ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.06.2024
Просмотров: 101
Скачиваний: 0
(среднее значение пиков соответствует примерно 10 кВт). Повидимому, мощность по осциллограммам, равная 0,8—1 кВт, является мощностью холостого хода и в моменты времени, соот ветствующие этим значениям мощности, внешняя нагрузка на электродвигатели отсутствует.
Рмс. 6. Осциллограмма тока и мощности, потребляемых алекгродшігателяміі вибромолота ВГ-4М под нагрузкой при работе на стенде.
Скорость вращении дебалансов при |
числе ударов |
735 в |
1 мин должна быть равной 1470 об/мин, |
поскольку в |
данном |
случае вибромолот работал в режиме і=2. Зная число оборо тов электродвигателей под нагрузкой, легко можно вычислить
условное среднее скольжение, |
соответствующее этой |
нагрузке. |
||||
|
III — Ло |
1500— 1470 |
0, 02, |
(47) |
||
|
Sy |
Лі |
1500 |
|||
|
|
|
|
|
||
где Sy — скольжение; «і — скорость вращения |
магнитного поля; |
|||||
По— скорость вращения ротора. |
|
|
|
|
||
Электродвигатель серии AB 42—4, согласно данным' ката |
||||||
лога, при |
статической |
мощности 5,6 кВт |
имеет |
скольже |
||
ние 0,053. |
образом, при |
работе |
вибромолота |
|
его электродвига |
|
Таким |
|
|||||
тели, испытывая нагрузки пульсирующего характера при сред нем значении мощности 5,2 кВт, имеют среднее условное сколь жение 0,02, в то время как обычная статическая мощность при ее номинальном значении 5.6 кВт будет восприниматься при скольжении 0,053. К. п. д. электродвигателей вибромолота мо жет быть приближенно оценен величиной 0.5—0,6.
24
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРУЖИННОГО ВИБРОМОЛОТА
В настоящее время эффективных средств регулирования параметров пружинных вибромолотов во время их работы не существует. Поэтому следует ориентироваться на такой режим работы вибромолота, который бы обеспечивал минимальную зависимость от внешних условий и давал бы возможность ве сти вңбробурение без всякого регулирования параметров (в частности, без изменения зазора). Обычно вибромолот рассчи тывают, исходя из наиболее трудных условий бурения *. В ка честве таковых выбирается конечная глубина скважины.
Первоначально выбирается сила тяжести Ру ударной части вибромолота. Она должна соответствовать удвоенной приведен ной силе тяжести Рщ, бурового снаряда Рѵ, т. е.
Р, = 2Рпр = 2,4Рс, |
(48) |
где РПр= 1,2РС.
Частота ударов вибромолота должна выбираться в пределах
450—1.000 удар/мин. |
Выбирая |
режим работы, |
лучше всего |
||||
ориентироваться на |
режим |
/ = 1 |
(одному |
обороту |
дебалансов |
||
соответствует один удар). |
Такой |
режим |
наиболее устойчив |
к |
|||
внешним воздействиям. Однако |
на |
практике это |
повлечет |
за |
|||
собой необходимость |
установки |
низкооборотного электродвига |
|||||
теля (который имеет значительный вес и габариты) и пружин значительной жесткости. Поэтому нередко конструкторы оста навливаются на режиме / = 2 пли і = 3.
Зная вес ударной части вибромолота, число ударов в едини цу времени и задавшись предельной скоростью удара, обеспе чивающей прочность конструкции (о1=^2 м/с), по формуле (45) можно ориентировочно рассчитать мощность, потребляемую вибромолотом на удары, и по этой мощности выбрать электро двигатель. При выборе электродвигателя расчетную мощность следует увеличить на 25—30%, R следует принимать в преде лах 0—0,2.
Суммарную жесткость с пружинной подвески можно вычис
лить.по формуле |
|
|
|
|
с = ßm ( f f j , |
|
(49> |
где т — масса ударной части в кг; со — угловая |
скорость |
вра |
|
щения дебалансов в |
с-1; і-— показатель режима |
работы; |
ß — |
коэффициент, равный |
1.2. |
|
|
Вибромолот рекомендуется конструировать с нулевым зазо ром между ударником и наковальней.
* Методика расчета параметров пружинного вибромолота в представлен ном виде разработана С. И. Лукомским.
Статический момент Q0e силы тяжести дебалансов рассчи тывается по формуле, полученной на основе выражения (44),
Qoe = |
0 - ! ’) / ■ |
\Q2\Vni P y ( \ — R) g |
(50) |
||
0)3(1 |
+R) |
||||
|
|||||
|
|
|
|||
где IF — расчетная
і
0
мощность электродвигателя в кВт. |
|
||
В заключение |
вычисляется |
||
размах колебаний |
ударной |
ча |
|
сти вибромолота. |
Знание |
раз |
|
маха необходимо |
для расчета |
||
пружин на |
прочность. |
|
|
А, |
Qоб |
(51) |
|
а WL f |
|||
1 |
3,5 |
4,0 |
4,7 |
где а — множитель, зависящий |
||
2 |
5,1 |
6,0 |
7,1 |
от і и R (табл. |
1). |
|
3 |
7,0 |
8,1 |
10,1 |
также |
||
|
|
|
|
Рассчитываются |
||
|
|
|
|
максимальные |
положительные |
|
и отрицательные зазоры, при которых возможны колебания с ударами, максимальные ускорения при ударе и т. д. Более под робные сведения о выборе и расчете параметров пружинного вибромолота приведены в работе [62].
