Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика), страница 5

Растворимость кислорода в жидкостях выше, чем атмосферного воздуха, ввиду чего И растворенный в жидкости воздух содержит кислорода на 40 — 50еАе больше, чем атмосг' ферный воздух, что интенсифицирует окисление жидкости и разрушение резиновых деталей гидроагрегатов. гарерлгянне арзмрьгаа саар,,га Поскольку объем воздуха, растворенного гй Гз 3 в жидкости до ее насыщения, прямо пропорционален давлению, то при уменьшении (даже местном) последнего ниже значения, при котором произошло насыщение, излишек воздуха для нового давления выделится из нее.

Подобное местное понижение давления может произойти в результате изменения скорости и направления потока жидкости в гидроагрегатах и коммуникациях гидроснстемы. Выделение газа будет происходить до тех пор, пока не наступит новое равновесие между жидкой и газовой фазами. Рассмотренное свойство жидкости имеет большое практическое значение для работы гидросистемы, так как присутствие газа ухудшает, а во многих случаях может полностью нарушить работу гидросистемы и ее агрегатов.

В частности, при наличии в жидкости газа ускоряется наступление кавитации. Газ, выделившийся нз жидкости во всасывающей магистрали насоса, может частично или даже полностью заполнить рабочие полости насоса, уменьшая тем самым его подачу и ухудшая режим его работы. Механическая смесь воздуха с жидкостями. Воздух может находиться в жидкости в механической смеси с ней, причем в зависимости от размеров пузырьков последнего такая смесь обладает меньшей или большей устойчивостью, и при определенных условиях, характеризуемых в основном размерами пузырьков (диаметр пузырька равен 0,4 — 0,8 мкм) и вязкостью жидкости, скорость вытеснения пузырьков воздуха из жидкости становится столь малой, что пузырьки воздуха могут находиться в смеси с жидкостью в течение многих суток.

Дисперсную систему, состоящую из капельной жидкости с пузырьками газа, называют газожидкостной средой. Поскольку газ в виде пузырьков всегда присутствует в том или ином количестве в рабочих жидкостях гидро- систем, практически имеем дело не с жидкостью, а с газожидкостной средой. Обычно в масле действующей гидросистемы содержится примерно 0,5 — бее воздуха в нерастворенном состоянии.

При наличии в жидкости нерастворенного воздуха ее вязкость увеличивается (рис. 8), причем размеры пузырьков на вязкость смеси не влияют Отношение вязкости жидкости)о, с пузырькамивоздуха квязкости жидкости во без пузырьков Рв)ро = 1 + 0,015В, где  — содержание пузырьков воздуха в %. Наличие в жидкости растворенного воздуха значительно снижает объемную прочность жидкости и изменяет ее кавитационные свойства.

Образование пены. При известных условиях эксплуатации масла может образоваться пена, которая представляет собой соединение пузырьков воздуха. При образовании пены происходит понижение смазывающих свойств масла, а также повышается коррозия металлических деталей гидроагрегатов и окисление самого масла, причем вследствие большой площади поверхности раздела между жидкостью и воздухом в пене значительно ускоряются окисление и прочие химические реакции.

Пенообразование и свойства пены зависят от сорта жидкости: минеральные масла дают стойкую пену, а касторое масло, обладающее такими же вязкостью и поверхностным натяжением, легко разрушает пену. Сжимаемость жидкостей или й~'= ()брало, (Г = (1'о — й~') = (го(1 — 1 ЛР), где ЛИ'г'о — относительное изменение объема; Лр = р, — р, — изменение давления, действующего на жидкость; здесь р, и р, — конечное и начальное давление; Ро и У вЂ” начальный объем жидкости при атмосферном давлении и объем при изменении давления на Лр; ЛР =: Г о — У вЂ” изменение объема жидкости при изменении давления на Лр. Величина, обратная 5, называется объемным модулем упругости жидкости при всестороннем сжатии: (5) вр  — ооа1 я Капельные жидкости являются упругими телами, подчиняющимися при некотором допущении закону сжатия Гука.

Упругая деформация (сжимаемость) жидкости — явление для гидроприводов и систем, как правило, отрицательное. В частности, ввиду необратимости энергии, расходуемой на сжатие жидкости (аккумулированная при сжатии жидкости энергия не может быть использована для совершения полезной работы, а теряется при расширении), понижается к. п. д.

гидро- привода. Кроме того, упругость жидкости ухудшает режим работы гидро- системы, причем если в медленнодействующих системах, а также в системах с малым трением и небольшой инерционной нагрузкой влияние упругости жидкости обычно незначительно, то в системах со значительной инерционной нагрузкой и высоким трением покоя (таких, например, как системы привода столов металлорежущих станков) упругость жидкости приводит к прерывистому движению и возможной потере устойчивости. Сжимаемость жидкости в гидросистемах управления создает во всех случаях в магистралях и гидромеханизмах эффект жидкостной пружины.

