Аннотация
Леванковский И.А., Ямпольский Д.З.,Кашаев В.А. Определение энергетических и вибрационных характеристик отбойного молотка.Представлен стенд установки для определения параметров отбойного молотка.Приведены формулы расчета основных энергетических и вибрационных параметров отбойного молотка. Определяется номинальное усилие нажатия на молоток.
Стенд для определения энергетических и вибрационных харак-теристик отбойного молотка
Принципиальная схема стенда для определения энергетических и вибрационных характеристик отбойного молотка (далее вибрационный стенд) представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Принципиальная схема испытательного стенда для определения энергетических и вибрационных параметров молотка
Стенд включает в себя:
- массивную станину 1 с колоннами 2, траверсой 3 и цилиндрической направляющей 4;
- имитатор руки, установленный в цилиндрической направляющей 4 с возможностью свободного перемещения в вертикальном направлении, реализующий входной механический импеданс по ГОСТ 12.1.094 в виде двухмассовой упругодемпфирующей системы и состоящий из груза 5, демпфера 6, пружины 7, присоединенной массы руки 8 с нажимной планкой 9 и упругой прокладки 10;
- имитатор объекта обработки, включающий в себя фрикционный по-глотитель энергии в виде гидравлических тисков 11 с манометром 12, сжи-мающих вкладышей 13, в которых перемещается испытательная скалка 14;
- блок измерения времени для определения средней скорости пробивки скалки, состоящий из секундомера 15 и контактных выключателей 16, установленных на колонне стенда на расстоянии Bv друг от друга.
Молоток 17 устанавливается на стенде в положении вертикально вниз и крепится за рукоятку к присоединенной массе руки 8 через упругую прокладку 10. В буксу молотка вставляется измерительная пика 18, которая опирается на испытательную скалку 14. Центрирование измерительной пики выполняется при помощи резиновой соединительной втулки 19, жестко закрепленной на хвостовике испытательной скалки 14 при помощи хомута 20.
Определение энергетических параметров отбойного молотка
Частоту ударов ƒ, c -1 ;, определяют непосредственно при работе молотка, а энергию удара E, Дж, и ударную мощность W, Вт, – путем косвенных измерений.
Процесс измерений состоит из двух этапов: первый – измерение амплитуды и частоты ударов в процессе работы молотка на вибрационном стенде; второй – выполнение градуировки на градировочном стенде.
На первом этапе при работе молотка на вибрационном стенде измеряют амплитуды падающих ударных импульсов деформации Aм, в условных делениях (далее дел.) и одновременно частоту ударов ƒ.
Результат измерения амплитуды вычисляют как среднее значение Aсрм, дел., из амплитуд следующих друг за другом ударных импульсов, числом не менее 100:
где i – порядковый номер импульса;
n – число импульсов.
Результат измерения частоты ударов вычисляют как среднее значение ƒ ср, с-1, из частот следования ударных импульсов:
Далее выполняется градуировка. Молоток разбирается, и его ударник вместе с измерительной пикой устанавливается в градуировочный стенд, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2 – Принципиальная схема градуировочного стенда для выполнения образцовых ударов
1 – станина; 2 – колонны; 3 – подвижная траверса; 4 – зажимы; 5 – неподвижная траверса; 6 – поглотитель энергии; 7 – резиновый буфер; 8 – пика поглотителя энергии; 9 – измерительная пика; 10 – пневматический ускоритель; 11 – поршень; 12 –микрометрический винт; 13 – направляющая; 14 – диаметральные отверстия; 15 – центрирующая втулка, 16 – пусковой механизм; 17 – золотник с ручным пуском.
На градуировочном стенде выполняют серию образцовых ударов с амплитудами Aг, дел., отличающимися от среднего значения Aсрм, дел., при работе молотка не более чем на 5% (метод неполного замещения), и одновременно регистрируют время tг, мс, пролета ударником измерительной базы стенда Bг, мм. Серия должна состоять не менее чем из 5 ударов.
