Технические науки/ 4.Транспорт

 

д.т.н., профессор  Глотов Б.Н.,  д.т.н., профессор Кадыров А.С.,

магистрант группы ТТМ-13-1 Кокенова А.Т.

Карагандинский Государственный Технический Университет, Казахстан

 

НОВЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РУЧНЫХ МОЛОТКОВ

 

Гидравлический инструмент – это специальное оборудование, работа которого основана на использовании гидравлической жидкости. Рабочая жидкость циркулирует в замкнутом контуре, постоянно смазывая и охлаждая перегруженные узлы, поэтому гидравлический инструмент имеет значительно лучшую надежность и ресурс. Масло поддерживает оптимальную температуру внутри инструмента не позволяя перегреваться в жаркую погоду и не застывать в зимний период.[1]

Основным узлом всех ручных молотков ударного действия (РМУД), является ударный механизм, в зависимости от типа привода которого различают пневматические, электрические, моторизованные и гидравлические молотки.

Эффективность работ, выполняемых с применением ручных молотков, зависит от правильного выбора энергии удара. Применение молотков с малой энергией удара ведет к снижению производительности работ, завышение энергии может вызвать нарушение технологического процесса или брака.

Ограничения по энергии удара бойка и ударной мощности, характерные для пневматических и электрических РМУД, в меньшей степени проявляются в гидравлических РМУД. Поэтому, решение проблемы повышения производительности труда путем создания и применения гидравлических РМУД рассматривается как одно из перспективных.[1,2]

Применение гидропривода открывает большие возможности повышения эффективности РМУД благодаря: экономичности; большому КПД (до 70 %); компактности, обусловленной более высоким давлением рабочего тела (до 16 МПа) по сравнению с пневматическим приводом (до 1,5 МПа); самосмазываемости подвижных деталей; меньшим уровнем шума вследствие отсутствия выхлопов отработанного воздуха и работы компрессора. Важным преимуществом гидравлических ручных молотков (ГРМ) является возможность использования в качестве привода как универсальных автономных малогабаритных маслостанций, транспортировка которых, не причиняет неудобств, так и гидропривода существующих строительных, дорожных, горных машин, что исключает необходимость применения нового источника энергии.[1]

Благодаря закрытой конструкции гидросистемы, которая нечувствительна к пыли, воде или жестким температурным условиям, ГРМ отличаются долгим сроком службы и малой требовательностью к техническому обслуживанию. Сочетание высокой мощности и производительности с малой массой и габаритами, надежная работа при температурах от – 40° до + 50° С, возможность работы под водой позволяют использовать их там, где невозможно или малоэффективно применение  электрических  и пневматических молотков. [1]

Замкнутый гидравлический контур обеспечивает стабильность работы молотков в заданных характеристиках. В качестве рабочей жидкости используются недорогие и доступные индустриальные масла, что существенно снижает эксплуатационные затраты. Имеется положительный опыт использования в качестве рабочей жидкости водоэмульсионных смесей, что обеспечивает пожаро- и взрывобезопасность применения ГРМ. [1]

Выделение статистически однородных групп гидравлических ручных молотков возможно с использованием аппарата кластерного анализа. Результаты классификации позволяют выявить закономерности, сложившегося типоразмерного ряда, более тщательно подойти к выбору базовых показателей, для каждой выделенной классификационной группы. Создание файла данных производится путем инициализации новой электронной таблицы в среде пакета прикладных программ STATGRAPHICS PLUS for Windows (далее ППП SG). Таблица организуется таким образом, что ее строками являются оцениваемые объекты, а столбцами – признаки (показатели назначения). На пересечении строк и столбцов находятся значения показателей, принадлежащие конкретным моделям.[1]

Целью кластерного анализа [137, 138], который выполняется с использованием ППП SG (Special | Multivariate Methods | Cluster Analysis)[134] является выделение статистически однородных групп исследуемых объектов.

Статистический анализ выделенных классов проводится с целью определения показателей базового образца и значений коэффициентов весомости показателей, входящих в Кту (коэффициент технического уровня).

Определение Кту производится по формуле:

 

,                                                          (1)

 

где qi – относительный i-й показатель технического уровня продукции;

      γi – коэффициент весомости i-го показателя;

      n – количество единичных показателей.

В формуле (1.1) произведение  является коэффициентом влияния i-го единичного показателя на технический уровень продукции.

Относительные показатели qi , определяются по формулам:

,                                                              (2)

,                                              (3)

 

где Pi – значение i-го показателя оцениваемой продукции;

      Piб – базовое значение i-го показателя.

Коэффициент весомости для i-го показателя определяется формулой:

 

,                                                           (4)

 

где mi – критерий значимости i-го показателя;

       n – количество анализируемых моделей.

Для определения технического уровня (ТУ) гидравлических ручных молотков нами, Глотов Б.Н., Кадыров А.С., Кокенова А.Т., был предложен еще один новый метод. С помощью теорией размерностей и критерием подобия определение технического уровня упростилась.

