11.4 Сурет – Жылжымалы мандайшаларға тығынжылдарды бекіту варианттары

Тығынжылдарды, қозғалмалы мандайшаға бекіту қатаң (гидравликалық баспақтарда бір жұмыстық тығынжылмен 11.4 а, б сурет); сфералық табан (пята) көмегімен (қозғалмалы мандайшаға бүір тығынжылдарды бекіту үшін, сонымен қатар ортанғы тығынжыл онымен қатаң байланысады 11.4 в сурет) және жарты сақиналардың көмегімен (цилиндрлері поршн типтес, күші азғантай баспақтарда – 11.4, г сурет) болуы мүмкүн.

Ұсынылған әдебиеттер: Нег.1[259–275], 2[271–288]

Бақылау сұрақтары.

1. Гидравликалық баспақтардың жетегінде қандай сораптарды қолданады?

2. Үш тығынжылды сораптын негізгі тетіктерін атаныз?

3. Баспақтың жұмысын не анықтайды?

4. Орнатылған электрқозғалтқыштардың қуатың қолдануды қалай жақсартады?

5. Сорапты аккумуляторсыз жетектін сұлбасын тандау неге байланысты?

12 Дәріс. Баспақ қондырғыларының сорғы жетектерін есептеу

Бір сатылы жүктеу гидробаспақты қондырғылар. Баспақ қондырғылары жетектерінің негізгі энергетикалық көрсеткіштері — бұл баспақтың дайындаманы бір жұмыс жүрісінде деформациялауға жұмсалатын тиімді жұмысы, баспақтың жұмыс жүрісіндегі тиімді қуаты және пайдалы әсер коэффициенті.

Тиімді жұмысты деформациялау күші графигінен жылжымалы маңдайшадан табамыз:

А_д = ∫Рds. (12.1)

Тиімді қуат жұмыс жүрісі процесінде деформациялау күшінің туындыларынан, деформациялау жылдамдығы арқылы анықталады (жылжымалы маңдайшаның орынауыстыру жылдамдығы):

N_э = Pv. (12.2)

Баспақтың жұмыс жүрісі процесінде орындалатын және абсолютті сипаттама болып табылатын тиімді жұмыспен және тиімді қуатпен салыстырғанда, пайдалы әсер коэффициенті – гидравликалық бапақтарды өзара және басқа ұсталық–қалыптау машиналарымен салыстыруға мүмкіндік беретін салыстырмалы сипаттама. Баспақ қондырғыларының энергетикалық көрсеткіштерін салыстыру үшін, циклдың пайдалы әсер коэффициентін, ал технологиялық операцияларды орындау кезіндегі шығынды талдау үшін, лездік пайдалы әсер коэффициентін білу қажет.

Гидробаспақ қондырғыларының циклдық пайдалы әсер коэффициенті баспақтың бір жұмыс жүрісі А_Д процесінде жасайтын тиімді жұмыстың, толық циклдың А тұтынатын барлық энергиясына қатынасын айтамыз:

η_э=Ад/А. (12.3)

Лездік пайдалы әсер коэффициенті жұмыс жүрісінің әрбір моментінде шығындалатын тиімді қуаттың, гидробаспақ қондырғыларының қазіргі моментте тұтынатын барлық қуатына қатынасын айтамыз:

η_э.мг = N_э /N. (12.4)

Одан ары қарай циклдың пайдалы әсер коэффициентін қарастырамыз, лездік пайдалы әсер коэффициентін анықтау үшін ұқсастық бойынша құрастыруға болады.

Тиімді қуат. Баспақ қондырғыларының сорғылы–акккумуляторлы жетегінде, қозғалмалы маңдайша жылдамдығы оған түсірілген деформациялаушы күшке тәуелді болады, өйткені аккумулятордағы сұйықтық қысымы тұрақты болып қалады. Баспақпен екпіндетілетін қуат

N_э = Pv(P). (12.5)

Жұмыстық сұйықтықтың потенциальды энер­гиясын тиімді пайдалану үшін деформациялаушы күш пен жылжымалы маңдайшаның қозғалу жылдамдығы арасындағы қатынасты, пайдалы қуат максималды болатындай таңдайды.

Деформациялаушы күшпен жылжымалы маңдайшаның жылдамдығы арасындағы тиімді қатынасты анықтау үшін (12.5) формуланы күш бойынша дифференциялдап шығындысын нөлге теңестіреміз.

. (12.6)

Пайдалы әсер ккоэффициенті. Сорапты-аккумуляторлы жетекті гидробаспақ қондырғының толық циклді ұзақтығы аккумулятордан келетін, баспақтың тура жұмыстық және кері бос жүрісін сондай ақ оны бастапқы деңгейге дейін толтыратын, жұмыс сұйықтығының уақытымен анықталады.

