Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 24
Текст из файла (страница 24)
О); С вЂ” коэффициент 'жесткости пружины; Ьо — размер перекрытия плунжером окна слива в закрытом положении клапана, т. е, размер, на который должен переместиться затвор отсвоей опоры до положения начала слива жидкости. Решив эти уравнения относительно И, получим Я (оп~ ~ 4С (Рн Рол) С ( о + )1 Р Перепад давления в начале открытия проходного сечения (в момент отрыва затвора от седла) клапана 4 (С (Ио + И) + Ро1 о = (о. — о.О = —;о- К переливным клапанам не предъявляется требование герметичности, поэтому сила, обеспечивающая герметичность, в закрытом положении клапана может быть принята равной нулю и соответственно Р, = О. В этом случае условие равновесия клапана С( + Ь) 4 (р ры) Очевидно, и в случае переливного клапана для получения возможно более пологой кривой р„= ) (9,„), т.
е. для уменьшения степени влияния рас- хода Я„жидкости на давление р„, следует уменьшать коэффициент жест- кости пружины С и увеличивать диаметр о( проходного отверстия клапана. Действие гидродинамической силы. После отрыва затвора от седла (Ь > О) появится в месте дросселирования жидкости гидродинамическая сила Ро„~о, стремящаяся закрыть клапан, т. е. действующая в том же направлении, что н усилие пружины. Эту силу можно рассматривать как дополнительную гидравлическую пружину с переменной жесткостью.
Гидродинамическая сила представляет собой реакцию потока жидкости на затвор клапана и может достигать значения, способного существенным образом изменить баланс действующих на него сил. В некоторых случаях усилие пружины составляет в этом балансе менее 50% общей силы, дей- ствующей на затвор. Осевая составляющая гидродинамической силы потока жидкости по за- кону изменения количества движения (см.
рис. 63, б) Р. о, = Юр (и, — по соз а)2), где 4 и р — объемный расход и плотность жидкости; и, и ио — средняя скорость жидкости перед затвором (в подводящем канале) и в проходной щели (в струе) клапана; а/2 — угол отклонения потока в щели клапана. Исследования показывают, что направление потока для распространенных в клапанах углов конусности затвора при вершине (<140л) практически совпадает с образующей конуса затвора. В соответствии с этим угол а/2 может быть принят равным половине угла при вершине конуса затвора. 96 Поскольку скорость и, (( и,, ею в большинстве случаев расчета можно ~реггдбречь. В результате получим упрощенное выражение Ргидр = (гэри а соз са!2.
Так как Р,„др увеличивается с повышением расхода, а следовательно, величивается с подъемом затвора клапана, в практике часто вводят по анаогии с понятием жесткости пружины С понятие гидродинамической жест- ости: Лргидр С ггаэ де ЛЬ вЂ” приращение подъема клапана, обусловленное увеличением расхода жидкости. Опыты показывают, что С„,.др так же, как и жесткость пружины С, измеястся в широком диапазоне расходов пропорционально открытию затвора и рактическн не зависит от перепада давления на затворе клапана. Суммируя гидродинамическую жесткость Дргидр Сгидр — а а гкесткостью пружины С = — ""' ла олучнм результирующую суммарную жесткость клапана Р„,др+ Р„р ргэ — гидр à — а а Опыт показывает, что гидродинамическая жесткость во многих случаях ревьпнает (в 2 раза и более) жесткость пружины, ввиду этого приращение .илия на клапане ЛР, обусловленное суммарной жесткостью С „значильно превышает приращение ЛР„„обусловленное жесткостью самой гужины: ЛР )) ЛРрш В соответствии с этим изменение силы давления жидкости на за~воре галана ЛР: ЛРгг др + ЛРар С учетом рассматриваемой гидродинамической силы уравнения, выражаюие равновесие затвора клапана с острыми кромками седла, примут прн мак,мальном расходе вид Р,а = ЛР,„);Ф = С (йа + Ь) + арпа соз — ч- й; Лр,г,„— — '" —— ' — ~С(йа+ 6) + Яриа соз ~ '+ эс) (эФ )эФ Влияние сил инерции.
