Рабочий процесс пневмоимпульсной головки.

Рабочий процесс заключается в истечении сжатого воздуха из ресивера в полость над смесью. Для расчета давления воздуха над смесью можно использовать методику динамического расчета пневматических приводов.

Расчет начинается с момента, предшествующего началу движения клапана. Сумма сил действующих на поршень (тарелку) клапана в любой момент времени равна:

Nк = Ррi*Fр + Роi*Fо – Рнi*Fн – Мк*g - R

Где:

Ррi, Роi, Рнi – соответственно давление воздуха в ресивере 3, над смесью (или в камере рассекателя 1) и в над клапанной полости 4,

Мк -масса тарелки 2 клапана,

g = 9,8 м/с**2,

R - сила трения в паре тарелка - стенка клапана,

Fр, Fо, Fн соответствующие площади клапана, на который действует сжатый воздух: для клапана, изображенном на рис.6а:

Fр = 3,14*(Dк**2 – (Do + Δ)**2)/4

Fo = 3.14*(Do + Δ)**2/4

Fн = 3,14*Dн**2/4

Для исходногомомента Nк = 0; Ррi = Pmax. Исходное давление в ресивере Рр = 0,6 Мпа, поэтому с помощью уравнения можно определить Рнi. Затем, последовательно, определяют значения ∂P/∂t и Рнi для над клапанной полости, ресивера и полости над формой. При расчете принимают, что из над клапанной полости воздух истекает в атмосферу, а объем полости уменьшается из-за перемещения клапана: в ресивер сжатыйвоздух подается из магистрали и уходит в полость над формой, объем ресивера не меняется: в полость над смесью воздух поступает из ресивера и уходит в смесь, объем полости увеличивается из-за опускания смеси при уплотнении.

Для того, чтобы определить текущий объем Vнi над клапанной полости и проходное сечение впускного отверстия необходимо найти перемещение тарелки (поршня) 2 за время Δt. Из уравнения движения тарелки находят мгновенное ускорение

Ак = Nк/Мк

Далее, принимая, что на малых отрезках времени тарелка движется равно ускоренно, определяют путь ΔХпi, пройденный тарелкой за время Δt, и его скоростьvкi в момент времени t = t + Δt. Проходное сечение клапана Fк в начальный момент равен 3,14*Dк*Хкi,

Где:

Хкi - путь, пройденный тарелкой клапана (при i = 1, Хк =О): максимальное сечение клапана 3.14*D**2/4.

Расход воздуха через смесь

Q = ρвi*vвi*Fо 1.25.

Где:

ρвi – плотность воздуха в полости над смесью;

vвi – скорость воздуха относительно смеси на верхней ее границе;

Fо – площадь опоки.

Величину и положение верхней границы смесиопределяют при расчете импульсного процесса уплотнения, который необходимо вести параллельно с расчетом процесса истечения воздуха.

На рис.7. показано как изменяется ход Хк, площадь проходного сечения, давление воздуха в над клапанной полости Рн, ресивере Рр инад смесью Ро с течением времени.

Расчет по приведенной выше методике позволяет определить рациональные параметры пневмоимпульсной головки. Удельный объем Vp/Fo ресивера (отнесенный к площади опоки) по практическим данным в установках высокого давления равен 0,03-0,05

м**3/м**2, в установках низкого (сетевого) давления – 0,6-0,7 м**3! м**2. Минимальная площадь выпускного отверстия может быть найдена из соотношения Fв/Fo = 0,025-0,043 для установок высокого давления и Fв/Fo = 0,1 - 0,12 для установок низкого давления.

Объем Vрас полости рассекателя следует делать минимальным, так как объем Vрас увеличивает общий объем пространства над смесью, а чем больше этот объем, тем больше падает в нем давление газа по сравнению с давлением в ресивере. Вместе с тем рассекатель не должен уменьшать интенсивность поступления сжатого воздуха в пространство над смесью, поэтому сечение полостей и отверстий рассекателя должно быть больше сечения выпускного отверстия. При использовании поршневых клапанов для импульсных головок высокого давления Fрас/Fo >= 2,4; Vрас/Vo<=0,47, для головок низкого давления Fрас/Fo >= 1,5; Vрас/Vo<=0,034 (Fрас – сечение отверстий в решетке рассекателя).

В формовочных машинах для крупных опок применяют много клапанные головки с несколькими отдельно расположенными ресиверами на общей плите.

Дата добавления: 2015-07-19