Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Трение плунжера возникает в результате неравномерного распределения давления жидкости в радиальном кольцевом зазоре б, образованном плунжером и гильзой, вследл ствие чего возникает неуравновешенная радиальная сила, поджимающая плунжер к одной стенке гильзы. Зта неуравновешенность возникает вследствие нарушения параллельности образующих радиальной щели, л а также вследствие завалов и прочих производственных дефектов этих деталей. При правильной геометрической форме деталей плунжерной пары и параллельности их осей радиальные силы уравновешиваются.
Рассмотрим схему плунжерной пары, представляющую собой поясок золотникового плунжера длиной 1, помещенный во втулку (гильзу) с радиальным зазором (рис. 47). С левой стороны этого пояска находится полость высокого (пз) и с правой — полость низкого (рз) давления. Допускаем, что плунжер и втулка цилиндричны и плунжер размещен так, что его ось параллельна оси втулки, однако смещена относительно последней на величину е, в результате у, ) у„. При прийятом условии параллельности осей плунжера и втулки площади поперечного сечения как верхней, так и нижней части этих зазоров будут постоянными по всей длине ( плунжера.
Следовательно, градиент давления как для верхнего, так и для нижнего зазора можно приближенно принять постоянным, в соответствии с чем давление в верхнем и нижнем зазорах линейно будет понижаться от входного рг до выходного р„т. е. а и Ь будут прямыми линиями. Из приведенной эпюры сил давления следует, что радиальная сила давления жидкости в верхнем зазоре, стремящаяся сместить плунжер вниз, в этом случае равна, если пренебречь скоростным напором потока утечек, силе давления жидкости в нижнем зазоре, стремящейся сместить плунжер вверх, т. е. эти силы уравновешиваются.
В связи с этим следует отметить, что полное уравновешивание плунжера будет иметь место' лишь при концентричном (соосном) расположении его в гильзе, при эксцентричном его положении возникает боковая прижимающая сила, обусловленная разностью скоростных напоров.
Прн нарушении параллельности образующих щели, вызванной искажением цилиндричности поверхностей втулки и плунжера, перекосами осей или иными причинами, а также при наличии на этих поверхностях завалов и прочих производственных дефектов уравновешенность радиальных сил будет нарушена, и возникнут силы, стремящиеся сместить плунжер к той или иной стороне поверхности втулки. В результате при известных условиях могут возникнуть силы трения, значительно (в сотни раз) превышающие силы, действующие в золотнике при удовлетворительном изготовлении его деталей. лЫ»Рт»Р« Рл Рг Рг лЫ»Рз б/ Рис.
48. Схемы разгрузки золотника от действия неуравновешенных радиальных сил давления жидкости Силы трения плунжера могут повыситься также в результате деформаций корпуса силами давления жидкости. Это обусловлено тем, что деформация корпуса может происходить неравномерно, ввиду чего форма отверстия под плунжер может исказиться таким образом, что на одних участках зазор увеличится, а на других уменьшится, в результате плунжер золотника может оказаться защемленным.
Источником повышения трения являются твердые частицы загрязнений жидкости и смолисто-асфальтовые образования. Твердые частицы, попавшие в зазор, действуют на плунжер золотника в радиальном направлении, а также могут повредить (поцарапать) рабочие поверхности. Усилие, требующееся для страгивания плунжера, зависит также от физических свойств жидкости и связано с заращиванием (облитерацией) щели адсорбированными на поверхностях деталей молекулами, т. е. зависит от свойств граничного слоя жидкости. При полном заращивании щели произойдет «сращивание» поверхностей втулки и плунжера фиксированными слоями этих молекул.
В этом случае, чтобы сдвинуть (стронуть) плунжер с места, необходимо приложить усилие, способное разрушить прослойку из этих молекул, связывающую поверхности втулки и плунжера. Для снижения силы трения необходимо в первую очередь уменьшать неуравновешенные радиальные силы давления жидкости на плунжер. Наиболее простым способом снижения указанных сил является прорезание на поверхности плунжера или гильзы кольцевых прямоугольных канавок (рис. 48, а). Поскольку гидравлическое сопротивление канавки при соответствующем ее сечении ничтожно мало по сравнению с сопротивлением радиальной щели, в каждой из канавок будет действовать одинаковое для любой точки по окружности давление, причем р ) р, ) р, ) р,..., в результате 75 иа плунжер будет действовать неуравновешенное давление лишь на длине 1 пояса (перемычки) между канавками.
