CC BY
16
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
References
1. Lewkowicz B.A. "Elements of the theory of ginning" Tashkent, the State Publishing . House in 1938, 163 p.
2. Radzhibaev P. "Improving the efficiency of the saw gin using sectional integral grate with replaceable working part." diss. Ph.D. Tashkent, 1984, 165 p.
3. Tyutin PN "Analysis and improvement of saw ginning in relation to the production technology of processing raw cotton collection machine" diss. dts Kostroma, 1985, 406 p.
4. Kotov D.A., Boldino GI "On the selection of the raw seed bead saw gin." Sat. TIT, №18, Tashkent, 1964, pp. 67 -76
Емельянова И.А.1, Шаповал Н.В.2
1 Доктор технических наук, профессор, Харьковский национальный технический университет строительства и архитектуры; Соискатель, Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОДНОПОРШНЕВОГО РАСТВОРОНАСОСА С КОМБИНИРОВАННЫМ КОМПЕНСАТОРОМ ПОВЫШЕННОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
Аннотация
Рассмотрено конструктивные особенности растворонасоса с компенсатором повышенной эффективности. Ключевые слова: растворонасос, компенсатор, давление, пульсация.
Yemelyanova I.A.1, Shapoval N.V.2
1PhD in Engineering, professor, Kharkov National Technical University of Construction and Architecture; 2applicant, Poltava National Technical University named after Yuriy Kondratyuk JUSTIFICATION THE FEASIBILITY OF USING SINGLE-PISTON MORTAR PUMP WITH A COMBINED
COMPENSATOR OF INCREASED EFFICIENCY
Abstract
Design features of mortar pump with a compensator of improved efficiency.
Keywords: mortar pump, compensator, pressure, pulsation.
При строительстве домов и сооружений для равномерного нанесения на стены штукатурных растворов можно использовать однопоршневой растворонасос одинарного действия [1] (рис. 1), который имеет механический привод при наличии кривошипно-шатунного механизма и комбинированный компенсатор давления, обеспечивающий сниженную пульсацию подачи раствора в нагнетательный трубопровод.
Полтавским национальным техническим университетом имени Юрия Кондратюка в сотрудничестве с Харьковским национальным техническим университетом строительства и архитектуры разработана новая конструкция растворонасоса на базе однопоршневого растворонасоса РН-3,8 (ПолтНТУ), который имеет увеличенный объём компенсатора, положительно влияющий на степень пульсации при перекачивании растворов различной подвижности.
Растворонасос (рис.1) содержит: электродвигатель 1, который через ременную передачу 2, одноступенчатый цилиндрический редуктор 3 передаёт крутящий момент на кривошипный вал 4, кривошипно -шатунного механизма 5, всасывающую камеру 6, в середине которой размещена специальная цилиндрическая вставка 7, со срезом сегментной формы и имеющей касательную хорду под углом 45°; нагнетательную рабочую камеру 8 с патрубками всасывающим 9 и нагнетательным 10; всасывающий свободно действующий 11 и нагнетательный подпружиненный 12 шаровые клапаны, рабочий цилиндр 13 с поршнем 14 и ползуном 15, штоковую полость 16, которая заполнена промывной жидкостью (мыльно-масляно-водной эмульсией).
Растворонасос имеет комбинированный воздушный компенсатор давления, который состоит из цилиндрической камеры 17, соединенной с нагнетательной камерой, замкнутой камеры 18, состоящей из эластичного резинотканевого шланга, который закреплен к штуцеру узла подкачки воздуха 19 и расположенный по диаметру свободной камеры на специальных ограничителях. В замкнутой камере установлен ниппель 20 для закачки воздуха под давлением 0,5...0,7 МПа с помощью компрессора. По центру цилиндрической камеры на направляющем стержне 21 предусмотрен поплавок-ограничитель 22, который обеспечивает минимальное удаление воздуха из этой камеры.
19
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Рис. 1 - Однопоршневой растворонасос с комбинированным компенсатором увеличенного объёма
В штоковой полости установлены канальные патрубки 23, 24, которые обеспечивают интенсивное промывание, охлаждение поверхности плунжера и стекание дисперсного абразива в специальные карманы ее нижней части.
За счёт наличия двух пар колёс 25, 26 растворонасос может свободно передвигаться по строительной площадке. Сравнительные аналитические исследования работы растворонасосов с одинаковыми законами движения рабочего органа [1] выполнены при условии, что в насосах поршень приводится в движение от кривошипно-шатунного
механизма, в котором ось вала кривошипа смещена вниз относительно оси поршня на величину e (рис. 2).
