Библиографическое описание:

Алимов Б. М., Уразкелдиев А. Б., Едылбаев У. Применение кулисного механизма для привода рабочего органа поршневого насоса // Молодой ученый. — 2014. — №9. — С. 102-105.

Производство бетонных смесей на заводах с большой производительностью позволяет достигнуть выработки до  на одного рабочего в смену, что снижает стоимость приготовления бетонных смесей в 5–8 раз по сравнению с приготовлением их на мелких установках. Для доставки бетонных смесей к месту укладки применяются бетононасосы. Главным параметром этих насосов является производительность.

Нами предлагается кинематическая схема (рисунок 1) кулисного механизма с планетарной передачей для привода рабочего органа поршневого насоса при транспортирования бетонных смесей. С помощью предлагаемого бетононасоса возможно перемещение бетонов на расстояние до  по горизонтали, а также подъем на высоту до . Данная производительность является в два раза больше, чем серийные кривошипно-шатунные бетононасосы. Бетонная смесь (рисунок 1, а) из приемного бункера 1 подается лопастными устройствами 1 и 3, в котором она непрерывно перемещается, к всасывающему клапану 4 цилиндра 5 насоса. После заполнения цилиндра 5 всасывающий клапан 4 закрывается и открывается последующий клапан 6 нагнетания. Основная деталь бетононасоса — поршень 6, перемещающаяся в цилиндре 5. Поршень движется возвратно-поступательно и совершает движение под воздействием кривошипно-шатунного механизма (7, 8, 9) воздействующего на шток 7. При движении ползуна 12 вправо поршень 6 совершает рабочий ход, а при движении ползуна 12 влево происходит холостой ход.

Для преобразования вращательного движения кривошипа  в возвратно-поступательное движение ползуна 12 применяется кулисный механизм . Кривошип 9 вращается со средней угловой скоростью , а кулиса  качается относительно точки . Кулисный механизм позволяет получить большую скорость обратного хода, т. е. холостого хода. Для получения нужной основной скорости поршня служит коробка передач. Величину хода  поршня можно изменять в зависимости от изменения длины радиуса  кривошипа

                                                                                                                           (1)

При заданной величине хода поршня  определяем длину радиуса кривошипа , т. е. . Кривошипно-шатунный механизм применяется для преобразования непрерывного вращения ведущего звена-кривошипа 9 в возвратно-поступательное движение ведомого звена — поршня в бетононасоса и, наоборот, для преобразования поступательного движения поршня 6 в непрерывное движения кривошипа 9. Перемещение ползуна 12, в кулисном механизме из одного крайнего положения  в другое  происходит при повороте кривошипа на угол , а обратный ход коромысла — во время поворота кривошипа 9 на угол . Углы  и  будем называть фазовыми углами соответственно прямого — рабочего и обратного — холостого ходов:

                                                                                                                (2)

Разность между каждым из этих углов и  обозначается углом  — размаха кулисы, которая определяется:

                                                                                                                 (3)

                                                                                                              (4)

Отношение этих углов называется коэффициентом  изменения скорости хода поршня:

                                                                                                       (5)

отсюда находим угол  размаха кулисы

                                                                                                             (6)

В кривошипно-ползунных механизмах при разных звеньев фазовый угол  может иметь величину от  практически примерно до , т. е. коэффициент  изменения скорости хода поршня бетононасоса может изменяться в следующем интервале .

Коэффициент увеличения средней скорости кулисы будет

                                                                                         (7)

Подставляя численные значения радиуса кривошипа,  и - межосевого расстояния кулисного механизма,  в уравнение (6) получим:

и, следовательно, разница в интервалах прямого  и обратного  ходов возрастает по мере приближения межосевого расстояния кулисы к радиусу .

По коэффициенту увеличения средней скорости  определяем угол  размаха качающейся кулисы :

Находим длину радиуса качающейся кулисы  данного механизма:

                                                                                                        (8)

а также параметр высоты катета  кулисного механизма:

                                                                                                         (9)

где - ход вершины  кулисы  кулисного механизма.

В обоих уравнениях (8) и (9) имеем по две неизвестных: радиуса  качающейся кулисы (катета ) и хода  кулисного механизма, поэтому длину радиуса  кривошипа и межосевое расстояния  кулисного механизма подбираем таким образом, чтобы соблюдалось условие:

                                                                                                  (10)

Подставляя численные значения радиуса кривошипа  и межосевое расстояние  кулисного механизма, получим:

Принимаем радиус  качающегося кулисы, , тогда подставляем данное значение в уравнение (7) получим длину хода  качающейся кулисы:

Подставляя численные значения  и , получим:

Полученное данное численные значения хода  кулисы подставляем в уравнение (9) получим высоту катета  кулисного механизма:


Рис. 1. Кинематическая схема кулисного механизма (а) и привода (б) рабочего органа поршневого насоса.


При этом если подставим полученные значения  в уравнения (1), то получим:

,

подставляя численные значения ;  получим:

 

Решая данное уравнение будем иметь:

 

Принимаем , тогда подставляя  в уравнение (2) получим численное значения :

 

Второе конструктивное условие ограничивает число  сателлитов  и  планетарной передачи таким образом, чтобы зубья колес смежных сателлитов, устанавливаемых вокруг центрального  и коронного  зубчатого колеса не пересекались между собой. Условие соседства смежных сателлитов для заданной схемы планетарного редуктора пишется в виде:

 (11)

Отсюда определяем максимальное количество  расположение сателлитов в планетарном передаче:

По расчету вполне можно установить в данном планетарном редукторе количество сателлитов . Принимаем .

Также второе конструктивное условие выполнено. Третьим конструктивным условием является обеспечение возможности сборки планетарного редуктора, когда

 (12)

где:  — произвольное целое число.

Из уравнения (12) находим произвольное целое число :

Подставляя численное значение ,  и  равный ,  и .

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle