Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика, страница 7

е. попадание воды в масло практически предупредить невозможно. Влияние нерастворенного воздуха на работу гидроснстемы Ввиду того, что сжимаемость воздуха (газа) значительно (в тысячи раз) больше сжимаемости самих рабочих жидкостей (модуль упругости воздуха равен приблизительно величине абсолютного его давления), наличие в них воздушных пузырьков аначительно пония<ает модуль их упругости, вследствие чего жесткость гидравлического механизма понижается (повышается податливость рабочих органов гидродвигателя, характеризуемая вели- (21) чиной смещения выходного его звена, под действием внешней нагрузки уменыпается). При давлении 150 кГ!смо модуль упругости гидрогааовой смеси, содерноащей 1о4 газа (приведенного к атмосферному давлению), почти в 2 раза меньше модуля однородной жидкости.

Даже при практически неизбежном содержании воздуха, равном 0,1о4, приведенный модуль упругости масла АМГ-10 снижается при атмосферном давлении с ю14 000 до 1750 кГ(сзоо. Понижение модуля упругости не зависит от размеров пузырьков воздуха и будет тем больше, чем больше суммарный их объем. При наличии в жидкости нерастворенного воздуха нарушается плавность движения приводимых узлов, понижается производительность насосов, а также сокращается вследствие гидравлических ударов срок их службы (см. стр. 44).

Нерастворенный воздух приводит также к запаздыванию действия гидравлической системы и в особенности системы следящего типа (см. стр. 455) и к потере ею устойчивости против автоколебаний. Запаздывание обусловлено тем, что емкость гидравлической системы при повышении давления увеличивается на объем сжатия рабочей жидкости. ,Следовательно, чтооы давление в рабочей полости гидравлического двигателя (силового цилиндра и пр.) повысилось в начале движения до величины, способной преодолеть приложенную нагрузку, в систему необходимо подать некоторое количество жидкости, которое компенсировало бы изменение объема при сжатии пузырьков воздуха до рабочего давления. Объемный модуль Е' упругости жидкости, содержащей нерастворенный воадух (приведенный модуль), может быть определен по выражению (при предположении, что воздушные пузырьки при сжатии не растворяются) Ро уГ Ро + Е' (20) ГУ .Ро Е оу,Ро +Ь-, — + Я— ~а Р Р' где Š— объемный модуль упругости чистой жидкости (не содержащей нерастворенного воздуха); 'г' — объем жидкости в ноидкостно-воздушной смеси при заданном давлении р; 'г', — объем воздуха в смеси с жидкостью при атмосферном давлении р,.

Поскольку объем окидкости в смеси югири давлении р молоко принять без значительной погрешности равным объему при атмосферном давлении, можем написать уг — +1 Ро Е оа Ро я т. М, Вааота 33 а,75 е/е ео Е'«ГIснт гаапо О5 гапап о,г5 го го уо гоо гоо яа юоо«а« ° 5) О гп Ип Н7 гпаму аг Рис. 14. Характеристики упругости маслиис-воздушной смеси воздушной смеси для случая Е = 20 000 кГ/смт. Так как влияние сжимаемости нерастворенных пузырьков воздуха и деформации стенок сосудов трудно учесть, обычно стремятся к возможному уменьшению этих параметров, а расчеты ведутся из условия среднего значения коэффициента сжимаемости ~ = — = 70 10 ' си'(кГ (см.

стр. 37). 1 Учитывая рассмотренные зависимости, необходнмо принимать меры по дегазации жидкости так, чтобы отношение объема нерастворенного воздуха У, к суммарному объему жидкости и воздуха К = У, + У не превышало — е (0,001, В гидросистемах с механическим разделением жидкостной и газовой сред необходимо перед заправкой системы удалить иа рабочей жидкости растворенный воздух. Следует также сохранять требуемый уровень жидкости в баке, так как понижение его вызовет интенсивную циркуляцию; кроме того, происходящие при этом аавихрения и обусловленные вми местные понижения давления будут способствовать дополнитель- 34 При этом допускаем, что сжатие пузырьков воздуха происходит по изотермному циклу (процессу).

При быстродействующем процессе в расчетах следует принимать адиабатный цикл (см. стр. 60). На рнс. 14, а приведены кривые, характеризующие отношение Š—, в зависимости от давления и соотношения — для масла с объгр 1« емным модулем упругости Е = 14 000 кГ7сг«т. Из приведенного графика следует, что при давлениях смеси масла с воадухом ) 100 кГ/смт наличие воздуха в масле не оказывает значительного влияния на модуль упругости, тогда как при ( 100 кГгсмт модуль упругости смее/е си будет в значительной степени загаа висеть от количества воздуха. На рис. 14, б покаааны харак- теристики сжимаемости жидкостно- сну СЖИМАЕМОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ Капельные жидкости являются упругим телом, подчиняющимся с некоторым приближением (для давлений до 500 — 800 кГ/см') закону Гука.

Упругая деформация (сжимаемость) жидкости для гидравлических систем является отрицательным фактором, так как ввиду практической необратимости энергии, расходуемой на сжатие жидкости, общий к. п. д. приводов понижается. Сжимаемость жидкости понижает жесткость гидравлической системы и приводит к прерывистому двихсению ее выхода, а также 35 ному выделению воздуха из раствора и попаданию воздуха в жидкость извне. При понижении в баке уровня жидкости в местах подключения всасывающего трубопровода может образоваться воронка, через которую в систему будет попадать воздух. Следует также избегать контакта покоящейся жидкости с воздухом или газом, находящимся под избыточным давлением.