Движение поршня (точка В, рис. 2) рассматривается в системе координат X , у в зависимости от угла поворота
вала кривошипа р (см. движение точка А, рис. 2).
В связи с тем, что шатун l при повороте кривошипа будет изменять угол своего наклона к горизонтали (X, его горизонтальная проекция меньше длины шатуна l на величину
l l2 - (R ■ sinp- e)2 .
Поэтому координата X положения поршня (точка В), измеряемая от левого крайнего положения точки В (р = 0), может быть представлена как
l -<Jl2 - (R ■ sin р — e)2 (1)
xff = R ■ (i - cos p) -
где R - радиус кривошипа; l оси поршня.
длина шатуна; e - величина смещения оси кривошипа по высоте относительно
I xa = R ■ (i - cos p), 1У A = R ■ sinp.
(1)
20
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Рис. 2 - Расчётная схема кривошипно-шатунного механизма Тогда ход поршня (точка В) на нагнетание раствора в течение полного цикла работы растворонасоса будет (при ф = 0...2n):
при 0 <ф<п,
x[ = R ■ (1 - cos фф -
l -
4
l2 -(R ■ s
гф- e)2
(2)
при n <ф< 2 n, x2 = 0
то есть в такте нагнетания (П < ф < П) одна часть перекачиваемого раствора будет поступать в нагнетательный трубопровод, а вторая его часть будет заполнять камеру воздушного компенсатора, уменьшая объем этой камеры на величину AV1.
Исходя из выше сказанного, для определения углов "мертвых” точек, а также для определения точек, в которых скорость рабочего органа равна нулю, необходимо определить положение точек начала и конца такта нагнетания. С этой целью уравнение (3) движения поршня (точка В) продифференцировано по углу ф, что позволило получить
зависимость скорости перемещения поршня от угла поворота кривошипа (рис. 3)
(R ■ sin ф- е) ■ R ■ со&’ф
х'в = R ■ sin ф -
ф2 - (R ■ sin ф - е)2
(3)
Хв, м
ф, рад
О
2
3
4
5
6
а)
ф, рад
б)
Рис. 3 - График зависимости перемещения поршня (точка В) а) и его скорости б) от угла поворота кривошипа
При подстановке уравнение (4) геометрических параметров сконструированного привода R = 40 мм, l = 200 мм, е = 20 мм и равенстве х’^= 0, уравнение (4), или позволило впоследствии определить углы ф=-7,180 и
ф = 175,220.
В такте нагнетания осуществляются два процесса - увеличение объема раствора в компенсаторе и уменьшение этого объема за счет подачи части раствора в нагнетательный трубопровод.
Допускается, что подача раствора в течение цикла не изменяется. При этом, условия изменения объема сжатого
воздуха в компенсаторе с учётом угла ф можно представить как
при 0 <ф<п,
AV = Fn ‘И-^■ф
(4)
при n <ф< 2n, AV2 = Fn
_hn | _ hn ( _ \ xn ^,1 ъ_'(ф n)
2 ) 2n
где AV, AV - изменения объёма раствора (или сжатого воздуха), что компенсируется в течении полуцикла всасывания и нагнетания; hn - полная величина хода поршня.
21
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
В соответствии с законом Бойля-Мариотта
V - „ ¥комп откуда „ _ „ укомп (5)
Vp — ратм , откуда Рф - ратм 7} , (5)
рр Vp
где Vp - текущий объем сжатого воздуха в компенсаторе при угле ф; У'комп - приведенный к нормальным
условиям (p — 0,1 МПа) объем воздуха в компенсаторе; Рр - давление сжатого воздуха (и раствора) при угле p, МПа.
Изменение объема раствора сжатого воздуха в камерах комбинированного компенсатора в течение полного цикла работы растворонасоса представлено на рис. 4.
Рис. 4 - Изменение объема раствора в компенсаторе: 1 - зависимость от перемещения поршня, 2 - зависимость от
подачи в трубопровод, 3 - суммарное изменение объема
При этом, кривая 1 этого рисунка изображает подачу раствора в первую камеру компенсатора от поршня в такте нагнетания. Эта подача определяется выражением Fn ■ xj.
