Методы термомеханического расчета паровоздушных молотов

Проектирование тепловой машины предусматривает расчет экономичного энергоносителя ее термомеханической системы. В связи с этим прежде всего обосновывается выбор энергоносителя, поскольку его свойства непосредственно влияют на весь ход расчетов.

Сложность конечных формул зависит от характера закономерностей, которым подчиняется состояние энергоносителя в термодинамических процессах. При расчете, например, паровой турбины необходимо максимальное приближение к реальным условиям системы в силу высоких требований к конечной точности формул, вытекающей из назначения турбины. Для молотов же с их произвольным режимом работы оказываются вполне приемлемыми упрощения, лишь бы они в определенной степени отвечали условиям работы рассчитываемой системы.

При тепловом расчете рассматривают не полный термодинамический цикл паросиловой установки, а частное изменение параметров влажного пара раздельно в верхней и нижней полостях рабочего цилиндра, а также вызванное этим циклическое движение поршня и бабы.

Действительные индикаторные диаграммы записывают непосредственно на молотах при помощи соответствующих приборов. Расчетные индикаторные диаграммы получают аналитическим путем по методикам, предложенным учеными. Расчетные индикаторные диаграммы позволяют определить эксплуатационные качества молота и установить энергию удара, скорости и числа ходов падающих частей в единицу времени. На основании этих диаграмм определяют расход пара и рассчитывают линейные размеры органов парораспределения и управления.

Разработка теории паровоздушных молотов начата трудами известных русских ученых: И.А. Тиме, П.К. Мухачева, Я.Н. Марковича и др. На первых порах они ограничивались изучением последовательных ударов ковочного молота при работе на влажном паре.

или их суммы:

- участок расширения и сжатия пара соответственно;

- коэффициенты на соответствующих участках хода поршня. (Все параметры, относящиеся к верхнему пару, здесь и далее в этой главе приведены со штрихом.)

Приведенные длины нижнего и верхнего вредных пространств

- площадь кольцевой части нижней полости цилиндра; Р - полная площадь поперечного сечения верхней полости цилиндра.

Для паровоздушных молотов двойного действия важно правильно выбрать значение коэффициента а. При заниженном значении а сокращается площадь поперечного сечения нижней полости, что при неизменном характере рабочего процесса нижнего пара немедленно приведет к уменьшению его работы при подъеме падающих частей. В результате скорость при ходе вверх снизится, а время возрастет и, следовательно, производительность молота уменьшится.

Поскольку существующие конструкции молотов обладают приемлемой быстроходностью, для практических расчетов можно использовать следующие значения коэффициента а и диаметра D рабочего цилиндра:

до точки

. Участок

  - это еще не выпуск (поршень все еще идет вниз), а лишь его предварение, поэтому этот период и назвали предварением выпуска (то же и для впуска).

Анализ действительных индикаторных диаграмм обнаружил, что параметры пара, замеренные в ходе испытаний, не совпадают с таковыми по теоретическим индикаторным диаграммам. На основании результатов экспериментов проф. А.И. Зимин уточнил допущения, принятые при построении расчетных индикаторных диаграмм на участках хода поршня при впуске свежего пара и выпуске отработавшего. Позднее он еще раз скорректировал основы теории с тем, чтобы насколько возможно приблизиться к ожидаемому изменению параметров пара. Связывая результаты расчетов с этим последним условием, А.И. Зимин назвал полученные индикаторные диаграммы оэюидаемыми, или предположительными. Методика термомеханического расчета паровоздушных молотов по этим диаграммам получила всеобщее признание и была принята конструкторами молотов как типовая.