Исследование энергосберегающего воздухораспределительного устройства перфоратора

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью создания пневматических перфораторов с низким расходом воздуха. Цель работы: изучение закономерностей работы распределительного устройства и получение данных для разработки энергосберегающей конструкции перфоратора с низким расходом воздуха. Методы исследования: экспериментальные с использованием тензометрической аппаратуры с датчиками и расходомера воздуха. Обработка данных производилась на ЭВМ. Результаты. Приведены результаты экспериментального исследования нового ударного механизма с двумя автономными клапанными распределительными органами пневматического перфоратора ПК-75М. Утверждается, что применение в ударном механизме одного распределительного органа не дает возможности осуществить экономичный цикл работы механизма. На примере исследованного устройства обосновывается идея о том, что использование распределительного устройства с двумя распределительными органами, раздельно управляющими рабочими камерами, позволяет значительно снизить расход воздуха. Дано описание конструкции ударного механизма колонкового перфоратора и работы распределительного устройства. Исследовано влияние массы, размеров и хода распределительных органов на рабочие процессы в камерах и функционирование распределительного устройства. Получены зависимости энергетических, силовых и временных характеристик работы ударного механизма и его элементов. Выявлены зоны устойчивой работы клапанов. Показано, что в ударном механизме осуществлена отсечка рабочих камер от сети к моменту открытия выхлопных окон. Выработаны предложения по дальнейшему повышению показателей ударного механизма. Определены расходные характеристики участка впускной линии камеры прямого хода. Показан характер процессов, происходящих в командном канале. Экспериментально исследовано влияние площади командного канала на энергетические и силовые характеристики механизма и на функционирование распределительного устройства. Исследовано влияние площади впускных каналов камеры обратного хода на работу ударного механизма. Расход воздуха нового механизма составил 3,8 м3 /мин. Общий уровень шума перфоратора ПК-75М ниже на 8-10 дБ, чем у перфоратора ПК-75.

The relevance of the work is caused by the need to develop a pneumatic perforator with low airflow. The aim of the research is to study the regularities of the distribution device operation and data obtain to develop energy-saving design of the perforator with low airflow. Research methods: experimental strain gauge instrumentation with sensors and air mass flow. The data were computer analyzed. Results. The paper introduces the results of experimental studies of the new hammer mechanism with two standalone distribution valve bodies of the pneumatic rock drill PC-75M. It has been affirmed that the use of a single distribution body in the shocking mechanism does not allow implementing a cost effective cycle of the mechanism operation. By the example of this device, the author substantiates the idea that the use of switchgear distribution with two bodies, managing separately by the working chambers, can significantly reduce air consumption. The paper describes the impactor core drill construction and the switchboard operation. The influence of the mass, size and stroke of the distribution bodies on the workflows in the chambers and the switchgear operation was studied. The author obtained the dependences of energy, power and time characteristics of the impact mechanism and its elements and identified the areas of the valves stable operation. It is shown that working chambers were cut-off from the network in the shocking mechanism by the moment of the exhaust windows opening. The author worked out the proposals on further increase of the hammer mechanism performance and defined the flow characteristics in the section of the intake line of the forward stroke chamber. The paper shows the nature of the processes occurring in the command channel. The influence of the command channel area on energy and power characteristics of the mechanism and the switchgear operation was studied experimentally. The authors studied as well the influence of the inlet channels area of the reverse camera on the hammer mechanism operation. The airflow of the new mechanism was 3,8 m3 /min, the total noise of the rock drill PC-75M is 8-10 dB lower than that of the rock drill PC-75.