ДонНТУ   ФІММ   ЕМС   Портал магістрів

Мільченко Анжеліка Сергіївна

Факультет інженерної механіки та машинобудування(ФІММ)

Кафедра енергомеханічних систем(ЕМС)

Спеціальність Комп'ютеризовані енергомеханічні системи

Обґрунтування структури та оптимальних параметрів переносного гідравлічного ударного механізму

Науковий керівник: к.т.н., доцент Устименко Тетяна Олексіївна

Резюме Біографія Реферат

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Загальні відомості про переносні ударні механізми
• 2. Класифікація відбійних молотків
• 2.1 Типоразмеры відбійних молотків
• 2.2 Класифікація ударних механізмів по виду приводу
• 2.3 Конструктивні особливості і різний принцип дії гідравлічних відбійних молотків
• 3. Принципова схема і принцип дії гідравлічного відбійного молотка
• 4. Математичне моделювання робочого процесу гідравлічного ударного механізму відбійного молотка
• Заключення
• Список джерел

Вступ

На сьогодні переносний ударний механізм, а простіше кажучи, відбійний молоток є незамінним помічником будь-якого будівельника, підрядника і навіть звичайної людини, яка зайнялася невеликим ремонтом.

Існує багато різновидів відбійних молотків, у своїй роботі я розглядатиму гідравлічний переносний ударний механізм, оскільки досвід показує, що їх експлуатації останнім часом у нас в країні і за кордоном набуваэ все більшого поширення, завдяки тому що вони мають більшу енергію удару при високій частоті в порівнянні з пневматичними і електричними.саме тому ця тема дуже актуальна у наш час і особливо в нашому регіоні.

Перший у світі відбійний молоток був винайдений в 1897 році інженером Георгом Лейнером і відтоді цим інструментом активно користуються по всьому світу.

Відбійний молоток–це устаткування ударної дії, вживане для руйнування різних видів матеріалу.

Ця робота присвячена дослідженню системи запуску і вибору оптимальних параметрів прийнятої системи гідравлічного молота.

Основним завданням є аналіз різних модифікацій принципової схеми гідромолотка,з метою вибору найбільш раціональної, для подальшого дослідження робочого процесу відбійника шляхом математичного(імітаційного) моделювання і методів оптимізації для визначення оптимальних конструктивних і робочих параметрів.

1. Загальні відомості про переносні ударні механізми

Відбійний молоток–механічний ручний інструмент ударної дії, призначений для розпушування твердого грунту, що промерз, пробивки отворів і отворів в цегляних стінах будівель, розбирання цегляних кладок, розколювання льоду, відбою вугілля різної міцності, видобутку м'яких руд, глини, сланцю і інших будівельних і гірських робіт.

Виконавчим органом зазвичай є металеве долото або спис. Механізація інструменту полягає в дії на виконавчий орган серії механічних імпульсів від бойка, який наводиться в рух яким або приводом. Частота дії складає 16.25 Гц. При повідомленні зубила ударного імпульсу з боку бойковой частині(потиличника) різальна кромка зубила впливає на оброблюваний матеріал, розрізаючи його або розколюючи.

Відбійний молоток являється, як правило, поршневою машиною ударної дії з клапанним розподілом. Включення молотка робиться натисненням рукою його руків'я. При роботі молотка ударник здійснює зворотно-поступальний рух і у кінці робочого ходу завдає удару по хвостовику списа, що утримується у буксі ствола молотка кінцевою пружиною. Робітник діє відбійним молотком при відбої гірських порід як важелем. Молоток вимикається автоматично при знятті зусилля з руків'я.

Ефективність відбійного молотка багато в чому залежить від змінного наконечника–списи для відбійного молотка. Спис(піка) безпосередньо чинить дію на руйнований об'єкт.

Через те, що піка є проміжною ланкою між ударником відбійного молотка і об'єктом, вона повина, з одного боку, ефективно впливати на предмет руйнування, а з іншого боку, по можливості, зберігати ударний механізм відбійного молотка. Тобто занадто "міцна" піка надмірно зношуватиме молоток, а "м'яка" буде менш ефективна в роботі. Багаторічна практика показує, що приблизно за термін служби одного відбійного молотка витрачається приблизно десять пік.

