4.2.3. Классификация по степени амортизации удара

При работе механизма энергия удара частично переходит в работу уплотнения смеси, а значительная ее часть может передаваться на фундамент машины. Возникающие при этом колебания грунта оказывают вредное влияние на рабочих и на здание. При использовании больших машин возможны значительные повреждения несущих конструкций здания цеха, поэтому, при создании встряхивающих механизмов принимают меры по снижению воздействия ударов на фундамент машин. При этом существует три возможности: удар передается полностью, удар передается частично, удар не передается на фундамент. Соответственно различают следующие виды встряхивающих механизмов: без амортизации удара; с частичной амортизацией удара (со смягчением удара); с полной амортизацией удара.

Встряхивающие машины, у которых удар непосредственно пере­дается на фундамент, называются машинами без амортизации ударов. В таком механизме удар, воспринимаемый прокладкой через гильзу цилиндра встряхивания, передается на фундамент, на котором установлена машина (рис. 15).

Пример механизма со смягчением удара приведен на рис. 17.

Механизм состоит из цилиндра 3 с подъемным поршнем 2, объединенным с встряхивающим цилиндром, в котором установлен встряхивающий поршень 1. При включении машины, сжатый воздух через впускное отверстие 4 поступает в поршневую полость подъемного цилиндра 3 и поршень 2 поднимается в верхнее положение (рис. 17, б). Поршневая полость встряхивающего цилиндра через обводной канал 6 в стенке подъемного цилиндра 3 и канал 5 в подъемном поршне 2 соединяется с поршневой полостью цилиндра 3.

С этого момента начинается процесс уплотнения встряхиванием (рис. 17, в), аналогично рис. 15.

Рис. 17. Встряхивающий механизм со смягчением удара

Энергия удара стола о прокладку передается на фундамент через объем сжатого воздуха в подъемном цилиндре. Часть энергии расходуется на деформацию воздуха и рассеивается в виде тепла, поэтому воздействие ударов на фундамент ослабляется.

Из сравнения рисунков 1.17 и 1.15 видно, что механизм со смягчением ударов с помощью сжатого воздуха сложнее конструктивно и при одной и той же грузоподъемности больше по размерам. По этой причине машины большой грузоподъемности изготавливают так, как показано на рис. 15, но устанавливают их на фундамент 1 с упругим слоем 2 (рис. 18). В качестве упругого слоя используют деревянные брусья или пробку. Под гайки 5 фундаментных болтов 3 устанавливают пружины 4.

Рис. 18. Устройство упругого фундамента

Большое распространение получили машины с полной амортизацией уда­ров (рис. 19).

Под «амортизацией» пневматического двигателя понимают такую его кон­струкцию, при которой одна или обе соударяющиеся массы снаб­жены упругими элементами, например, пружинами сжатия, пневматическими баллонами. В результате сжатия упругих элементов в период впуска воздуха энергия накапливается, а в период выхлопа преобразуется в работу удара. Это позволяет за относительно короткое время подать в цилиндр больше анергии, а значит, совершить большую полезную работу, т. е. повысить мощность встряхивающего меха­низма.

Встряхивающий механизм, изображенный на рис. 19 отличается от рассмотренных выше механизмов схемой подвода сжатого воздуха 2 и наличием массивного цилиндра-амортизатора 3. Цилиндр-амортизатор является одновременно встряхивающим цилиндром. Он помещен в направляющий цилиндр 5 и опирается на пружину 4.

При подаче сжатого воздуха через каналы 2 в столе машины (рис. 19, а) начинается движение поршня 2 со столом вверх, а цилиндра-амортизатора 3 – вниз. При этом происходит сжатие пружины 4. После того как откроется выхлопное отверстие 6, давление сжатого воздуха в поршневой полости упадет, но оба элемента будут двигаться некоторое время по инерции (рис. 19, б). После остановки поршень 1 начнет падать под действием силы тяжести, а цилиндр-амортизатор 3 подниматься под действием пружины 4. В момент их встречи произойдет удар и уплотнение смеси. При этом энергия удара на фундамент почти не передается.

Рис. 19. Встряхивающий механизм с полной амортизацией удара

4.2.4. Классификация по типу воздухораспределения

По типу воздухораспределения пневматические двигатели встряхивающих механизмов бывают: с поршневым, клапанным и золотниковым рас­пределением сжатого воздуха.

На рис. 20 представлена схема встряхивающего механизма с отсечкой сжатого воздуха простым односедельным клапаном.

