Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Недо- Рис. 96.'Гидравлический ак- Рис. 97. Гидрогааовые аккумуляторы диафрагменного типа кумулятар поршневого типа статком первых является трение поршня в цилиндре, в результате которого создается гнстерезнс в работе аккумулятора. Потери давления на преодоление снл трения поршня достигают прн номинальном давлении 320 кГ!саге обычно 1,6 — 3 кГ(саге. Недостатком поршневых аккумуляторов является также возможность нарушения, в особенности в условиях низких температур, герметичности по месту посадки поршня в цилиндре.
Для того чтобы устранить возможность потерь газа прн разряженном поршневом аккумуляторе н неработающей гидросистеме, применяют клапан а самоотключення, который прн приходе поршня в крайнее положение, соответствующее разряженному аккумулятору, перекрывает выходное (расходное) отверстие, запнрая в цилиндре аккумулятора некоторое количество жидкости.
Этн недостатки в значительной степени устранены в аккумуляторах, в которых разделение сред осуществлено с помощью эластичной резиновой диафрагмы. Онн бывают баллонного (рнс. 97, а) н сферического (рнс. 97, б) типов. Так как в аккумуляторе с диафрагмой давление газа передается практнчески непосредственно на поверхность жидкости, последняя будет нахо-диться под тем же давлением, что н газ. Кроме того, поскольку сопротнвленне деформации диафрагм незначительно, этн аккумуляторы практически безынерцнонны.
Для предохранения -диафрагмы от выдавлнвання в отверстие выходного штуцера прн полной разрядке аккумулятора она снабжается утолщением (рнс. 97, б). В схеме, представленной на рнс. 97, а, для этой цели применен 133 клапан, который под действием диафрагмы при полной разрядке аккумулятора жидкостью перекрывает расходное отверстие, чем предотвращается повреждение диафрагмы. Аккумуляторы сферического (шарового) типа отличаются от цилиндрических и баллонных относительной компактностью и малой массой. Последнее обусловлено особенностями сферической формы (поверхность сосуда сферической формы меньше при том же объеме, чем поверхность сосуда иной формы), а также тем, что в стенках сосуда сферической формы, находящегося под давлением жидкости, создаются напряжения в 2 раза ниже, чем в стенках цилиндра того же диаметра. Вместимость аккумуляторов В расчетах газогидравлического аккумулятора основными вопросами являются определение конструктивной (полной) его вместимости ра и полезного объема )г„жидкости, под которым понимается объем жидкости, вытесняемый газом из аккумулятора в процессе полной его разрядки при а! Ю) Ф/ Рис.
98. Расчегиая схема газогяаравлического аккумулятора понижении давления газа в заданном диапазоне (интервале). Произведение полезного объема на среднее давление газа в этом диапазоне давлений определяет внешнюю работу (энергию) аккумулятора. Из рис. 98 следует для изотермного процесса ; г'а=)'т; Ра=Рг Р Р 'г'г (48) Рг ' Ра ' ~е где р, и 1гт — начальные давление и объем газа до заполнения (зарядки) аккумулятора жидкостью (рис.
98, а); Р а и Уа — конечные давление и объем газа в конце заполнения (зарядки) аккумулятора жидкостью (рис. 98, б). Объем $'г газа до заполнения аккумулятора жидкостью равен конструктивной вместимости 1г, аккумулятора (Уг = У,) (рис, 98, а), и полезный объем жидкости (г„равен изменению объема газа при зарядке (нли разрядке) аккумулятора: ага = )гг — 1'е Подставив в последнее выражение )ге, получим "='('-Р) ='('-У) Последнее выражение справедливо при условии полного вытеснения жидкости из аккумулятора при его разрядке.
134 В практике давление Р, принято называть начальным (предварительным) давлением зарядки аккумулятора газом (без жидкости) и обозначать Рн, давление Р, — максимальным рабочим давлением в конце зарядки его жидкостью и обозначать р,„. В соответствии с этим последнее выражение примет вид (50) или ап Рн Рн Рн Рт1п Рп х' (51) Выражения (50) и (51) показывают, что полезная вместимость г'„аккумулятора зависит при всех прочих равных условиях от отношения Р„!р „ и дла данного Р,„от начального давлениЯ Рн заРЯдки аккУмУлЯтоРа газом.
Диапазон изменения давления обычно выбирают в пределах Ртм (0 15. Р а Полнтропный процесс При зарядке аккумулятора (заполнении жидкостью) происходит сжатие газа, повышение его температуры и теплоотдача через стенку во внешнюю среду, а при разрядке — расширение газа и вследствие освобождения при этом энергии сжатого газа понижение его температуры и приток теплоты извне.
Эти процессы обычно происходят со скоростями, соответствующими политропному изменению состояния газа. Для этого изменения состояния (и ) 1) выражения (48) примут вид Рх Ртах Рх ( ) Рп(, ) 135 Практически разрядку аккумулятора не доводят до полного вытеснения жидкости, а сохраняют в нем некоторый запас У, жидкости (рис. 98, в), необходимый для обеспечения надежной работы автоматики включения насоса на подзарядку аккумулятора, после того как давление в результате расхода жидкости понизится до минимального рабочего значения р пт Конструктивный объем аккумулятора в этом случае используется не полностью— аккумулятор будет частично заполнен невырабатываемым объемом жидкости, снижающим полезную его вместимость.
