Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 44
Текст из файла (страница 44)
давления потока на заслонку (кривая Ь), видно, что последняя в зоне разрежения будет находиться под давлением ниже давления в затопленной среде (кривая а), в которую истекает жидкость из сопла, что может привести к изменению знака усилия реакции потока жидкости на заслонку, которое при этом будет действовать в направлении уменьшения зазора между срезом сопла 4 и заслонкой.
При широком срезе сопла нарушается также вследствие влияния изменения вязкости стабильность истечения жидкости. 5 для уменьшения воздействия давления жидко- Рис, 127. действиепотока сти на поверхность заслонки, а также для ста- жидкости на заслонку билизации этого воздействия при перемещениях заслонки (ири изменении у) следует уменьшать ширину з = " ' среза 2 сопла. Это же требование диктуется стремлением уменьшить влияние вязкости жидкости на характеристику системы. При узких кромках к соплу можно применить законы течения жидкости через отверстие в тонкой сн ~с стенке.
Практически ширина з = " ' кромки среза сопла должна 2 быть меньше минимального зазора у между срезом сопла и заслонкой з ( 175 п„м. С другой стороны, максимальный зазор у,„должен быть меньше т(,/5, где с(, — диаметр отверстия и с(„— наружный диаметр сопла. Практически диаметр внешней окружности обреза сопла равен е(„= Г1,2 —:1,5) е(„ диаметр заслонки равен (3 — 4) с,. Для управления силовым цилиндром двустороннего действия применяют схему с двумя соплами (см. рис.
125, б), при которой достигается значительная разгрузка заслонки от статически неуравновешенных сил скоростного напора струй жидкости. В этом случае неуравновешенные усилия на заслонке будут возникать лишь при перепаде давлений в соплах, обусловленном перемещением заслонки. Данное устройство (гидравлический мостик) состоит из двух гидравлических потенциометров с четырьмя гидравлическими сопротивлениями, два из которых постоянные и два — переменные.
Гидравлическая проводимость обоих регулируемых дросселей сопло — заслонка изменяется одновременно при смещении заслонки от своего нейтрального положения: при смещении заслонки влево гидравлическая проводимость левой щели дросселя уменьшается и давление р, в междроссельной камере увеличивается; одновременно проводимость правой щели дросселя увеличивается, а давление р, уменьшается. Таким образом, создается перепад давления Л)т = рт — р,, тем ббльший, чем больше смещение заслонки от своего нейтрального поло>кения.
В соответствии с этим представляется возможным обеспечить перемещение поршня силового цилиндра, управляемого этим устройством, практически прямо пропорциональное смещению заслонки. Двухкаскадные усилители Для повышения чувствительности усилителя н обеспечения одновременно увеличения мощности выходного сигнала применяют двухкаскадные устройства, первой ступенью усиления которых является обычно усилитель типа сопло †заслон и второй — золотник. Принципиальная схема такого устройства показана на рнс. 128. Яеисдроссельная камера а этой схемы соеди- Рис. 128. Лвуккаскаднмй усилитель типа сопле — заслонка вена с правой полостью основного распределительного золотника, плунжер 2 которого находится в равновесии под действием усилия пружины 4 и давления жидкости в этой камере.
Жидкость постоянно подводится в штоковую полость Ь силового цилиндра, поршень которого при одновременной подаче жидкости в противоположную полость перемещается вследствие разности площадей поршня влево, и при соединении этой полости с баком — в правую сторону. На рис. 128 усилитель показан в нейтральном положении, в котором правая полость цилиндра 3 перекрыта. При смещении заслонки 1 равновесие повышения чувствительности давление в камере а обычно понижается с помощью клапана 4 до 2 — 3 кГ(слез или же путем питания этой камеры от отдельного источника и, в частности, от сливной магистрали.
Разновидностью последней схемы является схема, представленная на рис. 129, б (см. также рис. 123), и? в которой дроссельная заслонка, рис. !зз следящие системы с диухстувеи. выполненная в виде конусной иглы, яатыми распределителями типа сеяло — заустановлена на входе в камеру и сломка и обрзтиой связью по давлению Диаметр запорной части иглы обычно не превышает долей миллиметра. В последней .схеме представляется возможным практически устранить действие на заслонку (иглу) неуравновешенных сил давления жидкости, благодаря чему для перемещения ее при отсутствии сальников требуются ничтожно малые усилия — порядка нескольких граммов.
Минимальный диаметр отверстия сопла первого каскада усиления часто доводится до О,1 — 0,15 мм. При этом зазор между соплом и заслонкой в рабочем положении обычно не превышает 0,025 мле. Диаметр с(з, отверстия нерегулируемого дросселя обычно в 2 раза больше диаметра Н, отверстия сопла. снл, действующих на плунжер 2 золотника, нарушится, и он, смещаясь в соответствующую сторону, соединит правую полость силового цилиндра 3 либо с полостью питания (давление р„), либо с баком.
Благодаря тому, что усилие, создаваемое давлением жидкости на плунжер 2 золотника, уравновешивается пружиной 4, перемещение распределительного золотника будет пропорционально перемещению заслонки (регулируемого дросселя), в результате чего достигается приближенная пропорциональность расхода жидкости через золотник н перемещения заслонки. Следовательно, в данном случае имеет место обратная связь по давлению.