ТЕОРИЯ ВИБРОМОЛОТА С ПОСТОЯННОЙ ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕЙ СИЛОЙ
(БЕСПРУЖИННОГО ВИБРОМОЛОТА)
Динамическая модель беспружинного вибромолота представ лена на рис. 7. Исследования этой модели проводили Д. Д. Бар
кан, О. Я. Шехтер, О. А. Савинов, |
|
||
С. А. Осмаков, |
И. И. Блехман, |
|
|
И. И. Быховский, С. И. Лукомский, |
F,zeerot |
||
А. 3. Левицкий и др. Для |
нее мо |
||
жет быть записано следующее диф |
|
||
ференциальное |
уравнение |
движе |
|
ния массы т в промежутке между |
|
||
ударами: |
|
|
|
тх = — Р + Дтах cos at. |
(52) |
Рис. 7. Динамическая модель |
|
беспружинного вибромолота. |
|||
В безразмерных |
переменных |
|
|
|
т = соt; |
z = т |
( 5 3 ) |
уравнение (52) запишется в виде |
|
||
|
Z = |
cos т - ■р> |
( 5 4 ) |
26
где
P = i ~ . |
(55) |
*max
Вмомент удара, т. е. при г = О, ударная скорость изменяется скачком по закону
г2 = — Rzlt |
(56) |
где І2 — скорость непосредственно после удара. |
слу |
Решение уравнения (54) производится так же, как для |
чая пружинного вибромолота. Наиболее полно движение вибро молота рассмотрено в работах [20, 44], где изучается характер движений ударной массы и определяются области существова
ния устойчивых решений в координатах ( -т;---- lR ). |
В работе |
||||
[19] эти |
области определены для |
условий |
мгновенного |
удара, |
|
в работе |
[44] — для удара, время |
которого |
отлично |
от |
нуля. |
Решения приведены для случая одноударных (за период) дви жений (/с=1) с і= 1; г = 2; /= 3 (как и раньше, число г соответ ствует кратности количества оборотов дебалансов числу ударов).
Известно, что помимо одноударных движений в режиме ра боты вибромолота может реализоваться множество других пе риодических движений, которые условно назовем дополнитель ными. В частности, для пружинных вибромолотов в плоскости параметров £ и X (| — отношение собственной частоты колеба тельной массы без ограничителя к частоте вынуждающей силы,
Я — безразмерное расстояние — зазор между |
ограничителем и |
колеблющейся массой в момент прохождения |
ею положения |
равновесия) Л. В. Беспаловой [12] определены |
области, харак |
теризующиеся ударами с остановкой; двумя ударами разной силы, происходящими через неравные промежутки времени; двумя ударами, происходящими за 3 и 5 оборотов дебалансов, и т. д. Аналогичные режимы могут отмечаться и в работе беспружинного вибромолота. Это подтвердили исследования, про веденные О. А. Савиновым и А. Я- Лускиным [79].
В работе [20] отмечается, что теоретическое нахождение об ластей существования устойчивых решений для дополнительных режимов (т. е. при /с > 1) оказывается достаточно сложным, громоздким и практически невыполнимым в общем виде. В то же время простейшие периодические движения с /с= 1 сущест вуют и устойчивы в незначительной части плоскости парамет ров, причем режимы с /> 3 наблюдаются в весьма узких обла стях. При значениях параметра R, равного нулю, вид устано вившегося движения не зависит от начальных условий. Однако при R > 0 он существенно зависит от начальных условий.
Для выяснения структуры фазового пространства Л. Б. За рецким и другими исследователями на электронной моделирую
щей установке МН-7 было проведено подробное исследование
Р |
|
|
колебательной системы с -б-----=0,35 п R = 0A. Этим значениям |
||
^max |
|
Однако |
параметров соответствует одноудариое решение с і= 2. |
||
Р |
п |
устоичп- |
при тех же значениях -б---- и |
R существует и другое |
|
* max |
” |
. |
вое движение, которое реализуется при других начальных усло-
Р
виях. При значениях параметров R и-~---- , близких к единице,
^max
Рис. 8. Область существования и устойчивости одно ударных решений:
а — при т„= -^ — ; |
б — при |
J o |
. |
> 4 |
|
|
|
области существования режимов |
с |
7=1, 2, 3 пересекаются |
|
(рис. 8). Это означает, что таким значениям параметров систе
мы отвечает несколько устойчивых |
периодических |
движений. |
||
К сказанному необходимо добавить, что способ, |
с |
помощью |
||
которого были получены отмеченные решения, |
|
не |
исключает |
|
существования при тех же параметрах более |
сложных видов |
|||
движения. |
|
относительно не |
||
Влияние продолжительности удара при |
||||
больших значениях R сказывается |
прежде всего |
в |
смещении |
|
границ в сторону больших значений — . Область, соответст- ■^max
вующая 7=1, значительно расширяется с ростом времени удара Ту. Далее А. Д. Дорохова и С. И. Лукомский [44] отмечают, что при моделировании рассматриваемой системы с временем удара, отличным от нуля, замечено, что с ростом і области при тяжения предельных циклов в фазовом пространстве очень быстро сужаются. Для осуществления режима с і= 3 требова лась очень точная установка начальных условий. Использование такого режима работы на практике (і>3) крайне затрудни тельно. Поэтому, по их мнению, наиболее рационально исполь зовать простейший одноударный режим с і= 1.
28