Этот невырабатываемый объем (запас) должен быть, если не предъявлены иные требования, минимальным. В соответствии с этим 'должно быть соблюдено условие р,„) Рн; причем во всех случаях при выборе начального давления воздуха необходимо стремиться к наибольшему приближению его к минимальному рабочему давлению Р,„. Процесс сжатия газа от начального рн до минимального рабочего р,„ давления протекает по тем же законам, что и в рассмотренном случае: Р,=и.
(1 — — '" ). (49) С учетом указанного запаса (объема) полезный объем уменьшится при всех прочих равных условиях иа объем запаса 11, и будет У„= 1'„' — У,. Подставив в это выражение Ра из выражения (49), найдем полезный объем аккумулятора при условии, что р м ) рн и показатель политропы и = 1: конечное давление газа при разрядке от р „по изотерме, политропе и адна. бате.
Заштрихованная площадка выражает работу при адиабатном режиме разрядки. ЖИДКОСТНЫЕ ПРУЖИНЫ Капельная жидкость является упругим телом, подчиняющимся с некоторым приближением закону сжатия Гука (изменение объема жидкости прн ее сжатии пропорционально изменению давления), что позволяет использовать жидкости для построения мощных пружин и амортизаторов. Принципиальная схема жидкостной пружины приведена на рис.
100, а. Пружина состоит из цилиндра 3 и входящего в нее через уплотнительный узел штока 1 с поршнем 2, служащим направлением для последнего. Цилиндр 3 заполняется деаэрированной жидкостью под некоторым начальным давлением р„которое определяет усилие начального «сжатия» пружины, вьгчисляемое (без учета трения) по выражению Р = Рх1 на~ где 1' =-'— — площадь сечения штока 1 диаметром с(.
4 4.Ф, Рнс. !00. Схемы жидкостных пружин При утоплении штока 1 в цилиндр 3 давление жидкости в результате сжатия ее повысится, достигнув к концу хода штока рм определяемого степенью сжатия жидкости (изменением объема цилиндра 3), а также коэффициентом сжнмаемости последней. Для обеспечения жесткости конструкции и возможности получения одновременно с этим больших ходов применяются схемы, основанные на дифференциальном штоке (рнс. 100, б). Рабочей (неуравновешенной) площадью штока здесь служит разность площадей левого и правого его сечений: 4 Характеристики жидкостной пружины в основном зависят от коэффициента сжимаемости й (нли от объемного модуля упругости) жидкости.
На основании выражения (5) перепад' (изменение) давления в конце и начале сжатия 1 Мl 1 ДУ Лр = рн — р, = †. —; р, = р, + Лр = р, + — —, (53) 1 где ЛУ1У, — относительное изменение объема жидкости при изменении давления Лр; р, и р, — начальное давление жидкости (до сжатия пружины) и давле- ние в конце сжатия; р — средний для данного диапазона давления коэффициент сжимаемостн жидкости. 137 Таким образом, изменение объема жидкости при изменении давления на ЛР рг гз= ) ЛФ где У, н Р, — объем жидкости при начальном давлении (равен объему цилиндра 8) и объем ее при изменении давления на Лр.
В соответствии с этим усилие на штоке жидкостной пружины в конце ее сжатия в изотермном процессе (без учета трения) Рз=М=1(Рь+ р 'р ) ° 1 М' Из этого уравнения следует, что поскольку коэффициент р сжимаемости зависит от давления, уменьшаясь с увеличением последнего, жидкостная пружина обладает переменной жесткостью по ходу сжатия — по мере сжатия жесткость пружины увеличивается. Для пружины, схема которой представлена на рис. 100, а, уменьшение объема жидкости при сжатии может быть выражено (без учета деформации сосуда) Л1~ = 1'Ь, (54) где ) и й — площадь сечения и ход плунжера (скалки).
В соответствии с этим выражение (53) при изотермном сжатии пружины на размер Й с начальным давлением зарядки рг примет вид 1 (а Рх=рг+ б 1 а ход штока для данного изменения давления й =и(Ра Рз) 1 ' К преимуществам жидкостных пружин относится также простота обеспечения заданного усилия предварительной затяжки пружины. Последнее обычно осуществляется винтом 4 (рис. 100, а), хвостовик которого при ввинчивании сжимает жидкость до давления р,. Сечение )„хвостовика и его перемещение л„для повышения давления от нулевого до заданного начального давления Р, сжатия пружины могут быть определены из соотношения (54): 'г„й = И= РР3; 6~~к Рг = 1~3 ~ Работа сжатия жидкости Важным параметром, характеризующим состояние жидкости, находящейся под действием высокого давления, является работа ее сжатия, которая определяет потенциальную энергию сжатой жидкости. При принятом выше допущении, что жидкость подчиняется закону Гука и р, = О, энергетические возможности объема жидкости У„сжатой до давления р, в жестком сосуде (без учета расширения сосуда), могут быть выражены в изотермном процессе уравнением А Р~рб 1 Р~рй~ (55) где А — энергия (работа) сжатой жидкости; Р, — среднее в процессе сжатия давление жидкости (Р >Р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