Жесткость гидромеханизма можно оценить (без учета деформации конструкции) коэффициентом относительного объемного сжатия й (коэффициентом сжимаемости), который при условии, что сжатие жидкости подчиняется закону Гука, характеризует относительное изменение объема жидкости, приходящееся на единицу изменения давления: 1 Мг вр 1о Модуль объемной упругости жидкости Е принят в технической документации в качестве критерия сжимаемости жидкости.

Значение этого показателя зависит от типа жидкости, а также от действующих давлений н температуры. Влияние температуры. С повышением давления коэффициент сжимаемости р жидкостей уменьшается (модуль упругости Е повышается), причем уменьшение его с возврастанием давления неравномерно. Для большинства минеральных жидкостей уменьшение его наиболее интенсивно происходит при сравнительно низких давлениях (меньше 1000 — 1200 кГ7еуиа, рис. 9, а), причем при небольших изменениях давления жидкости (до 600 — 700 кГ1сма) относительное изменение объема (объемная деформация жидкости) гаИ)уа в процессе сжатия можно принимать пропорциональным изменению давления Лр, т. е. оно приближенно подчиняется закону Гука а*и' Л'тт Лр= — Е= — —. на 1то В среднем при изменении давления от 1 до 1000 кГусжн коэффициент сжимаемости минеральных масел в изотермном режиме сжатия уменьшается на 30 — 40%, а синтетических жнд- о % костей — на 60 — 70% своего пер- н га с та'еГ,'сага й а в в сч я.

Щ ч ,й, уга 1 о еоо ваа уваа «77еиа о «аа ваа угаа маа гааа ег,еи ,аавееиие наааееиие еу В Рис. 9. Зависимость коэффициента сжимеемости р и модуля объемной упругости Е от давления: о — минеральное масло: б — синтетическая жидкость р гам еат тагил ф 7 в ф ьж Е воначального значения (при атмосферном давлении и нормальной температуре), При высоком давлении (больше 2500 кГ(ама) дальнейшее повышение давления не сопровождается заметным уменьшением объема жидкости, а следовательно, приращение работы сжатия жидкости с повышением давления уменьшается и может стать ничтожно малым.

Последнее наглядно подтверждается опытными кривыми сжимаемостн силиконовой жидкости, приведенными на рис. 9, б. В общем случае можно принять, что значение объемного модуля упругости Е (при с' = 20' С и атмосферном давлении) для минеральных масел, используемых в гидросистемах, находится в пределах !3 500 —:17 500 кГусма. Нижний предел приведенных значений модуля Е = 13 500 кГ(емн соответствует распространенному в авиационных гндроснстемах маслу ЛМГ-1О малой вязкости, верхний предел Е = 17 500 кГусжа — более вязким маслам (например, турбинному), применяемым в гидросистемах прочих машин (прессы и др.). В распространенном в гидросистемах диапазоне давлений (Π— 500 кГгема) значение Е в функции давления р практически подчиняется эмпирической закономерности Е=Ео+Ар где Е, — модуль упругости при-атмосферном давлении; А — параметр, зависящий от типа жидкости и ее температуры.

29 Значения параметра А и модуля Е, при разных температурах для двух при- меняемых в гядросистемах масел приведены в табл. 1. Таблица 1 Параметр А и модуль Ео л Е 20 в ас)сл' Масло 4О С 00'С 00 С 20' С 00 С 0ОС 2О С 40' С Турбинное Л (ГОСТ 8675 — 62) АМГ-10 (ГОСТ 6794 — 56) ! 2,00 12,75 12,00 12,75 12,00 12,00 11,90 10,60 1,95 1,67 1,81 1,49 1,66 1,50 !,ЗЗ 1,! 9 С учетом изменения модуля упругости, происходящего при повышении давления, среднее значение коэффициента сжимаемости р масла АМГ-10 для распространенного в гидросистемах диапазона давления от 0 до 200 кГ(смв и температуры 1 = 20' С р = 7 1О осмв(кГ.

где )7 и р — объем и давление жидкости. Адиабатный модуль объемной упругости жидкости Е, обычно определяется в практике акустическим методом, основанным на измерении скорости а распространения звуковой волны в данной жидкости плотностью р а = ~)/ — '. В соответствии с этим модуль определяется как произведение плотности жидкости на квадрат скорости звука в ней в заданных условиях (давление и температура): Е, = рао.

21 Для сравнения уместно указать, что модуль упругости стали Е = 2м х10' кГ)смв, т. е. более чем в 100 раз больше модуля упругости минеральной жидкости. Высокими показателями сжимаемости (низким модулем упругости) обладают синтетические и, в частности, этилполисилоксановые жидкости, коэффициент сжимаемости которых (см. рис. 9, б) приблизительно на 50% выше, чем коэффициент сжимаемости жидкостей минерального происхождения. Для синтетических жидкостей значение объемного модуля упругости находится в пределах (8 — 10) 10' кГ!смв.