Такой контакт происходит при наддуве жидкостных баков воздухом или газом, применяемом в гидросистемах высотных самолетов, а такясе при использовании избыточного — — — В систеиу давления в баке как основного или вспомогательного средства для ведения поршней насосов. Для устранения Всист контакта применяют — — наст баки, в которых жидкость и воздух были бы разделены специ- Рвс. 15. Схемы баков сразделвтельиым воршвем альными устройствами — резиновыми мембранами или поршнями.

Для создания подпора применяют цилиндрические баки с пружинным аагружением поршня (рис. 15) или с дифференциальным поршнем. Подобные баки с механическим разделением жидкостной и газовой среды и газовым или пружинным подпором жидкости применяются также в гидросистемах, работающих в условиях невесомости. Последнее обусловлено тем, что жидкость, находащаяся в условиях невесомости, теряет способность образовывать свооодиую поверхность раздела с газовой средой обычной формы. В результате газ и жидкость смешиваются, образуя двухфазную среду, причем иногда газ сосредоточивается в центре бака, жидкость же обволакивает внутреннюю его поверхность. может вызвать нарушение ее устойчивости против автоколебаннй и в частности ухудшает динамические характеристики гидравлических следящих систем (сервомеханнзмов).

Вследствие сжатия жидкости во вредном пространстве насосов высокого давления и в особенности насосов переменной производительности пониксается их объемный к. п. д. (см. стр. 248). Сжимаемость жидкости в гидравлических системах управления создает во всех случаях в магистралях и механизмах эффект гидравлической пружины. Это явление усугубляется при использовании жидкостей с низким модулем объемной упругости и болыпнми объемами полостей, заполненными жидкостью под давлением. Жесткость (сжимаемость) жидкости оценивается коэффициентом относительного объемного сжатия (коэффициентом сжимаемости) р, который характеризует изменение единицы объема жидкости, приходящееся на единицу изменения давления: ЛИ' Й, з лту (22) лр лр'гу, ~ или ЛИ'=~ЛрИ',; И'з=(И', — ЛИ')=И~,(1 - ()Лр), (23) ЛИ' — — относительное изменение объема; И'~ Лр = рз — р, — изменение (приращение) давления, действующего на жидкость„ ЛИг = И"~ — И', — изменение объема жидкости при изменении давления на Лр; И', и И~з — начальный объем я<идкости при атмосферном давлении и объем при изменении давления на Лр.

Величина, обратная р, называется объемным модулем упругости жидкости при всестороннем сксатни: 1 Е— Модуль объемной упругости жидкости Е изменяется в зависимости от типа жидкости, действующего давления н температуры. Объемный модуль упругости Е при 20' С и атмосферном давлении для минеральных масел, используемых в гидросистемах, составляет 13 500 — 17 500 кГ/сэр, что соответствует значениям коэффициента сзкимаемости р от 74 ° 10' до 57 10' гм'/кГ. Нижний предел приведенных значений модуля (Е = 13 500 кГ/см') соответствует широко применяемому в авиационных гидросистемах легкому (малой вязкости) маслу ЛМГ-10, а верхний предел (Е =- 17 500 кГ/см') — более тяжелым (вязким) маслам типа турбинного, применяемым в гидросистемах прочих машин.

36 С учетом изменения модуля упругости при повышении давления среднее значение коэффициента сжимаемости р авиационного масла АМГ-10 при давлении от 0 до 200 кГ!смз и 20" С можно принимать равным р= 7 10 ' ск'(кГ. В соответствии с этим упрощенные выражения сжимаемости для этого масла примут вид (24) Для более тяжелых масел среднее значение коэффициента для этих условий можно принимать равным р = 6 10 ' сэ>>7кГ.

Высокими показателями сжнмаемости обладают синтетические п э частности этилполисилоксаповые ясидкости, сжнмаемость которых приблизительно на 40 — 50',а выше, чем минеральных масел. Для синтетических жидкостой объемный модуль упругости при 20' С и атмосферном давлении составляет 8 ° 10' — 10 10з кГ~скз. Для воды и распространенных рабочих жидкостей на водной основе (водно-гликолевых и пр.) среднее значение модуля упругости при относительно небольших давлениях (до 200 кГ/смз) можно принять равным Е ж 21 000 кГ~см'. Наиболее высоким модулем упругости из жидкостей органического происхождения обладает глицерин: Е = 40 000 кГ(сз>з. Из распространенных жидкостей наиболее высоким модулем упругости п соответственно наиболее низким коэффициентом сжпмземостп (> обладает ртуть; средние значения этих параметров для ртути следующие: Е=ЗЗ 10' кГ(с>вз; р= 31,3 10 ' сэ>>7кГ.

В связи с высоким значением объемного модуля упругости жидкостей в технических расчетах сжимаемостью можно пренебречь, считая жидкость несжимаемой. Однако во многих случаях сжимаемость жидкости служит базой, на которой основана работа ряда устройств. В частности, это свойство жидкости используется для создания жидкостных пружин и амортизаторов (см. стр.