Тура бос жүріс, жылжымалы маңдайшаның ауырлық күші және толтыру багынан келетін сұйықтық қысымы әсерінен іске асады. Толтыру багына сұйықтықты қысыммен жіберу кері бос жүріс үрдісінде орындалады. Басқа көздерден алынатын толтыру багын зарядтауға қажет энергияның қосымша шығыны жоқ. Сұйықтықты қысыммен жіберуге байланысты жоғалтулар, кері бос жүрісті қарастырған кезде ескеріледі. Сондықтан тиімді пайдалы әсер коэффициентін анықтау кезінде тура жұмыс жүрісті қарастырудың қажеті жоқ. Тиімді жұмыс тек тура жұмыс жүрісі үрдісінде орындалады.

Тура, жұмыс, кері бос жүріс периоды және аккумуляторды жұмыс сұйықтығымен бастапқы деңгейге дейін толтыруда, сорапты-аккумуляторлы жетекті гидробаспақ қондырғының тұтынатын толық энергиясы тиімді жұмысты орындау үшін және гидрожүйенің жеке элементтерінің әртүрлі қарсылықтарын жеңуге шығындалады. Гидробаспақ қондырғының барлық элементтерінде, гидравликалық қарсылықтар жеңуге және оның утечка және серпімділігі нәтижесінде сұйықтық көлемінің өзгеруімен, механикалық жұптардың үйкеліс күшін жеңуге байланысты энергия шығыны болуы мүмкін Жоғалтуларды қарастырамыз және баспақ қондырғыларының гидрожүйесінің көрсетілген әрбір элементтері үшін пайдалы әсер коэффициентін анықтаймыз.

Гидравликалық баспақ жұмыстық немесе қайту цилиндрлеріне берілген, жұмыстық сұйықтықтың потенциальды энергисын қабылдайды. Бұл энергия пайдалы жұмысты орындауға (дайындаманы пластикалық деформациялау), баспақтың тура жұмыстық және кері бос жүріс үрдісі кезіндегі зиянды кедергілерді жоюға және де цилиндр–жұмыстық сұйықтық жүйесіндегі серпімді деформацияға шығындалады.

Жұмыстық цилиндрдың немесе кері қайту цилиндрінің ішіндегі сұйықтық энергиясы цилиндр энергиясы Л_ц деп аталады, ағып кету және сығу шығындарын ескермегенде, сәйкесінше қуат цилиндрлік қуат А_ц деп аталады, индикатор энергиясы А_и және индикатор қуат N_и шығыны ескеріледі.

Индикаторлы энергияны, баспақтың тура жұмыстық немесе кері бос жүріс үрдісінен алынған, жұмыстық немесе кері қайту цилиндрлеріндегі сұйықтық қысымының индикатор диаграммалары бойынша тәжірибе түрінде анықтайды. Болжау индикатор диаграммаларын динамиканың теңдеулерін қолданып тұрғызуға болады, жұмыстық және кері жүрістер үшін (9.18) және (9,28). Индикаторлы энергия дайындаманы деформациялауға, кері қайту цилиндрінен туындайтын үйкеліс күштерін және кедергіні жоюға шығындалады.

Баспақтың бір жұмыстық жүрісте А_д шығындалған пайдалы жұмыссының, бір циклда шығындалған А_и индикатолы пайдалы жұмысына қатынасын баспақтың механикалық ПӘК деп атайды:

η_м = А_д/А_и = А_д/(А_1и + А_2и), (12.7)

мұндағы: А_и = А_1и + A_2и; А_1и – жұмыстық цилиндрде тура жұмыстық жүріс уақытында шығындалған индикаторлы энергия; А_2и – кері қайту цилиндрлеріндегі кері жүріс уақытында шығындалған индикаторлы энергия.

Индикаторлы энергияның А_и цилиндрлі энергияға А_ц қатынасы көлемді ПӘК деп аталады:

η_о = А_и/А_ц. (12.8)

Ағып кеткен жұмыстық сұйықтықтың белгісіз болуына байланысты цилиндрлі энергияның мәні дәл анықталмайды. Соған байланысты есептеулер кезінде көлемді ПӘК мәнін тәжірибелік мәліметтерден алады, η_о = 0,98...0,96:

А_ц = А_1ц + А_2ц,

мұндағы: A_1ц, – жұмыстық цилиндрдің тура жұмыстық жүріс уақытындағы цилиндрлі энергия; А_2ц – кері қайту цилиндрлеріндегі кері жүріс уақытындағы цилиндрлі энергия.

Жұмыстық сұйықтықтың энергиясы жұмыстық немесе кері қайту цилиндрлеріне кірер алдында осы цилиндрлер ішіндегі энергиядан кіру кезіндегі меншікті шығындар шамасына үлкен. Цилиндрге кірер алдындағы сұйықтықтың энергиясын толық (располагаемой) энергия деп атайды.