охая Схема применения этого распределнтелыиго устройства в следящей системе приведена на рис. 129, а. Плунжер золотника 2 в этой схеме находится в равновесии под действием усилия пружины 1 и давления жидкости в камере а, которая соединена с линней питания через дроссель 3 и со сливом — через сверление Ь в штоке плунжера. Сопротивление последнего канала, а следовательно, Ви'и и давление в камере а можно изменять смещением заслонки б; при этом вследствие нарушения равнове- ? Г сия сил натяжения пружины и давле- а" Ф ния жидкости плунжер золотника будет следовать за заслонкой. Для Силовое воздействие струи на заслонку При расчетах рассматриваемых усилителей сястем часто представляет интерес воздействие на заслонку струи жидкости, значение которого в ряде случаев может оказаться соизмеримым с усилием, развиваемым элементом, управляющим перемещением заслонки.
В частности, это воздействие может нарушить баланс сил, действующих на якорь управляющего электромеханического преобразователя 1?7 а следовательно, может нарушить управление следящим гидроприводом. Гидравлическая реакция струи, вытекающей из сопла, может также вызвать появление в электрогидравлическом усилителе отрицательной обратной связи. Силовое воздействие струи на заслонку зависит от режима истечения жидкости из сопла и особенностей конструкции пары сопло †заслон.
При малых открытиях сопла (у ( 4 ~, которые соответствуют рабо- вз Х чим условиям, имеет место безотрывный режим течения, который характеризуется тем, что поток заполняет весь зазор (рис. 130) и жидкость течет между плоскостью среза сопла и заслонкой, как в плоском капиллярном зазоре. При повороте потока в этот зазор и обтекании прямого угла с неза- Рис.
1ЗО. Схемы действия потока жидкости на заслонку кругленными кромками возникает местный отрыв потока и область завихрения й, однако далее поток расширяется и приобретает толщину, равную расстоянию у между срезом сопла и заслонкой. При увеличении открытия (у) — ') сопла 1рис. !30, в) безотрывной 4 у режим переходит в отрывной, характеризующийся тем, что в струе после прохождения обреза сопла устанавливается давление, равное давлению окружающей среды.
Жидкость в этом случае не соприкасается с плоскостью обреза сопла, а, ударяясь о заслонку, растекается по ней в радиальных направлениях, ввиду чего дальнейшее увеличение зазора у на расход практически не влияет — расход в этом случае определяется сечением выходного отверстия сопла. Опыт показывает,.
что заслонка эффективно дросселирует при условии и( з э и, ввиду чего максимальный ход заслонки обычно ограничивают значением При безотрывном течении жидкости (у (0,25с1,) усилие на заслонке создается гидродинамической силой, обусловленной изменением количества движения Р,=РЯи, и силой Р статического давления жидкости на площадь заслонки, равную площади наружного сечения среза сопла. 178 Пренебрегая падением давления в области л, а также завихрением потока и давлением в сливной камере, получим усилие статического давления жидкости на заслонку яе(с л (с(н — е(,) я где с(н и е(, — наружный и внутренний диаметр сопла; р, — давление перед соплом (в междроссельной камере); р, — среднее давление в зазоре между срезом сопла и заслонкой.
Допуская, что давление в торцовом зазоре между соплом и заслонкой на Нс с'и радиусе от — ' до —" (рис. 130, б) изменяется по линейному закону, имеем Рс Рс При этом условии усилие статического давления на заслонку — ~ Р (~н + ~с) Расход жидкости Расход жидкости через дроссель регулируемого сопротивления определится в основном сопротивлением торцовой щели между срезом сопла и заслонкой. Расход Яа жидкости через отверстие дросселя постоянного сопротивления диаметром е(а .определяют по выражению (20). Полагая, что расход жидкости к управляемому исполнительному цилиндру равен нулю, и допуская, что при малых, смещениях у заслонки площадь 1 сечения торцового зазора между срезом сопла и заслонкой равна площади боковой поверхности цилиндра высотой у и диаметром, равным внутреннему диаметру е)Ф б, среза сопла, т.
е. принимая 1 = и д,у, можем приближенно записать выражение для расхода ге= — ~ ие и через этот зазор: Рис. 13!. Зависимость коэффипиента расхода дросселя типа сопло — заслонка от Ке ()а„= р,п е(,у ~/ 2 ~' Р", (62) где р, — коэффициент расхода регулируемого дросселя сопло — заслонка (щели, образованной срезом сопла и заслонкой), который является функцией Ке; вид функции для усилителей распространенных размеров показан на рис. 131; р, — давление за заслонкой (в среде, в которую происходит истечение жидкости). Из приведенной на рис.
131 кривой следует, что в области линейного закона (Ке ) 400) можно полагать р, = сопз( = 0,62. Преобразовав уравнение (62) с учетом площади отверстия сопла ~2 4 179 Помимо этих сил на заслонку действуют гидродинамические силы, однако расчеты показывают, что при распространенном значении у (0,25е(, гидро- динамическая сила мала по сравнению с силой гидростатического давления, ввиду чего практические расчеты в большинстве случаев ведут с учетом лишь статического давления. получим Рдр Рдр где р' = 4)4,— '.— — коэффициент расхода сопла — заслонки, отнесенный 'с1др Ндр к постоянной плошади отверстия сопла. Поскольку коэффициент расхода р, через зазор сопла — заслонки при безотрывном течении (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
