CC BY
43
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
мощью процедуры rkfixed. Весо-габаритные параметры установки принимаем аналогичными изготовленной нами модели.
В случае предлагаемой нами установки время торцевыравнивания сокращается и нарастание ускорения движения пакета происходит быстрее. Кроме того, исследования показали, что при уменьшении массы пакета классический торцевыравниватель перестает действовать, в то время как торцевыравниватель с шарнирно соединенными щитами продолжает работать.
Следует отметить, что расчеты отображают наиболее значимые для процесса изменения физических величин и на данном этапе исследований во внимание пока не принимаются такие величины, как, например, работа сил трения торцов бревен о щиты, кинетическая энергия перемещающихся внутри движущегося пакета бревен и т.д.
В результате проведенных предварительных исследований была подтверждена работоспособность предложенной нами конструкции устройства, параметры которого были выбраны с учетом предмета труда для реальных производственных условий.
Библиографический список
1. Войтко, П.Ф. Совершенствование процессов выгрузки лесоматериалов с воды и их торцевания на рейдах приплава: автореф. дис. ...докт.техн.наук:
05.21.01 / Войтко Петр Филиппович. - МарГТУ, 2005. - 24 с.
2. Волдаев, М.Н. К вопросу совершенствования торцевыравнивателей пачек круглых лесоматериалов / М.Н. Волдаев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Сборник докладов молодых ученых на ежегодной научной конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии.
- 2006. - Вып. 11. - С. 72-77.
3. Донской, И.П. Усилия выравнивания торцов пакетов бревен / И.П. Донской, Я.И. Виноградов // Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: сб. научн. тр. - Л.: РИО ЛТА, 1974. - Вып. III. - С. 84-89.
4. Свиридюк, К.А. Исследование процесса выравнивания торцов бревен устройствами гравитационного действия и влияния этих устройств на конструкцию крана: автореф. дис. ...канд.техн.наук:
05.06.02 / Свиридюк Константин Александрович.
- Львов: ЛЛТИ, 1977. - 24 с.
5. Фадеев, А.С. Обоснование параметров гравитационного торцевыравнивателя с поворотными щитами для формирования пачек круглых лесоматериалов: автореф. дис. .канд.техн.наук: 05.21.01 / Фадеев Анатолий Степанович. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1999. - 249 с.
ВЛИЯНИЕ ЖЕСТКОСТИ ПРУЖИНЫ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ НАГНЕТАТЕЛЬНОГО КЛАПАНА ДИЗЕЛЕЙ ЛЕСНЫХ МАШИН
В.И. ПАНФЕРОВ, ст. преподаватель каф. энергетики лесных комплексов МГУЛ,
И.Г. ГОЛУБЕВ, проф. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ, д-р. техн. наук, А.В. СИРОТОВ, ст. науч. сотр. каф. станков и инструментов МГУЛ, канд. техн. наук, Ю.А. ШАМАРИН, доц. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ, канд. техн. наук
В топливных системах дизелей лесных машин применяется преимущественно нагнетательный клапан грибкового типа с разгружающим пояском. Основные функции такого клапана - разъединять в конце процесса впрыска объем камеры нагнетания насоса и остальной объем системы и при помощи разгружающего пояска дополнительно разгружать линию нагнетания от высокого остаточного давления, чтобы уменьшить опасность появления дополнительных впрысков.
Из-за наличия разгружающего пояска движение клапана разделяется на три периода. Вначале, пока разгружающий поясок не
вышел из канала гнезда, давление рн (давление в надплунжерном пространстве) действует на всю площадь поперечного сечения клапана по разгружающему пояску. Противодействуют этому сила давления начальной затяжки пружины клапана и давление р’н (давление в полости нагнетания), действующее на ту же площадь. Топливо из объема Гн (объем в надплунжерном пространстве) в объем V н (объем в полости нагнетания) не перетекает, в результате чего при выходе пояска из канала гнезда клапан приобретает большое ускорение. Это ускорение подбрасывает клапан на высоту, значительно превышающую величи-
68
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2008
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
ну подъема, соответствующую равновесному состоянию сил давления топлива и сил жесткости пружины, вследствие чего перепад (рн - р’н,) уменьшается до десятых долей атмосферы. Движение клапана, во время которого разгружающий поясок находится в объеме V’н, является вторым периодом, продолжающимся от момента выхода пояска из канала гнезда до момента входа его в этот канал в конце процесса впрыска [1].
