускними елементами: дисертація канд. техн. наук: 05.02.03 / Вінницький національний технічний ун-т. - Вінниця, 2003

Стасюк В.М. Пневматичний привод виконавчих органів ударних машин із механічним зв’язком поршня-ударника з впускними елементами. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 02. 03 - системи приводів. - Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця, 2003.
Дисертація присвячена теоретичному узагальненню і вирішенню наукової задачі створення та дослідження високонадійного в експлуатації пневматичного привода для виконавчих органів ударних машин, який забезпечує отримання високої енергії ударів при помірних витратах стисненого повітря. Розроблена нова конструктивна схема такого привода, основана на використанні механічного зв’язку між поршнем-ударником і впускними елементами. Створена комплексна математична модель робочого процесу запропонованого привода та виконані її чисельні дослідження. Проведені експериментальні дослідження підтвердили достовірність результатів теоретичних досліджень. Розроблена методика проектного розрахунку пневматичного привода з механічним зв’язком поршня-ударника з впускними елементами.

1. Виконано детальний аналіз конструктивних схем і особливостей принципів дії клапанних та безклапанних пневматичних приводів виконавчих органів ударних машин та їх порівняльний аналіз за критеріями експлуатаційної надійності та енергоощадності. Встановлено, що клапанні приводи надійніші в експлуатації, однак для них властиві значні непродуктивні витрати стисненого повітря. Безклапанні приводи більш енергоощадні, але значна кількість концентраторів напруг ослаблює тіла поршня-ударника і пневмоциліндра та істотно зменшує їх експлуатаційну надійність і довговічність.
Сформульовані вимоги, дотримання яких забезпечує створення надійного в експлуатації пневмопривода і отримання високих значень енергії ударів при помірних витратах стисненого повітря.
2. Розроблена конструктивна схема пневматичного привода для виконавчих органів ударних машин, яка за рахунок механічного зв’язку між поршнем-ударником і впускними елементами забезпечує гарантоване виникнення коливального руху поршня-ударника на етапі запуску привода, стійкий ударно-вібраційний режим його роботи та ефективне використання енергії розширення стисненого повітря в робочому циклі.
3. Розроблена комплексна математична модель робочого процесу пневматичного привода з механічним зв’язком поршня-ударника з впускними елементами, в основу якої покладено розподіл робочого циклу на окремі періоди - фази з певними початковими і граничними умовами, що описуються системами нелінійних диференціальних рівнянь, котрі враховують рух поршня-ударника, фізичні процеси в робочих камерах привода та взаємодію поршня-ударника з робочим інструментом. Розроблені алгоритм і програма її розв’язку на ЕОМ, які забезпечують автоматичне об’єднання окремих фаз робочого циклу і ударну взаємодію тіл в єдиний робочий процес. Виконані чисельні дослідження комплексної математичної моделі.
4. Встановлені залежності енергії та частоти ударів, а також ходу поршня-ударника і тривалості робочого циклу від конструктивних параметрів запропонованого пневмопривода: відстаней між осями впускних елементів і випускних отворів, компенсаційних об’ємів робочих камер, кута фасок поршня-ударника, діаметрів робочих вікон впускних елементів та діаметрів випускних отворів.
5. Знайдено діапазони конструктивних параметрів привода з механічним зв’язком поршня-ударника з впускними елементами, в яких забезпечується отримання високих значень енергії ударів при помірних витратах стисненого повітря.
6. Розроблена спрощена математична модель робочого циклу запропонованого пневмопривода, яка дозволяє визначати величини робочих характеристик на етапі попередніх розрахунків без застосування ЕОМ.
7. Експериментальні дослідження засвідчили високий рівень експлуатаційної надійності пневматичного привода з механічним зв’язком поршня-ударника з впускними елементами - незалежно від величин змінних конструктивних параметрів режим його роботи характеризувався як стійкий ударно-вібраційний і жодної відмови під час роботи та багаторазових запусків не спостерігалось.
8. Високий ступінь узгодженості результатів теоретичних і експериментальних досліджень - залежностей параметрів робочого циклу і робочих характеристик (енергії і частоти ударів, а також ходу поршня-ударника) від конструктивних параметрів привода (відстаней між осями впускних елементів і випускних отворів та кута фасок поршня-ударника) підтверджує адекватність розробленої комплексної математичної моделі реальному приводу з механічним зв’язком поршня-ударника з впускними елементами, а використані під час її складання припущення - прийнятними і достатніми.
9. Розроблена методика проектного розрахунку пневматичного привода з механічним зв’язком поршня-ударника з впускними елементами, яка дозволяє створювати конструкції аналогічних пристроїв за заданими технічними характеристиками.