Цилиндрлік энергия А_ц орналасу А_рс қатынасын гидравликалық п.ә.к. деп атайды:

η = А_ц/А_рс; А_рс = А_1рс+А_2рс, (12.9)

мұндағы: А_1рс – жұмыс цилиндрлеріне кіру алдында орналасу энергиясы; А_2рс – қайтару цилиндрлеріне кіру алдында орналасу энергиясы.

Гидравликалық баспа циклының тиімді п.ә.к. деп бір жұмыс жүрісінде орындалған пайдалы жұмыстың баспаның жылжымалы маңдайшасының толық екі жүрісінде шығындалған орналасу энергиясына қатынасын айтады:

Т_1э = А_д/А_рс = η_мη_оη_г (12.10)

Аккумулятор. Гидропресстік орнатуларының қазіргі заманғы конструкцияларының ішінде ең көп таралғаны – жұмыс сұйықтығы сорғы арқылы жиналатын пневматикалық (әуелік) аккумуляторлары. Пневматикалық аккумуляторларды механикалық жоғалтулар жоқ, бірақ көлемді, гидравликалық, термодинамикалық, пневматикалық жоғалтулар орын алады.

Аккумулятордың көлемді және гидравликалық п.ә.к. жоғарыда келтірілген гидравликалық баспаға аналогты түрде анықталады.

Аккумулятор циклының көлемді п.ә.к.

η_о3 = А_3и/_А3ц, (12.11)

Аккумулятор циклының гидравликалық п.ә.к.

η_3г = А_3вых/А_3вх, (12.12)

мұндағы: А_3вых, А_3вх – аккумуляторға кіру және шығу кезінде ағуды есептеменде шығындалған жұмыс сұйықтықтарының энергиялары.

Аккумулятордың термодинамикалық п.ә.к. аккумуляторды толтыру және босату кезінде ауа қысымының өзгеруіне байланысты энергия жоғалтуын сипаттайды.

Бұл кезде термодинамикалық үрдістер әр түрлі температуралық жағдайларда өтеді, бұл политроп коэффициентінің әр түрлі мәнін шарттайды. Аккумулятордың босатылуы салыстырмалы түрде тез болады, сондықтан, оның қабырғалары арқылы болатын жылу алмасу мәнсіз және политроп коэффициенті адиабатты: к=1,4 тең деп қарастыруға болады. Толтырудың басында аккумулятор ішінде температура сыртындағыға қарағанда төменірек, сондықтан, ішінен сыртына жылу келу орындалады (политроп көрсеткіші көбірек), аяғында – керісінше. Сығылу және кеңейту политроптарының айырмашылығы энергия жоғалуын – термодинамикалық жоғалтуды сипаттайды.

Цикл бойы кеңейту энергиясын сығылу энергиясына қатынасын аккумулятордың термодинамикалық п.ә.к. деп атайды:

η_3t = А_зр/А_зсж, (12.13)

мұндағы: А_3р – адиабатты кеңейтудің жұмысы; А_3сж – политропты сығылудың жұмысы.

Аккумулятордың пневматикалық п.ә.к. η_п3 пневматикалық баллондардан ауаның ағуын сипаттайды.

Аккумулятордың толық п.ә.к. η₃ көлемді, гидравликалық, термодинамикалық және пневматикалық п.ә.к. қосындысымен анықталады:

η₃ = η_3г η_3р η_3t η_п3 (12.14)

Біріккен құбыржелілері. Гидрожүйенің бөлек элементтеріне – аккумулятор, жұмыс цилиндрі және басқаларына жұмыс сұйықтығын жинақтау кезінде біріккен құбыржелілерінде гидравликалық және көлемді жоғалтулар болуы мүмкін. Бұл жоғалтуларды жоғарыда келтірілгендерге ұқсас анықтайды. Құбыржелінің толық п.ә.к.:

η_тр = η_г η_о (12.15)

Мультипликатор. Мультипликатор жұмыс гидравликалық баспа жұмысына ұқсас, сондықтан п.ә.к. де анықталады. Мультипликатордың толық п.ә.к.:

η₇ = η_7м η_7о η_7г (12.16)

Сорап. Гидравликалық сорапта гидравликалық, көлемді және механикалық жоғалтулары бар. Сораптың толық ПӘК – і:

η₆ = η_6М η_6о η_6г (12.17)

Гидробаспаны орнатудың тиімді ПӘК – і оның жеке элементінің ПӘК – ін қосумен анықтайды:

η = η₁ η_тр η₃ η₆ η_эл, (12.18)

мұндағы: η_эл – Электрқозғалтқыштың ПӘК – і.

Жүктеменің бірнеше сатысымен гидробаспаны орнату. Жұмыстың аяғында жоғарғы жүктемемен техналогиялық операцияларды орындау үшін қолданылатын сорапты – аккумуляторлық жетекпен гидробаспалық орнату номиналдық және деформацияланатын күштер арасындағы оптималдық қарым – қатынастар кезінде де эканомды емес.

12.1 – суретте қозғалмалы көлдененнің жүруі кезіндегі деформацияланатын күштің графигі көрсетілген.