Для відбійного молотка існує великий вибір наконечників для робочого органу, які слід вибирати залежно від типу планованих робіт, наприклад:

Спис-зубило застосовують для того що б перерубати якийсь матеріал,для руйнування цегляних стін, асфальту, мерзлого грунту, граніту. Можливі варіанти довжини списа до 1500 мм.

Наконечник у вигляді списа-ломика вибирають якщо треба розпушити грунт або зруйнувати асфальтовану або бетоновану поверхню.

А для боротьби з обмерзанням, для вирубування, дроблення і обробки кромок асфальту, зачистці стін від шару штукатурки, якщо треба очистити від бетону велику площу знадобитися спис-лопатка .

Спис-трамбівку застосовують для виконання робіт по ущільненню грунту, коли треба закласти шов, тріщину в місці, де це не можливо зробити звичайним способом.

Правильний вибір відбійного молотка припускає визначення мети, для якої він отримується. Саме сферу застосування і умови експлуатації визначають переважні характеристики інструменту. Основні параметри–це кількість ударів в хвилину, потужність і енергія самого удару. Також значення має рівень вібрації, шум в роботі. Крім того, варто звернути увагу на корпус і руків'я молотка, їх ергономіку, функціональні можливості.

2. Классификация відбійних молотків

2.1 Типорозміри відбійних молотків

Ваговий параметр відбійного молотка, не лише є однією з основних характеристик, але і виступає основою для класифікації інструменту на легкі, середньої тяжкості і важкі моделі.

До легкого класу відносяться малопотужні моделі з масою 5-6 кг. Основне призначення таких відбійників–використання в побуті. Цей интструмент має порівняно невелику потужність, тому легкі відбійні молотки використовують в обробці для демонтажних робіт–зняття керамічної плитки, штукатурки і так далі. Завдяки невеликій вазі вони оптимальні для роботи на висоті або в положенні з витягнутими руками.

Середній клас, вагова категорія від 5 до 10 кг, ефективний для проведення різних видів робіт переважно з горизонтальним положенням рук.Їх використовують в основному при ремонті або у будівництві. За допомогою таких молотків можна зробити демонтаж монолітних бетонних конструкцій або зняти старе асфальтове покриття, наприклад.

Моделі важкого класу, вага яких починається від 10 кг і в окремих випадках може досягати 32 кг призначаються для об'ємних, складних і вимагаючих великого навантаження робіт. Вони часто використовуються тільки на вулиці і в положенні "вертикально-вниз". Вони застосовуються в промисловості і важкому будівництві.

Для того, щоб максимально понизити вагу виробу, сучасні компанії по виробництву відбійних молотків виготовляють корпус деяких відбійних молотків з особливого виду пластика, який поєднує в собі такі особливості, як легку вагу, зносостійкість і міцність.

2.2 Классификация ударних механізмів за видом приводу

За типом приводу відбійні молотки можна розділити на чотири типи–пневматичні, бензинові, електричні і гідравлічні. Розглянемо основні переваги і недоліки кожного з них.

Першим розглянемо бензиновий відбійний молоток. Цей ударний механізм запускається від двигуна внутрішнього згорання, вбудованого в корпус молотка. Головним плюсом такого інструменту є те, що він не залежить від подання повітря, рідини або електрики і не потребує застосування генератора або компресора. Проте у нього також є і свої недоліки, наприклад, висока витрата палива(бензину), токсичні вихлопи, підвищений рівень шуму при роботі.

Електричний відбійний молоток працює через перетворення електричної енергії в механічну. Для глибокого свердління і дроблення щільних матеріалів електричний відбійний молоток прекрасно замінює ударні дрилі і перфоратори. Такий інструмент використовується для важкої роботи, сила удару у нього потужніше чим у інших інструментів.Проте цей інструмент протипоказано використати в умовах підвищеної пожаро- і вибухонебезпеки. Крім того, виріб чутливий до підвищеної вологості, а також залежить від джерела живлення.