Из графиков на рис. 4 видно, что практически часть объёма раствора, выдаваемая поршнем в такте нагнетания на подачу раствора поступает в трубопровод, а другая его часть - в цилиндрическую камеру комбинированного компенсатора, тем самым уменьшая в ней объём сжатого воздуха и увеличивая величину давления (в соответствии с законом Бойля-Мариотта).
В таком случае степень пульсации давления S может быть определена согласно формуле [2]
е = Pmax ~ Pmin ■100, % (6)
рср
где Р , Р , Р -максимальное, минимальное и среднее давление, при котором осуществляется подача раствора в трубопровод.
Приведенный к атмосферным условиям объём воздуха в комбинированных компенсаторах может быть определён как
^комп — Уцк
ратм
ратм
+ V,
зк
ратм
(7)
где Vцк - объём свободного
воздуха в цилиндрической камере компенсатора, дм3; Vзк - объём сжатого воздуха
в замкнутой камере компенсатора, дм3; р - давление сжатого воздуха в замкнутой камере компенсатора, кг/см2. Суммарный объём сжатого воздуха в обеих камерах в начале цикла работы растворонасоса определяется как
V1 — ратм
V комп pmin
Максимальное давление раствора (сжатого воздуха) за цикл определяется по формуле
pmax — ратм ■'
ккомп
(8)
(9)
Vi -AV
Согласно полученным зависимостям (7), (8), (9), (10) определяются численные значения степени пульсации, которые приведены в табл. 1.
22
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Таблица 1 - Численные значения степени пульсации при заданных параметрах работы компенсаторов
р , МПа V г комп, дм3 pmin, МПа Vi, дм3 V1 -AV, дм3 pmax, МПа рср, МПа S, %
Растворонасос с комбинированным диафрагмовым компенсатором
1,0 2,00 1,797 1,11 1,055 10,4
0,5 20 2,0 1,00 0,797 2,51 2,255 22,6
3,0 0,67 0,467 4,27 3,635 34,9
1,0 2,60 2,397 1,088 1,044 8,4
0,7 26 2,0 1,30 1,097 2,370 2,185 16,9
3,0 0,87 0,667 3,890 3,445 25,8
1,0 3,50 3,297 1,06 1,030 5,8
1,0 35 2,0 1,75 1,547 2,26 2,130 12,2
3,0 1,17 0,967 3,62 3,310 17,7
Растворонасос с комбинированным компенсатором увеличенного объёма
1,0 4,10 3,90 1,05 1,03 5,09
0,5 41 2,0 2,05 1,85 2,22 2,11 10,45
3,0 1,37 1,16 3,53 3,26 16,09
1,0 4,70 4,50 1,05 1,02 4,43
0,7 47 2,0 2,35 2,15 2,19 2,10 9,06
3,0 1,57 1,36 3,448 3,224 13,90
1,0 5,60 5,40 1,038 1,019 3,70
1,0 56 2,0 2,80 2,60 2,157 2,078 7,55
3,0 1,87 1,66 3,367 3,184 11,54
Данные табл. 1 свидетельствуют о максимальных отклонениях давления подачи раствора в трубопровод от его среднего уровня.
На рис. 5 представлены зависимости степени пульсации от давления подачи в трубопровод.
Графические зависимости, представленные на рис. 5, свидетельствует о явных преимуществах работы компенсатора растворонасоса с увеличенным объёмом по сравнению с компенсатором диафрагмовым.
Рис. 5 - Зависимость степени пульсации давления в процентах от конструктивных особенностей компенсаторов в растворонасосах : а) с диафрагмовым комбинированным компенсатором; б) с комбинированным компенсатором увеличенного
объёма 1 - pi = 0,5 МПа; 2 - р2 = 0,7 МПа; 3 - рз = 1,0 МПа,
4 - пульсация только под действием незамкнутой цилиндрической камеры (рост давления от атмосферного к давлению
приведения в действие замкнутой камеры)
Степень пульсации (рис. 5, б) компенсатора с увеличенным объёмом приблизительно в 2 раза меньше по отношению к степени пульсации компенсатора диафрагмового (рис. 5, а). Также тенденции роста степени пульсации при повышении давления подачи меньше.
Выводы:
1. Найдена зависимость для определения степени пульсации раствора в трубопроводе.
2. Экспериментальным путём при использовании результатов теоретических исследований, установлено, что наличие компенсатора увеличенного объёма позволяет в 2 раза снизить уровень пульсации по сравнению с работой растворонасоса с комбинированным диафрагменным компенсатором.
