Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 34
Текст из файла (страница 34)
) Рг). При допущении, что сжатие жидкости подчиняется закону Гука, среднее давление может быть приближенно принято Ръ + Ръ 2 В соответствии с этим выражение (55) примет вид А= Р' Р' Мр. 2 На основании выражения (53) б)с = ~"1(Рз — Рд р с учетом чего получим А = — (Р, — Р,) )сф. Для нулевой предварительной затяжки пружины (Р, = — О) будем иметь рс Рср= 2 , '~Р=Рр и изменение объема [см. выражение (53)) й)с = к~РзР.
В соответствии с этим получим для условия р, = 0 приближенное выражение для расчета энергии сжатой жидкости (56) Принятос в последних выражениях условие Ра Р ср приближенно справедливо лишь для относительно небольших (до 600— 800 кГ(см') давлений, в пределах которых сжатие и давление жидкости связаны зависимостью, практически близкой к линейной (см. рис. 9, а). Из выражения (56) следует, что для получения максимальной работы прн заданном давлении Р, сжатия жидкости необходимо иметь при всех прочих равных условиях возможно большой начальный ее объем )Р, или при заданном начальном ее объеме максимальное давление р,.
В равной мере с этой точки зрения целесообразно подбирать жидкости, обладающие максимальным коэффициентом сжимаемости р (с минимальным. модулем упругости) и минимальной зависимостью его от различных факторов и, в частности, от давления и температуры, а также малым температурным коэффициентом расширения. Из существующих жидкостей этим условиям наиболее полно удовлетворяютсиликоновые (этилполисилоксановые) их марки, сжимаемость которых примерно на 40 — 50РА выше, чем сжимаемость жидкостей минерального происхождения (см. рис.
9, б). Для учета деформации под давлением жидкости стенок цилиндра расчеты должны вестись с заменой объемного модуля упругости жидкости Е приведенным модулем объемной упругости жидкости Е„в упругом трубопроводе: Е,» Е„р —— Р Ф 1+ Есс— Ессрр где (р и з — диаметр и толщина стенки трубопровода; Е, — модуль упругости материала стенок трубопровода (цилиндра).
Влияние на характеристику пружины режима ее сжатия и качества жидкости Выше рассмотрены вопросы сжатия жидкостной пружины по изотермному процессу, который характеризуется столь медленным изменением объема, что выделяемая при этом теплота рассеивается, в результате чего сжатие происходит при постоянной температуре жидкости. 139 Однако сжатие жидкости в рассматриваемом здесь случае ее применения обычно протекает со скоростями, при которых выделяющаяся теплота полностью не рассеивается, частично концентрируется в жидкости, повышая ее температуру и увеличивая объем, а также изменяя прочие ее характеристики. Ввиду этого давление жидкости при сжатии пружины с реальными скоростями может превышать давление при сжатии ее по изотермному режиму.
Учитывая это при уточненных расчетах быстродействующих жидкостных пружин, следует исходить не из изотермного, а из политропного процесса, прн котором развивающаяся при сжатии жидкости теплота частично расходуется на повышение ее температуры. Предельным с этой точки зрения является процесс сжатия, при котором вся теплота, соответствующая энергии сжатия жидкости, расходуется на повышение ее температуры. Расчеты показывают, что при сжатии по этому предельному процессу минеральной жидкости от нулевого давления до давления 3500 кГ(см' повышение температуры примерно равно 35' С. Поскольку повышение температуры .жидкости сопровождается понижением объемного модуля ее упругости, а также температурным расширением жидкости, характеристика пружины в конце ее сжатия в этом режиме может отличаться от расчетной в изотермном режиме.
Однако так как повышение температуры жидкости, происходящее при динамическом сжатии пружины, сопровождается понижением модуля упругости жидкости и одновременно увеличением ее объема, а следовательно, повышением начального давления зарядки пружины, влияние температуры на один из этих параметров частично комйенсируется противоположным влиянием на другой параметр, в результате разница в характеристиках при статическом и динамическом сжатии обычно небольшая. Демпфирование энергии В жидкостных пружинах, используемых в качестве амортизаторов, предусматривается демпфирование некоторой части энергии сжатия жидкости, для чего пружину снабжают демпфером в виде дросселя одно- или двустороннего действия.
Демпфирование энергии (дросселирование жидкости) происходит либо при прямом ходе (при сжатии пружины), либо при обратном ходе (при распрямлении пружины), либо одновременно как при прямом, так и при обратном ходах. Распространенными являются жидкостные пружины второго типа, в которых демпфирование энергии (торможение) происходит при распрямлении пружины. Это осуществляется в рассматриваемой нами схеме тем, что жидкость, заключенная в каМере, продавливается при распрямлении пружины через . малые отверстия в плавающем перекрывном клапане ! (рис. 101, а).