Примечание – для обеспечения максимальной точности измерений амплитуду образцовых ударов подбирают равной вычисленному средне-му значению Aсрм (метод полного замещения).
Для каждого образцового удара рассчитывают скорость ударника Vг(j), м/с, и энергию удара Е(j), Дж), по формулам:
где j – номер образцового удара;
m – масса ударника, кг.
Окончательно энергию удара молотка Еср, Дж, вычисляют как среднее арифметическое энергий, рассчитанных по формуле (7):
где k – число образцовых ударов.
Ударная мощность молотка W , (Вт) рассчитывается по формуле: W=Ecp ·ƒcp
Определение номинального усилия нажатия
Номинальное усилие нажатия на молоток Fном, (Н) (см. 3.1.10) определяют по следующей методике. На вибрационном стенде в диапазоне усилия нажатия F=100..400 Н с шагом Δ F = 20 Н проводят измерение ударной мощности молотка W(F) в соответствии с методикой, изложенной в п.9.
По зависимости W(F) устанавливают предельные энергетические ха-рактеристики молотка и его предельную мощность Wlim, (Вт). соответствующую максимальному усилию нажатия 400 Н. Далее по зависимости W(F) находят минимальное усилие нажатия F1, удовлетворяющее условию
Номинальное усилие нажатия Fном, (Н) вычисляют по формуле линейной интерполяции зависимости W(F) между значениями F1 и F1+ΔF и округляют до ближайшего целого, кратного 10 Н.
Отбойные молотки, у которых номинальное усилие нажатия превышает 200 Н, не удовлетворяют требованиям ГОСТ 17770 и не подлежат серийному производству.
Определение вибрационных характеристик молотка
Вибрационная характеристика отбойного молотка измеряется на вибрационном стенде при номинальном усилии нажатия Fном. Для контроля режима работы молотка одновременно измеряются давление и расход воздуха, энергия и частота ударов.
Выбор вибрационной характеристики – среднеквадратичное кор-ректированное значение виброускорения или его логарифмический уровень, среднеквадратичное корректированное значение виброскорости или его логарифмический уровень – определяется применяемой измерительной аппаратурой и соображениями удобства выполнения измерений.
Среднеквадратичные корректированные значения виброскорости и виброускорения и их логарифмические уровни измеряют непосредственно, а не рассчитывают по измерениям в полосах частот.
Для целей сертификации и заявления вибрационной характеристики по ГОСТ 12.1.012 выбирают партию молотков в количестве не менее 5 штук.
Для каждого молотка определяют номинальное усилие нажатия и значение вибрационной характеристики ℵ. Число измерений вибрационной характеристики каждого молотка должно быть не менее 5. Испытания молотка продолжают до тех пор, пока не будет получена достоверная серия измерений.
Перед началом и после окончания измерений проводят калибровку измерительного тракта. Измерения считаются выполненными корректно, если уход калибровки составляет не более ±1 дБ.
В качестве результата испытаний отбойного молотка принимают среднеарифметическое значение вибрационной характеристики ℵ , рассчитанное по полученной достоверной серии измерений.
В качестве результата испытаний партии молотков принимают общее среднеарифметическое значение вибрационной характеристики ℵ .
В качестве заявляемой вибрационной характеристики ручной машины принимают общее среднеарифметическое значение вибрационной характеристики ℵ и неопределенность измерений K по ГОСТ 16519.
Подтверждение вибрационной характеристики заявленным значениям производится по ГОСТ 12.1.012.
Список использованной литературы
1СН 2.2.4/2.1.8.566-96 Санитарные нормы. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. 2.1.8. Физические факторы окружающей при-родной среды. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий
2. СанПиН 2.2.2.540-96 Санитарные правила и нормы. 2.2.2. Техноло-гические процессы, сырье, материалы и оборудование, рабочий инструмент. Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ
3. Александров Е.В., Соколинский В.Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем. М.: Наука, 1969, 195 с.
4. ИСО 2787:1984 Инструменты пневматические ротационные и ударные. Эксплуатационные испытания (ISO 2787:1984 Rotary and percussive pneumatic tools – Performance tests)