Очевидно, при бесконечно тонких поясках неуравновешенность полностью исчезнет при любых положениях плунжера. Для разгрузки золотника от действия неуравновешенных радиальных сил применяют также гидростатическое центрирование плунжера. Одна нз схем подобного центрирования представлена на рис. 48, б. В поясках плунжера выполняют несколько (4 — 6) противоположно расположенных радиальных отверстий (и', = 6 †: 8 мм), соединенных осевым каналом с полостью питания золотника. Эти отверстия перекрыты утопленными в них пробкамн а, в которых выполнены дроссельные отверстия малого сечения (3» =- 0,2-ь0,3 мм), через которые жидкость из полости питания подводится в камеры Ь, образованные утопленными пробками и втулкой золотника. Нетрудно видеть, что если в результате радиального смещения плунжера вверх зазор ма верхней стороне уменьшится, то на противоположной он на тот же размер увеличится (д, (6«), в результате чего давление р, в камере со стороны уменьшенного зазора вследствие действия дросселей йовысится, а давление р, в камере со стороны увеличенного зазора понизится (р, ) р«), а следовательно, появится неуравновешенная радиальная сила, стремящаяся сместить плунжер в положение, соосное с втулкой.
В том случае, когда эта сила преодолсвает силы, стремящиеся децентрировать плунжер, последний, сместившись в направлении к оси втулки, зависнет па масляной «подушке». Поскольку плунжер при этом потеряет контакт с поверхностью втулки, усилие, необходимое для смещения его с места и дальнейшего перемещения, снизится до значения, обусловленного жидкостным трением, которое в сотни раз меньше усилия, требующегося в плунжерных парах без этой разгрузки. Для надежного самоцентрирования плунжера в рассматриваемой схеме разгрузки необходимо, чтобы гидравлическое сопротивление дроссельного отверстия а превышало в несколько раз сопротивление радиальной щели прп соосном положении плунжера и втулки, в противном случае центрирующнй эффект давления жидкости в камерах Ь уменьшится до нуля.
К применению на практике может быть рекомендовано при распространенных днаметральных зазорах (!Π— 20 мкл«) пять дроссельных отверстий диаметром 0,2 — 0,3 жм. Прп меньших зазорах диаметры отверстий могут быть уменьшены до 0,15 ям. Для уменьшения сил трения применяют золотники, плунжеры или гильзы, которые совершают поступательные нли поворотные вибрационные (осциллирующие) колебания небольшой амплитуды (10 — 100 мкм) и высокой частоты (>50 гй). Эти колебания осуществляются с помощью различных механических и электротехнических средств. Опыт показывает, что усилие, необходимое для страгивания плунжера с места при осциллирующих движениях, особенно прн осевых, составляет небольшую часть (3 — 4%) усилий, которые необходимы для этого при отсутствии таких движений. Применение возвратно-поступательных колебаний особенно целесообразно в золотниках следящих систем, в которых плунжер совершает колебательные движения относительно своего среднего положения.
Амплитуда колебаний должна несколько превышать (на 10 — 50 хигм) перекрытие поясками плунжера окон питания. При колебаниях плунжера с такой амгиитудой все движущиеся силовые узлы гндросистемы будут подвержены частотным знакопеременным нагрузкам, вызываемым знакопеременными силами давления жидкости на поршень силового цилиндра, благодаря чему снижается трение во всех этих узлах.
Частота колебаний в этом случае должна быть такой, чтобы поршень силового цилиндра пе реагировал па импульсы, вызываемые частотными колебаниями подачи жидкости в цилиндр. Подобной частотой является частота выше 50 гц. 76 На плунжер золотников действуют также осевые силы, вызываемые гидродинамическим (реактивным) действием потока жидкости.
Указанные силы действуют в сторону закрытия окон золотника (стремятся вернуть плунжер в нейтральное положение). Опыт показывает, что эта сила является функцией двух переменных— перепада давления жидкости на плунжере золотника и открытия окна последнего, т. е, зависит от теряемой вследствие дросселироваиия в золотнике мощности. Практически можно считать, что в типовых четырехходовых золотниках на каждую 1 л. с. мощности, теряемой в золотнике вследствие дросселирования в расходной щели шириной х (см. рис. 40), приходится осевая сила, равная примерно 0,4 — 0,6 кГ. Из схемы плунжерной пары, представленной на рис. 49, а, следует, что поток жидкости из как еры А в камеру В через щель х расходного окна, ,|б (б >гб г> йу га И абл,жпгг Расхад ф Рис.
49. Расчетная схема действия гндродинамических (реактивных) сил па плунжер золотника (а) и график сил, действующих в золотнике, не имеющем средств разгрузки (б) образованную кромками плунжера и втулки, наклонен к оси плунжера под углом о>, расчетное значение которого при установившемся турбулентном режиме течения для плунжерной пары с нулевым зазором и острыми кромками окон может достигать значения га = 69'. Реактивну>о силу Я потока жидкости, действующую под углом к оси плунжера в направлении, обратном направлению скорости потока, можно приближенно определить нз выражения количества движения струи )с = ти„ (37) где т и и, — массовый расход жидкости, протекающей через щель окна, и средняя расчетная скорость потока на выходе из щели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
