Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 46
Текст из файла (страница 46)
В общем случае прямая волна, возникая у перекрытия сечения распределителя 2 (рис. 7.3), - распространяется по трубопроводу в сторону рабочего цилиндра 1 и аккумулятора 3, При t < L/a волна гашения отсутствует и \|/ = 0.К сечениям, расположенным на расстоянии / > at, ударная волна не успела дойти, и давление здесь равно первоначальному ро- В аккумуляторе и в сечении навходе в трубопровод всегда/? =Ро, поэтому в любое время t > L/a\|/(^ + 1/а) = ф ( ^ - 1 / а ) .(7.27)Подставив в формулу (7.27) величину t = L/a, найдем\|/(21/а) = ф(0).Функция волны гашения, возникающей при / == L/a в трубопроводе, численно равна функции ударной волны, возникающей при / == О и / = О, т. е.
в сеченииперекрытия трубопровода. Уравнение (7.27) справедливо для любого моментавремени и его можно представить в виде\|/(^ + //а) = ф [ ^ - 2 ( 1 - / ) / а - / / а ] .(7.28)Следовательно, волна гашения повторяет ударную волну в любом сечениитрубопровода, существовавшую там раньше на времяМ=2(1-1)/а.Например, при входе в трубопровод у аккумулятора / = Z и А^ = О, т. е. одновременно с приходом ударной волны появляется волна гашения, которая является ее отражением. В сечении перекрытия трубопровода волна гашенияпоявляется от начала удара через времяAt = 2L/a = T.236Глава7. Рабочая эюидкостъ и основные уравнения гидродинамикиФункция волны гашения имеет противоположный знак, поэтому эффектволны гашения будет противоположным эффекту ударной волны.
Например,при / = О и t= ILja/7=Ро+ра[ф(0)-\|/(21/а)].Согласно выражению (7.25),\|/(21/а) = ф(0)=0,а значит, р^р^. Следовательно, через время t= 2L/a давление в сечении перекрытия будет равно начальному. Однако на этом явление удара не прекращается. На основании зависимостей (7.25) и (7.28) давление и скорость у перекрытияв любой фазе удара можно выразить в видеUn-^= -^n-^n-b(7.29)где п - число перекрытий.При решении системы уравнений (7.29) имеем2ф„ра = {р^ - PQ) - ра(и^ - щ)\2ф„_1ра = -{р^ -PQ) - ра(и„ - щ).Подставляя в первое уравнение (п - I) вместо п и приравнивая правые частивыражений для 2ф„_1, находим(Рп -Ро) + (Рп-Ро) = рФп-\- ^ЛилиРп-Р0= РФп-1- Un) - (Рп-\-РоУР2-Р0= РФ\- Щ) - (Р\ - РоУ->Рз-Ро= 9^2- Щ) - {Pi - Ро)'Prt-P0= РФп-\Отсюда следует- к)- iPn^X-Ро)-Подставляя разности давлений, найденные из предыдущих уравнений, в последующие, окончательно получаемР\ -Ро = рФо-щУ'>Р2-Ро= р^[(щ - ^2) - К - ^i)];237Раздел IL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫРз-Ро = 9^[{Щ - Щ) - (Щ - Щ) + (Щ - ^i)];Таким образом, результирующее повышение или понижение давления в любой фазе удара определяется как алгебраическая сумма выражений:р-р^=ра^±(и^_^-и^).п=\При мгновенном перекрытии трубопровода надо полагать u^ = U2= ...
=u^ = Q,ТогдаГлава 8. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВГИДРОПРИВОДА8.1. НасосыВ приводах КШМ применяют насосы высокого давления - кривошипно-, ротационно- и эксцентриково-плунжерные, которые нагнетают жидкость до давленийсвыше 10 МПа, а также насосы среднего давления - лопастные, шестеренные, винтовые и центробежные, которые в основном используют для создания давлений до10 МПа (при более высоком давлении резко снижается их объемный КПД).Кривошипно-плунжерные насосы.
Эти насосы используют в индивидуальном и групповом приводах гидравлических прессов. Они работают с любойжидкостью: с водой, минеральным маслом и др.Кривошипно-плунжерный насос (рис. 8.1) состоит из насосной камеры 2с входящим в нее через сальник плунжером б и кривошипно-шатунного механизма. Камера с одной стороны имеет всасывающий клапан 7, а с другой - нагнетательный 3. Перед всасывающим клапаном 1 расположена труба, подводящая жидкость через фильтр 8 и воздушный клапан 7 в насосную камеру 2,а после нагнетательного клапана 3 - напорная труба 5, отводящая жидкость.Плунжеры располагают вертикально или горизонтально.
В насосе простого действия жидкость нагнетается при движении плунжера (поршня) только в одномнаправлении и всасывается при обратном. В насосе двойного действия жидкостьнагнетается при движении плунжера (поршня) в обоих направлениях. Насосдвойного действия, как правило, поршневой, всасывает и нагнетает обеими сторонами плунжера, благодаря чему его производительность увеличивается, а подача становится более равномерной за полный оборот кривошипного вала.238Глава8.