Второй период характеризуется тем, что объемы V и V сообщены, поэтому топливо может поступать как из объема V в объем V н, так и обратно - из объема V н в объем V На клапан при этом действуют со стороны плунжера давление рн по площади поперечного сечения перьев клапана и поток топлива, перетекающего из объема V в объем V’. Противодействуют этим силам давление р ’ н и жесткость пружины клапана. Направление действия силы потока при отсечке, когда топливо перетекает из объема V’ в объем V изменяется. После израсходования энергии, сообщенной клапану при выходе разгружающего пояска из канала гнезда под действием силы жесткости пружины, которая в этот момент значительно превышает величину перепада давления (рн - р’ н), клапан начинает обратное движение, во время которого ему также сообщается ускорение. Под влиянием этого ускорения разгружающий поясок клапана может так близко подойти к входному сечению канала гнезда, что перетекание топлива из объема V в объем V’u затормозится, вследствие чего клапан будет подброшен на высоту, соответствующую равновесному состоянию сил, действующих на клапан, на которой он может на некоторое время задержаться, или на большую высоту, после чего снова начнет обратное движение.
Клапан войдет в канал гнезда после начала отсечки, причем обратное движение разгружающего пояска по каналу гнезда от момента его входа до момента посадки клапана на седло следует считать третьим, последним периодом движения клапана. На рис. 1 изображена теоретическая кривая движения клапана системы ТН, на рис. 2 - зависимость площади поперечного сечения под пояском нагнетательного клапана Fk от подъема клапана h.
h, см 0,28 0,24 0,20 0,16 0,12 0,08 0,04 0
Рис. 1. Теоретическая кривая движения нагнетательного клапана
30 34 38 42 46 ф°
Рис. 2. Зависимость площади между кромкой пояска и конусом седла от подъема нагнетательного клапана
P, кГ/см2 20,0
15.0
10.0 5,0
0
Рис. 3. Изменение давления топлива в конечной фазе впрыска
hk=2,3 мм
2 10-4 4 10-4 6 10-4 8Т0"4 10-10'4 t, с
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2008
69
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Таким образом, существенное влияние на работоспособность нагнетательного клапана оказывает жесткость пружины.
Клапан при посадке освобождает собою объем, в результате чего давление в области нажимного штуцера снижается. Интенсивность снижения давления зависит от скорости перемещения клапана. На рис. 3 показана кривая спада давления. Из графика видно, что давление в нажимном штуцере сначала снижается медленно, потом все более интенсивно, далее спад давления замедляется. А поскольку спад давления находиться в прямой зависимости от скорости клапана, то и она меняется по такой же закономерности. Изменение скорости клапана при его движении к седлу объясняется тем, что в период отсечки топлива плунжер и клапан перемещаются навстречу друг другу и сжимают топливо. Оно не успевает перетекать в отсечное отверстие втулки плунжера, и давление в надплунжерном объеме возрастает, что и тормозит движение клапана.
Уравнение движения клапана, когда его разгрузочный поясок входит в отверстие седла, описывают формулой
ВА - h ) + А +
mk((ph'к / df) +
где В А к - жесткость и предварительное сжатие пружины клапана; hk, h' - ход разгрузки клапана и текущее значение хода от положения максимального его подъема к седлу;
Fk - площадь поперечного сечения клапана по разгрузочному пояску;
P , Рп - давление топлива в нажимном штуцере и надплунжерном пространстве; m - масса клапана.
к
mk(d'h\ / d2) + Bkh’k = Bkhk + Ak + FkP - pnl Это линейное дифференциальное уравнение 2-го порядка с постоянными коэффициентами (неоднородное). Перепишем уравнение в виде
(1)
Решение этого уравнения состоит из 2-х частей:
1. Общего решения однородного
(cPh\ / dt2) + (Вк / mk)h'k = 0. (2)
2. Частного решения показного неоднородного (2).
Общее решение однородного уравнения (2) соответствует случаю комплексного корней характеристического уравнения
^ + (Вк / mk) = 0 \2
= ±
1
Щс
и имеет вид
Ко = Cisin
Л
Bt и Щ )
+C cos
i
m
Частное решение неоднородного уравнения (1) находится в виде
h' , = A = const.
кч
Это подсказывает правая часть.
Так как d2h кч / dt2 = 0, то из уравнение (1) следует
A = hk + (Ak + А(РШ - P)) / вк-
Таким образом, закон движения клапана имеет вид
К=К о + К = C sin
Если предположить, что в начальный момент времени t = 0 клапан находится в положении h' = hk0 и начинает движение со скоростью V0 = (dh' / dt2) = 0 (точка покоя), то значения констант С1 и С2 определяются из системы
и, следовательно
C = hk0 - hkm - (Ak + FP - Pn)) / Bk-В окончательном виде закон движения
клапана определяется формулой
70
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2008