На характеристику клапана в переходном режиме :ияет также его динамика, обусловленная ускорением подвижных частей. герцвонные усилия в клапане определяются ускорением и массой затвора. присоединенной массой пружины, значение которой обычно принимается виой г/а массы пружины. В некоторых случаях (в клапанах больших разров, а также при малом сечении н большой длине слнвных каналов) учнвается также масса жидкости над клапаном и в каналах. Для приближен~х расчетов присоединенную массу пружины и жидкости в этом случае 'ычио принимают равной 0,5 массы пружины.
97 4 т. м. зашта Ускорение затвора принимается из условия равноускореняого его движения У= —, 26 дав где Ь и Л1 — - высота и время подъема (открытия) затвора клапана; Опыт показывает, что заброс давления при открытии клапана может достигать 50вте,поминального давления. Способы стабилизации давления. Для стабилизации давления необходимо, чтобы после открытия затвора возникла добавочная сила, которая нагружала бы его в направлении действия 'давления жидкости (сжимала бы пружину). Для этой цели часто используют действие на затвор потока жидкости при изменении направления входящей струи. а) Рис.
68. Схемы элементов клапана с компенсацией сил, действующих иа затвор На рис. 68, а показана схема плунжерного клапана, в котором для этой цели выполнена промежуточная кольцевая камера Ь, расположенная после проходной золотниковой щели. В этой камере при работе клапана образуется промежуточное давление 0 (р' (р„, создающее дополнительное усилие на плунжерный затвор 2, противодействующее усилию пружины 1. Путем соответствующего выбора площади этой камеры можно добиться требуемого исправления. характеристики клапана. Для улучшения рассматриваемой характеристики применяют также клапаны с обратным конусом (рис. 68, б), в которых благодаря значительному отклонению потока жидкости можно получить гидродинамические силы, способные частично компенсировать растущее с подъемом клапана усилие пружины.
Помимо этого эффект компенсации здесь обусловлен также тем, что с подъемом затвора увеличивается эффективная его площадь, поскольку при подъеме бт ) б. Эффект компенсации может быть повышен при применении двойной конусности посадочного гнезда (рис. 68, в), благодаря которой в промежуточной камере а при открытом затворе создается некоторое давление 0 ( р' ( ( Р„, воздействующее на затвор в направлении действия давления жидкости (против направления действия усилия пружины). Опыт показывает, что в клапане этой схемы представляется возможным получить практически стабильную характеристику. Колебания (вибрации) 'клапанов. На затвор клапана, находящегося в потоке жидкости, постоянно действует пульсирующее давление насоса, являющееся периодической функцией времени с периодами, равными обороту ротора насоса.
Поскольку клапан представляет собой динамическую систему, связанную с упругой средой — жидкостью, в этой системе при определенных условиях могут возникнуть автоколебанин, которые способны 98 нарушить работу всей связанной с клапаном гидросистемы (вызвать пульсации давления и пр.), а также вызвать поломку пружины клапана.
При известных условиях клапан, в особенности клапан с конусными кромками седла (см. рис. 63, в), может вступить в переходных режимах в колебания (вибрации), которые в условиях резонанса вызовут значительные колебания давления во всей гкдросистеме. Так, например, при мгновенном увеличении расхода затвор клапана в силу действия сил инерции придет в движение (откроется) с некоторым запаздыванием, в результате давление перед клапаном резко возрастает, что выведет затвор за пределы требуемого равновесного положения, соответствующего новому расходу.
Это излишне большое открытие (перемещение) затвора вызовет резкое снижение давления перед ним, что, в свою очередь, приведет к излишне большому перемещению затвора в сторону закрытия. Кроме того, в клапане с конусным седлом колебания расхода и сопровождающие их колебания скорости потока жидкости в щели между затвором и седлом вызывают колебания давления в ней, которые вследствие нарушения равновесия сил, действующих на затвор, являются дополнительным фактором, возбуждающим колебания.
Очевидно, чем выше перепад давления в клапане и чем больше ширина кромки седла, т. е. чем больше разность 7) — б, где Р и г( — диаметр основания и вершины конусного седла (см. рис, 63, в), тем ббльшим будет рассматриваемый возбуждающий эффект. В результате указанного затвор клапана может вступить в автоколебания, происходящие обычно с высокой амплитудой и частотой. Источником, возбуждающим колебания клапанов, могут быть также прочие внешние и внутренние возмущения, основными из которых являются пульсации потока жидкости, подаваемого насосом (7!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