Пневматичний відбійний молоток.Привід такого інструменту працює від різниці тисків між сторонами поршня. Основні достоїнства цього інструменту простота у використанні, безпека, висока працездатність і витривалість, це робить цей інструмент дуже затребуваним не лише на будівельних майданчиках, але і в промисловості. Недоліком такого механізму є те, що для його використання потрібний додатковий інвентар–компресор.

Гідравлічний відбійний молоток має більшу перевагу в порівнянні з іншим пневматичним устаткуванням. Такий інструмент набагато дешевше в обслуговуванні, тому що він не вимагає наявності компресора або електродвигуна. Вони мають більшу енергію удару при високій частоті в порівнянні з пневматичними і електричними. До основних плюсів також можна віднести великий термін експлуатації, менші витрати на обслуговування і відсутність шкідливих вихлопів. У своїй роботі я розглядатиму саме гідравлічні ударні механізми переносної дії.

2.3 Конструктивні особливості і різний принцип дії гідравлічних відбійних молотків

Усі гідроударні механізми, що розробляються, мають як конструктивні особливості, так і різний принцип дії. По носію енергії розрізняють пристрої, що використовують індустріальні олії, водомасляну емульсію і технічну воду.

У більшості відомих гідромолотків в якості робочої рідини застосовують індустріальні олії, і тільки в одиничних досвідчених варіантах–водомаслянную емульсію.

Використання технічної води як робочої рідини може значно розширити галузь застосування гідромолотів, особливо в тих галузях промисловості, де важливе застосування негорючих рідин(вугільна промисловість, енергетика), або важливим чинником є охорона довкілля(наприклад, підводні роботи).

За типом виконання приводу ударної частини гідравлічні молоти умовно діляться на три групи: гідравлічні, гідропневматичні і гідромеханічні.

За принципом дії розрізняють: облаштування прямої дії, коли робочий хід бойка здійснюється під дією потоку рідини, а зворотний–під дією пружини або стислого повітря, зворотної і подвійної дії, коли енергія потоку здійснює прямий і зворотний хід бойка. Аналіз різних структурних схем дозволив встановити, що найбільш перспективною є схема з керованою камерою зворотнього ходу, оскільки розгін бойка здійснюється потоком рідини, тиск якої перевищує те, що підводиться, що забезпечує інтенсивний розгін бойка, підвищення переднаголосної швидкості і енергії одиничного удару. Проте слід враховувати, що для реалізації схеми гідроударник має бути оснащений робочим ГПА і зворотним клапаном.

3. Принципиальная схема і принцип дії гідравлічного відбійного молотка

Основними елементами інструменту є: бойок, робочий інструмент плунжер і розподільний пристрій(склянка).

Проста схема роботи гідромолотка представленна на схемі 1.

Гідравлічний ударний механізм, що розглядається в моїй роботі, представлений на схемі 2

Гідромолоток, принципова схема якого представлена на схемі 2 складається з корпусу 1, в якому співвісно розміщені склянка 12 і ударник 2, що утворює з корпусом 1 камеру прямого ходу 5. Камера зворотнього ходу 6 сполучена з напірною магістраллю 18. Отвір склянки 10 сполучає камеру прямого ходу 5 з камерою високого тиску 7. Плунжер 4 має виступ 14 для взаємодії з камерою прямого ходу 5. Камера 8 зв ‘язанна із зливною лінів 13.

