2.4.2. Расчёт главных параметров цилиндра дизельного молота

Главные размеры цилиндра рассчитывают, исходя из заданной энергии удара молота и найденной величины среднего эффективного давления .

Эффективная энергия удара дизельного молота, кДж, равна:

, (2.40)

где – рабочий объём цилиндра, л (1л =10^-3 м³).

. (2.41)

Следовательно, зная , можно определить или диаметр , или рабочий ход цилиндра (поршня) из следующих соотношений:

,

откуда диаметр цилиндра будет равен, м:

, (2.42)

где – коэффициент отношения рабочего хода к диаметру ; для молотов штангового типа составляет 1,3-1,6; для трубчатых молотов с воздушным охлаждением значения приведены в табл. 2.7, а если охлаждение водяное, то значения рассчитывают по данным табл. 2.5.

Задавшись диаметром и определив по (2.42) рабочий объём цилиндра , коэффициент можно рассчитать при необходимости по формуле

. (2.43)

В другом случае, пользуясь приведёнными формулами и задаваемыми значениями и , находят и ход цилиндра (поршня) :

; .

Для трубчатых дизельных молотов необходимо обеспечивать качество очистки цилиндра и зарядку его свежим воздухом.

Лучше всего продувка осуществляется при отношении объёма продувочного насоса к рабочему объёму цилиндра , равном 2,8 - 3,0.

Для трубчатых дизельных молотов при =1,0 диаметр цилиндра, м:

.

Объём продувочного воздуха для трубчатых дизельных молотов на основании экспериментальных данных рассчитывают по формуле, м³:

. (2.44)

Полный объём цилиндра равен

, (2.45)

где - объём камеры сгорания.

Полный объём может быть выражен через рабочий объём следующей зависимостью:

, (2.46)

откуда

. (2.47)

Объём камеры сгорания составляет, м³:

. (2.48)

Для исследования динамики дизельного молота рассматриваются или энергетические преобразования, или изменения сил и ускорений. Используя первый вариант, рассмотрим индикаторную работу по ходам ударной части.

Работа расширения равна, Дж(Нм):

,

где – индикаторная работа за один двойной ход;

– работа сжатия воздуха.

; (2.49)

. (2.50)

При работе молота на погружающейся свае часть энергии расширения идёт на осадку сваи, а другая – на подъём ударной части. Величина энергии , затрачиваемой на осадку сваи силой газов, изменяется от максимума при малом сопротивлении сваи до минимума – в конце забивки сваи, когда её погружение в грунт практически прекращается. Если принять, что величина работы, совершаемой силой давления газов, в погружении сваи составляет в начале забивки 25% от индикаторной работы , то на подъём ударной части вверх останется энергия подъёма , равная:

. (2.51)

При движении ударной части вверх часть энергии расходуется на преодоление силы трения и лобовое сопротивление воздуха. Потери на трение и лобовое сопротивление воздуха принимаются в пределах:

. (2.52)

По значениям и определяется рабочая высота подъёма ударной части, м:

, (2.53)

где – сила тяжести ударной части, Н.

При нулевом отказе, т.е. при работе дизельного молота на жёстком основании, вся энергия будет расходоваться на подъём ударной части и преодоление сопротивлений. Тогда при полной подаче топлива максимальная высота подъёма ударной части составит, м:

. (2.54)

Время полного цикла работы молота определяется по формуле, с:

, (2.55)

где - ускорение, м/с²;

, (2.56)

где – сила сопротивления трения (Н), принимаемая равной 0,15 .

Частота ударов молота, :

.

Дизельный молот, изготовленный по найденным основным технологическим параметрам, сможет обеспечить максимальное количество потенциальной энергии, равное . Однако не вся потенциальная энергия используется на полезную работу погружения сваи. Часто энергия расходуется бесполезно на трение, упругие деформации сваи, соударение шабота и ударной части и т.д. Эффективность рабочего процесса дизельного молота зависит не только от индикаторного процесса, но также и от конструктивного выполнения молота. Поэтому при проектировании и сравнительной оценке вариантов или образцов молотов необходимо определять величину их общего к.п.д.