 Для определения ТУ по новой методике используем так называемый релеевский метод решения размерных систем. Выразим сначала размерность переменных по отношению к трем основным единицам : масса M,       времени t и длины L . [3]

 

Название переменной    Обозначение         Формула размерности

        Частота ударов               n(с-1)                        t -1

        Подача насоса                Q(м3/с)                     L3*t-1

        Давление в насосе           P(Н/м2)                    M*t-2*L-1

        Масса молотка                m(кг)                       M

        Длина молотка                L(м)                         L

 

Допустим теперь, что между этими величинами существует следующее соотношение: [3]

                                        0=F(nβ, Qπ, Pφ, mψ, L μ).                                              (5)

Подставим сюда вместо символов  размерности из таблицы :

                  0= F((t-1)β, (L3*t-1)π, (M*t-2*L-1)φ, M ψ, L μ).                                     (6)

 

 

Чтобы данное уравнение было однородным относительно размерностей, должны выполняться следующие соотношения между показателями степени:

          L
          Mψ     (7)
         t

Подставляем эти соотношения для показателей в степени в формулу (5) , получаем: [3]

0=F(nβ, Q(-β+2ψ), P-ψ, mψ, L (-3π-ψ)).

 

Объединяя члены с одинаковыми показателями  степени, легко составить комбинации.

                                            β[(n,)] = ()β.                                                       (8)

                                    ψ [()] = ()ψ.                                                        (9)

 

Из полученых критерий определяются 2 коэффициента k1 и k2.

                                                  k1=;                                                                 (10)

                                                   k2=.                                                               (11)

 

8.Для расчета k1 и k2 подставляются значения 10 видов  гидравлических ручных молотков с разными показателями.

Для первого молотка (BBH 10):

k1=30/4=7,5;  k2=10,5*0,545/10=0,6; кΣ=7,5*0,6=4,5

Для второго молотка (M-36):

k1=18,3/3,3=5,54;  k2=10*0,71/8,5=0,8; кΣ=7,5*0,6=4,5

Для третьего молотка(Belle 2018):

k1=25/3,3=7,57;  k2=14*0,64/18=0,5; кΣ=7,57*0,5=3,8

Для четвертого молотка(LH 18S):

k1=26,7/3,7=7,2;  k2=11*0,638/22,5=0,3; кΣ=7,2*0,3=2,16

Для пятого молотка(Belle 2012):

k1=33,3/3,7=10;  k2=14*0,63/12=0,7; кΣ=10*0,3=3

Для шестого молотка (BBH 31):

k1=16/4=4;  k2=14*0,61/30=0,3; кΣ=4*0,3=1,2

Для седьмого молотка (МГ-1):

k1=24,2/3,3=7,3;  k2=14*0,73/9=1,1; кΣ=7,3*1,1=8

Для восьмого молотка (LH 22):

k1=21,7/3,3=6,6;  k2=13*0,68/23,5=0,4; кΣ=6,6*0,4=2,6

Для девятого молотка (HM 25):

k1=16,7/3,8=4,3;  k2=12,5*0,76/30,6=0,3; кΣ=4,3*0,3=1,3

Для десятого молотка(M 30):

k1=18/5,7=3,1;  k2=14*0,765/30=0,4; кΣ=3,1*0,4=1,2

Все полученные значения записываются в таблицу 1.

 

 

 

 

 

Таблица 1

Модель

n, Гц

Q,м3/с

P,МПа

M,кг

L,м

Кту

К1

К2

КΣ

1 BBH 10

30

4

10,5

10

0,545

1,1071

7,5

0,6

4,5

2 M-36

18,3

3,3

10

8,5

0,710

0,9462

5,54

0,8

4,5

3 Belle 2018

25

3,3

14

18

0,640

1,0426

7,57

0,5

3,8

4 LH 18S

26,7

3,7

11

22,5

0,638

0,9582

7,2

0,3

2,16

5 Belle 2012

33,3

3,3

14

12

0,630

1,2054

10

0,7

3

6 BBH 31

16

4

14

30

0,610

1,0871

4

0,3

1,2

7 МГ-1

24,2

3,3

14

9

0,730

1,0742

7,3

1,1

8

8 LH 22

21,7

3,3

13

23,5

0,680

1,072

6,6

0,4

2,6

9 HM 25

16,7

3,8

12,5

30,6

0,760

1,1307

4,3

0,3

1,3

10 M 30

18

5,7

14

30

0,765

0,9518

3,1

0,4

1,2

 

Учитывая значения приведенных в таблице 1,критерий k1 точно отвечает статистическим данным  и может быть использован  для определения технического уровня  ГРМ.

Достоинствами нового метода определения технического уровня является, отсутствие необходимости сбора  статистических данных.

Cписок литературы

1.Научные основы создания гидравлических ручных машин ударного действия. ,2010 г. Глотов Б.Н.

2.Основы научного исследования. Кадыров А.С. 2006 г.

3.Х.Шенк «Теория инженерного эксперимента » 1972г.