Принцип роботи гідромолотка полягає в наступному : в початковому положенні склянка 12, бойок 2 і плунжер 4 знаходяться в нижньому положенні, тоді камера прямого ходу 5 сполучена з камерою 8 і зливною лінією 13. При поданні рідини під тиском в напірну магістраль 18 вона через напірний отвір поступає в камеру зворотнього ходу 6. Далі рідина поступає в камеру змішення і ударник 2 з плунжером 4 починає рух вгору відносно корпусу 1, при цьому плунжер 4 рухається ще і відносно бойка 2. Склянку 12 утримують в нижньому положенні сили, що діють на поршневу площу 14 плунжера 4 з боку камери прямого ходу 5 .Піднімаючись вгору ударник 2 піднімає склянку 12 вгору. Бурт 11 переміщаючись відносно виступу в корпусі 1 дає доступ робочій рідині з камери високого тиску 7 в камеру прямого ходу 5 через отвір 10. Склянка 12 перекриває доступ рідини в камеру 8 і зливну лінію 13. Тиск в камері прямого ходу 5 зростає до тиску в напірній магістралі 18. Сила, що діє на бойок з боку камери прямого ходу 5 стає більше сили, що діє на нього з боку камери зворотного ходу 6 і ударник 2 починає здійснювати прямий хід і завдає удару. Рідина з камери змішення витісняється плунжером 4 в камеру зворотного ходу 6. Сил, що діють на плунжер 4 з боку камери прямого ходу 5 більше, ніж з боку камери змішення, оскільки поршнева площа виступу 14 плунжера 4 більше поршневої площі штока плунжера 4 в камері змішення. Плунжер 4 переміщається вниз і після завдання удару бойком 2 виступ 14 плунжера 4 сідає на нижній майданчик камери прямого ходу 5 і разом з нею переміщає склянку 12 в нижнє положення. Виступ 11 перекриває доступ робочої рідини з камери високого тиску 7 в камеру прямого ходу 5 і одночасно відкривається доступ рідини на злив з камери прямого ходу 5 і цикл повторюється.

4. Математичне моделювання робочого процесу гідравлічного ударного механізму відбійного молотка

Позначимо робочі камери гідромолота як А, В, С, Е.

Знаходимо тиски в усіх камерах :

где α1, α2, α3, – гідравлічні опори каналів, що сполучають відповідні камери.

Витрати Q визначаються швидкістю руху поршня-бойка, плунжера і склянки:

де V1 – швидкість руху поршня-бойка,

V2 – швидкість руху плунжера,

V3 – швидкість руху склянки,

S– площі робочих поверхонь у відповідних камерах;

Рівняння витрат у відповідних камерах для поршня-бойка:

Рівняння витрат у відповідних камерах для склянки:

Рівняння витрат у відповідних камерах для плунжера:

Рівняння балансу витрат:

Рівняння руху бойка має вигляд:

Рівняння руху склянки має вигляд:

Рівняння руху плунжера має вигляд:

Заключення

Основним завданням моєї подальшої роботи є аналіз принципової схеми з метою вибору методів оптимізації найбільш раціональних конструктивних і робочих параметрів для роботи гідравлічного відбійного молотка шляхом математичного (імітаційного) моделювання.

Список джерел

1. Тимошенко Г.М. Гидравлический отбойный молоток ГМ-9 / Г.М.Тимошенко, Т.А.Устименко, В.Ф. Мартыненко // Уголь Украины.–1988.–№12.–С.24–26.
2. Устименко Т.А. Обоснование структуры и выбор оптимальных параметров гидравлического отбойного молотка : дисс. … канд. техн. наук: 05.05.06 / Т.А.Устименко.–Донецк. 1990.–204с.
3. Караев М.А. Гидравлика буровых насосов / М.А. Караев. – М.: Недра, 1983.-208 с
4. Гидропневмоударные системы исполнительных органов горных и строительно- дорожных машин / А.С.Сагинов, А.Ф.Кичигин, А.Г.Лазуткин, И.А.Янцен. – М.: Машиностроение, 1980.-299с.
5. Гидромолот, навесное оборудование для экскаваторов и погрузчиков, запчасти и комплектующие к ним [электронный ресурс]–Режим доступа– http://gidromolot.tradicia-k.ru
6. Отбойный молоток [электронный ресурс]–Режим доступа–http://ru.wikipedia.org/wiki
7. Гидромолот.Общая информация.Принцип работы [электронный ресурс]–Режим доступа– tradicia-k.htm
8. Гидромолоты легкого класса [электронный ресурс]–Режим доступа – http://www.os1.ru/article/road_equipment
9. Классификация гидромолотов и их практическая применяемость [электронный ресурс]–Режим доступа– http://gidromolot.tradicia-k.ru
10. Гидравлический отбойный молоток [электронный ресурс]–Режим доступа –http://www.freepatent.ru/