Работает такой механизм следующим образом. В исходном положении (рис. 20, а) стержень клапана 4 упирается в дно цилиндра 5. При этом клапан не касается седла, выполненного в перегородке поршня 3. При включении машины, сжатый воздух через канал 1 в столе и отверстие в перегородке поршня проходит в поршневую полость встряхивающего цилиндра 5. Поршень начинает подниматься, а массивный клапан остается на месте. В некоторый момент седло коснется клапана, и отверстие окажется закрытым (рис. 20, б). Дальнейшее движение поршня будет определяться взаимным расположением нижней кромки поршня 3 и выпускного отверстия 6. Если одновременно с закрытием клапана откроется выхлопное отверстие, то поршень будет двигаться вверх только по инерции. Если в момент закрытия клапана, выхлопное отверстие еще будет закрыто, движение будет происходить сначала за счет расширения сжатого воздуха, а затем по инерции.

Рис. 20. Встряхивающий механизм с односедельным клапаном

После остановки поршня в верхней точке, он начнет падать. Когда нижний торец клапана упрется в дно цилиндра, отверстие откроется. Сжатый воздух начнет поступать в поршневую полость. Механизм готов начать следующий подъем поршня сразу после удара.

Как видно из рис. 20 в данном механизме отсечка сжатого воздуха осуществляется клапаном, а выхлоп переключается поршнем, то есть имеет место смешанное клапанно-поршневое распределение воздуха.

Наличие клапана позволяет регулировать момент отсечки сжатого воздуха, но для этого необходимо частично разобрать механизм. Моменты открытия и закрытия выхлопного отверстия не регулируются.

Свободными от указанных недостатков являются механизмы с двухседельным клапаном (рис. 21) и с золотником (рис. 22). В обеих конструкциях управляющее устройство выполнено в виде отдельного узла и расположено вне цилиндра, что позволяет легко выполнить регулировку.

На рис. 21 приведен пневматический встряхивающий механизм с воздухораспределением, осуществляемым перекидным клапаном. Нижняя тарелка 7 клапана открывает отверстие, по которому сжатый воздух поступает во встряхивающий цилиндр. Верхняя тарелка 6 клапана открывает выхлопное отверстие, сообщающее встряхивающий цилиндр с атмосферой. В нижнем положении встряхивающего поршня 3 клапан давлением сжатого воздуха поднят. Выхлопное отверстие закрыто, а впускное открыто. Встряхивающий поршень 3 со столом поднимается. По мере подъема встряхивающего стола за ним следует плунжер 2, установленный в клапане. Этот плунжер перемещается вверх под действием давления сжатого воздуха на его нижний торец. Плунжер 2 все время упирается верхним торцом в регулирующий винт 1, ввернутый во встряхивающий стол.

Рис. 21. Встряхивающий механизм с двухседельным перекидным клапаном

Когда встряхивающий поршень пройдет путь наполнения h₁, сжатый воздух по нижнему каналу в плунжере попадет в пространство 4 над поршнем 5 клапана, и клапан опустится в нижнее положение, закрыв впускное отверстие и открыв отверстие для выхлопа.

При ходе встряхивающего стола вниз (рис. 21, б) клапан будет держать выхлопное отверстие открытым до тех пор, пока пространство 4 над поршнем 5 клапана не сообщится с атмосферой через верхний канал в плунжере. Это произойдет, когда до конца хода останется некоторое расстояние h₂. В этот момент воздух из пространства 4 уйдет в атмосферу, и клапан снова поднимется в верхнее положение, закрыв выхлопное и открыв выпускное отверстие.

Данное воздухораспределительное устройство легко регулируется перемещением регулирующего винта 1. При вкручивании винта в стол зазор между его головкой и плунжером 2 увеличивается, а высота встряхивания уменьшается и наоборот.

Пневматический встряхивающий механизм с золотниковым воздухораспределением представлен на рис. 22. Золотник не имеет жесткого крепления к встряхивающему столу. Он может проскальзывать относительно стола на величину x, которая регулируется перемещением гаек на штоке золотника.

Рис. 22. Встряхивающий механизм с золотниковым распределением воздуха

При ходе встряхивающего поршня вверх стол сначала проходит путь x, выбирая зазор до верхней гайки (рис. 22, а), и только затем тянет за собой золотник. В начале падения встряхивающего стола золотник задерживается силами трения в корпусе и отстает от стола. Поэтому в процессе падения стол сначала выберет зазор x до нижней регулирующей гайки (рис. 22, б) и только затем начнет толкать вниз золотник.

Таким образом, открытие и закрытие впускного и выпускного отверстий осуществляется перемещением золотника. Перемещение золотника осуществляется от встряхивающего стола. Регулирование моментов открытия и закрытия отверстий производят изменением величины зазора x и перемещением золотника относительно стола.