ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ
Малый В.В., Алешкин В.П., Эдигаров В.Р., Хламцов Ф.Н.
(ГОУ ВПО ОТИИ, г.Омск, РФ)
Development of theoretical and practical bases of increase of efficiency of the electromechanical tool of shock action for building branch.
С развитием технического прогресса повышаются требования к обеспечению надежности, снижению энергопотребления, массогабаритных и стоимостных показателей, обеспечению простоты управления и удобства эксплуатации инструмента ударно-вращательного действия. Широкое применение электромеханического инструмента ударного действия в строительстве и других отраслях народного хозяйства ставит перед разработчиками задачи повышения его эффективности.
В ряде случаев, например, при разрушении, бурении крепких и очень крепких пород электромеханический инструмент становится неэффективным вследствии недостаточной энергии удара, что приводит к необходимости применения более мощных машин ударного действия (пневматических, гидравлических), способных генерировать удары от 25 ДЖ до 80 кДж.
Решение проблемы предлагается за счет применения новой схемы преобразовательного механизма (рис.1), принцип действия которой основан на разгоне инерционных масс по замкнутой траектории.
Рисунок 1 - Модель преобразовательного механизма:
1 - шкив, 2 - основание, 3 - шестерня, 4,5,6,7,8 - зубчатые колеса, 9 - дифференциал, 10 - храповая обгонная муфта, 11 - инерционные массы, 12 - противовесы, 13 - шатуны, 14 - корпус в сборе, 16 - инструмент- волновод, 17 - траверса, 18 - пружины бойка, 19 - боек в сборе
Основу исследуемого механизма составляет дифференциал, предназначенный для преобразования части вращательной кинетической энергии электродвигателя в энергию периодических ударных импульсов передаваемых инструменту посредствам специальной конструкции кривошипно-ползунного механизма. Сила удара увеличивается за счет увеличения скорости удара бойка при постоянной частоте вращения приводного вала.
Проведен цикл теоретических и экспериментальных исследований, в ходе которых установлено ряд зависимостей (рис.2).
Рисунок 2 - Зависимость энергии удара и КПД от потребляемой мощности
¾ ПУВД при частоте вращения приводного вала N=1400 об/мин, частоте ударов f=7,5 Гц.
---- Электромеханический кулачковый ударный инструмент
Полученные зависимости дают основания полагать, что машины ударного действия с кривошипно-шатунным механизмом имеют большую энергию единичного удара. При мощности приводного электродвигателя 900 Вт энергия удара достигала 13,8 Дж, что на 65% больше аналогичного электромеханического молотка кулачкового типа. При установленной частоте ударов 7,5 Гц КПД исследуемой модели достигает 11%, что определяет направление дальнейших исследований данной конструкции.
Для проведения опытов по определению скорости разрушения образцов использовалась экспериментальная установка, позволяющая имитировать условия работы машины ударного действия.
Сущность эксперимента заключалась в определение скорости разрушения образца бетона (крепость 8-9 по шкале проф. М.М. Протодьяконова) при оптимальных массогабаритных и эксплуатационных характеристиках преобразовательного механизма электромеханического инструмента. В сравнении с аналогичными электрическими машинами ударно-вращательного действия (перфораторами различной мощности), разрушение образца с крепостью f= 12-15 происходило быстрее на 25-30 %, что подтверждает эффективность применения новой конструкции при разрушении крепких пород.
Таким образом, проведенные исследования показали, что разработка и применение ударных узлов, основанных на принципе накопления кинетической энергии на большом угловом пути, позволяет создавать эффективные и работоспособные электрические машины ударного и ударно-вращательного действия.
Литература
1. В.В.Малый. Привод ударного действия с рекуператором кинетической энергии. Патент на полезную модель № 104228 от 10 мая 2011г.
2. Бабицкий В.И., Крушин В.А. Машины ударного действия. – М.: Знание, 1985.- 144с.