Типовые конструкции узлов гидропривода^"ГРис. 8.1. Схема кривошипно-плунжерного насосаПлунжерные насосы применяют во всех случаях, когда необходимо создатьвысокое давление при малой вязкости нагнетаемой жидкости, а поршневые для низких давлений. Последние требуют уплотнения поршня, так как жидкостьможет просачиваться через него из нагнетающей камеры во всасывающую.Действительный объем жидкости, подаваемой насосом, всегда меньше расчетного (теоретического). Отношение количества действительно поданной жидкости Q^к расчетному Q называют объемным КПД или коэффициентом подачи насоса:1обQ./Q-Разница между расчетной и действительной подачами жидкости насоса зависит от утечек в результате запаздывания открытия и закрытия всасывающегои нагнетательного клапанов, отсутствия плотной посадки клапана в седло, утечек через сальник и других причин.
Объемный КПД кривошипно-плунжерныхнасосов, применяемых в приводе гидравлических прессов, равен 0,92...0,94.Для его повышения на всасывающей магистрали насоса устанавливают воздушный колпак 7 (см. рис. 8.1) или создают некоторый напор, для чего используют насос низкого давления (например, центробежный).
Назначение воздушного колпака состоит в том, чтобы уменьшить длину всасывающеготрубопровода, а значит, уменьшить инерционные силы и потери на трение подлине трубопровода при всасывании. При этом всасывание жидкости происходит из воздушного колпака, в результате давление в нем становится ниже ат239РазделIL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫмосферного и жидкость из резервуара самотеком устремляется в него, чтобывосстановить прежний уровень.Воздушный колпак 4 устанавливают также и на напорной трубе 5, благодарячему устраняют опасность разрыва струи в напорной магистрали. При этомуменьшается геометрическая высота напора в результате увеличения потерь натрение в более длинной магистрали, появляется возможность увеличения частотывращения кривошипного вала в связи с уменьшением инерционного напора.Воздушные колпаки для наиболее эффективного их действия устанавливаютпо возможности ближе к плунжеру, кроме того, в колпаке необходимо поддерживать определенный объем воздуха.
Избыток воздуха удаляют через всасывающие трубы, которые имеют небольшие отверстия. Размеры этих отверстийсделаны с таким расчетом, чтобы воздух не засасывался большими порциямидля предотвращения гидравлических ударов.Воздушный колпак на напорной магистрали должен быть достаточно прочным ввиду возможных повышений давления при пуске насоса.
Находящийсяв напорном колпаке воздух частично растворяется в жидкости при высоких давлениях. Для поддержания постоянного объема воздуха в напорном колпаке недостаточно воздуха, засасываемого из всасывающего колпака, поэтому длякрупных насосов дополнительно устанавливают воздушные компрессоры.Для периодического отключения насосной камеры от всасывающей и нагнетающей магистралей применяют самодействующие клапаны. Их размеры и высоту подъема определяют по допустимым скоростям течения жидкости в клапане. Работа клапанов при определенных количествах ходов плунжера в минутусопровождается стуком. Частоту вращения кривошипного вала насоса, при которой возникает стук клапанов, называют критической.
Из-за рассогласованияоткрытия и закрытия клапанов при движении плунжера подача жидкости становится неустойчивой, возрастают утечки, возможен разрыв струи. Все это приводит к быстрому износу деталей клапанов.Согласно данным И.И. Куколевского, стук клапанов зависит от скорости ихпосадки в седло и возникает при скорости 50...60 мм/с. В связи с этим за критерий стука было принято произведение угловой скорости кривошипного вала насоса на максимальную высоту подъема клапана, равное критической скоростиего посадки в седло:(О/г,,, = 50...60,(8.1)ИЛИ^/z,,,^ 500...600,где п - частота вращения кривошипного вала.
Формула (8.1) является довольнопростой и в то же время обеспечивает необходимую точность расчетов.В зависимости от количества насосных камер и плунжеров насосы подразделяют на одно-, двух- и трехплунжерные. В многоплунжерных насосах плун240Глава8. Типовые конструкции узлов гидроприводажеры располагают параллельно, а кривошипы устанавливают под различнымиуглами, чтобы обеспечить наиболее равномерную подачу жидкости.
Наиболеераспространены трехплунжерные насосы с кривошипами, расположеннымипод углом 120° один относительно другого. Такая последовательность работыплунжеров обеспечивает наибольшую равномерность подачи жидкости в процессе полного оборота кривошипного вала. Для определения перемещенияплунжера насоса используют выражение5 =7?[(l-cosa) + 0,25>.(l-cos2a)],где 7? - радиус кривошипа; X = R/l - отношение радиуса кривошипа к длинешатуна. Скорость и ускорение плунжера вычисляют по формуламV = coi?(sina + 0,5A.sin2a);J = co^7?(cosa + ^cos2a).Средняя подача жидкости (производительность) плунжерного насоса^к30'где Z - число плунжеров; F^^ - плогцадь поперечного сечения плунжера.Мгновенная производительность плунжерных насосов определяется скоростями перемещения плунжеров.
Например, для трехплунжерного насосаQiMr = ^ п л ^ ^ ( 8 т а + 0,5Х8ш2а);е11мг=^плСоЛИп(а + 120°) + 0,5^8т2(а + 120°)];бшмг = ^пл«^[8т (а + 240°) + 0,5?isin 2(а + 240°)].На рис. 8.2 показано изменение подачи жидкости каждым плунжером трехплунжерного насоса за один оборот. На рисунке видно, что на участке поворотакривошипного вала от О до к/3 мгновенная подача жидкости суммируется из подач I и III плунжеров. Подачи жидкости будут также суммироваться на участкахот 2п/3 до 71 и от 4к/3 до 5к/3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