Этот клапан при сжатии пружины перемещается давлением вытесняемой жидкости влево и открывает проходные отверстия а в поршне 2, благодаря чему жидкость протекает при этом без сопротивления. При распрямлении же пружины (рис. 101, б) клапан под действием потока сжимаемой жидкости перемещается вправо и перекрывает проходные отверстия, в результате чего вытеснение жидкости из левой полости цилиндра в 'правую происходит лишь через дроссельные отверстия в клапане 1 малого сечения, при протекании через которые некоторая часть энергии сжатой жидкости преобразуется в теплоту. Ввиду сложности процесса демпфирования расчет производят, принимая ряд допущений и осредняя значения' искомых параметров.
Поделив работу (энергию) А, которую должна поглотить жидкость при проходе через дроссельные каналы (отверстия) демпфера, на ход пружины й, найдем среднее усилие Р на ее штоке, развиваемое перепадом давления, создаваемого сопротивлением этих каналов: А Р= —. э ' 140 Поскольку Р =-Резрз„ где 1 — площадь штока пружины; Лр»р — сопротивление дросселя, можем йаписать А гдра = —. М' Перепад давления Лр»р на дросселе и расход жидкости через дроссельное отверстие сечения гр связаны соотношением !см.
выражение (20)) ч 1 ар»р !с=Рги ~г — »Р2ч Р где !',! — средний расход жидкости; р — коэффициент расхода; р — плотность жидкости. 1 а и Рис. !О!. Схемы жидкостных пружин: и и б — о демпфером; в — импульсного гпдропрппода Задавшись временем Т распрямления пружины на длину )т, находим среднюю скорость о„движения ее поршня: И т' В соответствии с этим средний расход Я жидкости через дроссельное отверстие демпфера (клапана) п4~ где 0 и Н вЂ” диаметр цилиндра и штока амортизатора. 'Решая совместно приведенные уравнения, находим площадь сечения дроссельного отверстия (допускаем полную герметичность прочих мест соединения) Нпи-(вв в! ) Коэффициент расхода для диафрагменного дросселя (в виде отверстия в тонкой стенке при условии з «=. 2й, где з и д — толщина стенки и диаметр отверстия), может быть принят ц = 0,62.
Средний перепад давления при упрощенных расчетах В схемах с демпфированием на прямом ходе плавающий клапан располагается с противоположной стороны поршня. Импульсный гидропривод Упругие свойства жидкости используются для создания импульсного гидропривода, который применяется в машинах ударного действия (молотах и прочих установках), а также в качестве источника вибраций в испытательных установках. Подобный привод позволяет получить до 300 — 400 импульсов (ходов) в минуту, при небольших же ходах число импульсов (частота вибраций) может достигать 100 в секунду. Принцип действия этого привода (рис. 101, в) основан на использовании энергии мгновенного расширения предварительно сжатой жидкости, причем при освобождении этой энергии в короткое время (0,005 — 0,01 сек) можно получить большую мощность при относительно небольших давлениях и объемах сжимаемой жидкости (см.
выражение (56)1. Привод состоит из жидкостной пружины, представляющей собой заполненный жидкостью под некоторым начальным давлением р, сосуд (цилиндр) ( с входящей в него скалкой (штоком) 2, соединенной с поршнем 4 силового цилиндра 3.
Поршень 4 несет со стороны, противоположной скалке 2, шток б, к которому присоединяется внешняя нагрузка. Питание силового цилиндра 3 жидкостью осуществляется с помощью распределителя 5 с быстродействующим (электромагнитным или иным) приводом, при помощи которого рабочая (нижняя) полость цилиндра последовательно соединяется с источником питания (насосом) и с баком. При подаче жидкости в силовой цилиндр скалка 2 перемещается вверх, сжимая жидкость в сосуде 1 (давлеиие сжатия обычно 600 †10 кГ|смэ). При переключении распределителя 5 в положение слива жидкости из рабочей полости цилиндра 3 скалка 2 с присоединенной нагрузкой ударно перемещается под действием давления сжатой жидкости вниз. Распределитель 5 рассчитывается на освобождение энергии жидкости, сжатой в сосуде 1, в наиболее короткое время (0,005 †,006 сек), благодаря чему представляется возможным получить при небольших габаритах привода большую мгновенную мощность.
РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ГИДРОДВИГАТЕЛЕЙ В зависимости от способа, которым достигается изменение подачи жидкости, направляемой в гидродвигатель, различают два основных способа регулирования его скорости: дроссельный и объемный. При дроссельном регулировании изменение подачи, направляемой в гидродвигатель, осуществляется изменением гидравлического сопротивления линии, в которую он включен, н отводом (сливом) части подачи насоса в бак. При объемном регулировании изменение подачи жидкости, поступающей в гидродвигатель, достигается изменением рабочего объема или частоты вращения насоса., т. е. объемное регулирование предопределяет применение в гидросистеме регулируемого насоса или привода насоса с регулируемой частотой вращения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