23
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Литература
1. Шаповал М. В. Вплив napaMeTpiB роботи комбшованого компенсатора на piBeHb пульсаци тиску // "СТРОИТЕЛЬСТВО. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. МАШИНОСТРОЕНИЕ. ИТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН. СЕРИЯ: ПОДЪЁМНО-ТРАСПОРТНЫЕ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ" Сб. научн. тр. № 66. Ответственный редактор д.т.н., профессор Л.А. ХМАРА - Днепропетровск: ГВУЗ "ПГАСА", 2012. - С 204-211.
2. Чиняев И.А. Поршневые кривошипные насосы. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние. - 1983. - 156 с.
3. Емельянова И.А. Двухпоршневые растворобетононасосы для условий строительной площадки: Монография / И.А.Емельянова, А.А.Задорожный, С.А.Гузенко, Н.А. Меленцов / под ред. Емельяновой И.А. - Тимченко, 2011. -196.: ил., табл.
References
1. Shapoval M. V. Vpliv parametriv roboti kombinovanogo kompensatora na riven' pul'sacii tisku // "STROITEL''STVO. MATERIALOVEDENIE. MASHINOSTROENIE. ITENSIFIKACIJA RABOCHIH PROCESSOV STROITEL''NYH I DOROZHNYH MASHIN. SERIJA: PODJOMNO-TRASPORTNYE, STROITEL''NYE I DOROZHNYE MASHINY I OBORUDOVANIE" Sb. nauchn. tr. № 66. Otvetstvennyj redaktor d.t.n., professor L.A. HMARA -Dnepropetrovsk: GVUZ "PGASA", 2012. - S 204-211.
2. Chinjaev I.A. Porshnevye krivoshipnye nasosy. - L.: Mashinostroenie, Leningr. otd-nie. - 1983. - 156 s.
3. Emel'janova I.A. Dvuhporshnevye rastvorobetononasosy dlja uslovij stroitel'noj ploshhadki: Monografija /
I.A.Emel'janova, A.A.Zadorozhnyj, S.A.Guzenko, N.A. Melencov / pod red. Emel'janovoj I.A. - Timchenko, 2011. - 196.: il., tabl. * 1
Захарченко Н.В.1, Бектурсунов Д.Н.2, Севастеев Е.А.3, Гавель С.Н.4
1Доктор технических наук, 2аспирант, 3аспирант, 4аспирант,
Одесская национальная академия связи
РАВНОМЕРНАЯ ИНТЕРПОЛЯЦИЯ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ СИГНАЛОВ
Аннотация
Рассматриваются различные вопросы интерполяции сигналов при приближенных представлениях их: интерполяция аналитических сигналов и сигналов с ограниченным спектром.
Ключевые слова: интерполяция, аналитические сигналы, сигналы с ограниченным спектром.
Zakharchenko N.V.1, Bektursunov D.N.2, Sevasteev E.A.3, Gavel S.N.4 1PhD, 2postgraduate, 3postgraduate, 4postgraduate Odessa National Academy of Telecommunications UNIFORM INTERPOLATION AT RESTORATION OF SIGNALS
Abstract
Various questions of interpolation of signals at their approximate representations are considered: interpolation of analytical signals and signals with a limited range.
Keywords: interpolation, analytical signals, signals with a limited range.
остановка задач и решение. Пусть s(t) и b(t) - произвольные (вещественные либо комплексные) сигналы со спектрами S(jrn) и В(/ю) соответственно. Приблизим s(t) суммой
да
s(t) ~ f (t) = X аМ{ - к&)
к=—да
(1)
так, чтобы строго выполнялось равенство
да
s(t0 + vAt) = f(t0 + vAt) = X arb(t0 + vAt — кДГ) (2)
к=—да
v = 0, +1, +2, ... ,
где At - произвольный заданный шаг интерполяции, t0 - произвольный начальный момент отсчета.
Согласно (2), необходимо интерполировать сигнал s(t) суммой ft) на бесконечной равномерной сетке узлов t0 + vAt (v= 0, +1, +2, ...).
Допустим, что равенство (2) выполняется и, исходя из этого, определим погрешность приближения s(t) суммой f(t) на бесконечной непрерывной оси времени.
Перепишем равенство (2) в форме
да
X а к bv—к = sv , v= 0, +1, +2, ..., (3)
к=-да
где sv = s(t0 + vAt), b^_K = b(t0 + vAt - кАД С использованием двустороннего z-преобразования это равенство запишем в виде
а (z4)B (z_1) = S (z_1), (4)
24
