Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (1067398), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Допуская, что модуль объемной упругости жидкости яв- ляется для действующих давлений постоянной величиной, можно считать, что вал гидромотора соединен с пружиной постоянной жесткости. Угловая упругость эквивалентной пружины равна для этого случая С, = —, = — рад/(слг кГ), би яга1/ 44 Чг где а, и дг — удельный рабочий объем гидромотора в сжг/рад. При этом'допускаем, что замкнутые объемы жидкости в противоположных полостях гидродвигателя (слива и нагнетания) равны между собой. 192 Применительно к силовому цилиндру это условие будет соблюдено для срс шего положения поршня с двусторонним штоком (см.
рис. 26, б). О рассматривае>юй точки зрения особенно нежелательно наличие в жидкости воздуха. Присутствие в пилипдре гидроусилитсля перастворенпого воздуха приводит вследствие сжатия к аккумулированию кинетической энергии при колебаниях, штока (выхода) с последующим возратом ее на движение. Очевидно, что в медленно действующих следящих системах влияние на режим работы упругости жидкости <>бычно пренебрежимо мало. Однако в случае инерционных нагрузок со значительным трением покоя (напримср, в случае привода стола строгального станка) влияние упругости может привести к прерывистому движению выхода привода.
Это обусловлено тем, что через золотник должно пройти некоторое количество жидкости, прежде чем в полостях гидродвигателя будет создан перепад давлений, достаточный для преодоления сил трения покоя и инерции. После этого для движения выхода с нагрузкой требуются из-за снижения трения меньшие силы, в результате произойдет заброс скорости движения. После остановки, которая произойдет практически при выравненных давлениях в полости двигателя, возникает трение покоя, после чего цикл повторится. Очевидно, что рассмотренный эффект пружинения усугубляется при применении жидкости с низким модулем упругости и при больших объемах рабочих полостей гидродвигателя.
По этой причине часто (в частности, в тяжелых станках, в управлении рулями самолетов и пр.) приходится отказываться от применения силовых цилиндров, заменяя их гидромоторами, объем полостей которых намного меньше объема первых. Для гидромоторов важным, с точки зрения рассматриваемого эффекта, является объем вредного пространства мотора, под которым понимается разность максимального объема его камер (с соединительными каналами) У и рабочего объема д. Этот параметр характеризуется коэффициентом где >) и У вЂ” д — рабочий объем и объем вредного пространства гидро- мотора.
Лучшие с этой точки зрения аксиально-поршневые гидромоторы даже при условии, что соединительные каналы выполнены возможно короткими и малого сечения, имеют /г, =- 4, для серийных же машин А, = б —:10. Влияние люфтов. Источником возникновения колебаний могут быть также люфты в звеньях, включаемых в обратную связь (люфты в цепочке сочленений от ручки управления до распределительного золотника), которые усилива>от колебания, вызванные упругостью рычажной системы и тяг, пои приложении к пим нагрузки или являются источником возникновения колебаний.
В частности, при наличии люфтов может произойти потеря устойчивости вследствие осевой неуравновешенности золотника, вызываемой гидро- динамическим действием потока жидкости. Очевидно, если на входном контуре системы имеется люфт, то плунжер золотника под действием колебл>ощейся гидродинамической силы будет смещаться в пределах этого люфта, что может прн высокой чувствительности золотника вызвать реверсы потока жидкости и колебания системы. Способы повышения устойчивости. Наиболее простым способом повышения устойчивости гидроусилителя является увеличение перекрытия золотника (увеличение зоны нечувствительности) и уменьшение усиления системы по скорости.
Однако подобный способ ухудшает быстродействие и точность гидроусилителя. Из изложенного выше следует, что повышение чувствительности и точности системы достигается применением золотника с минимальным перекрытием, который к тому же должен обеспечивать при малом ходе достаточно большие проходные сечения для жидкости, тогда как 193 ъ т. м. Баы>та для повышения устойчивости системы против колебаний перекрытие следует увеличивать, а проходные сечения уменьшать. Чрезмерное увеличение перекрытия может вызвать вследствие чрезмерного увеличения зоны нечувствительности обратный эффект — понижение устойчивости. Фактором, стабилизирующим систему, является ее негерметичность, поэтому для повышения устойчивости часто вводят искусственные утечки, которые рассеивают при колебаниях часть энергии системы.
Демпфирующие свойства утечек обусловлены потерей энергии, а также тем, что при наличии их увеличивается зона нечувствительности. Искусственную утечку жидкости в цилиндре обычно создают шунтированием через сопротивление (дроссель) полостей цилиндра, для чего в его поршне обычно выполняется отверстие диаметром 0,5 — 2 мм (рис. !43, а). Стабилизирующее действие оказывают также сопротивление трубопроводов и местные потери. Для этого на входе или выходе жидкости из силового цилиндра или одновременно на входе и выходе устанавливают дроссели и и и (рис.
143, б) Рис. 143. Схемы размещения яемвферов Демпфирование энергии ко- лебаний. Наиболее радикальным способом гашения колебаний является применение демпферов гидравлического сопротивления, с помощью которых энергия колебаний рассеивается в виде теплоты. Демпфер устанавливается в колебательной системе между любыми двумя перемещающимися одна относительно другой точками (обычно между перемещающейся частью распределительного устройства и его корпусом). В системах с золотниковым распределителем демпфер обычно связывается с плунжером, а втулка демпфера — с корпусом распределителя.
Демпфер представляет собой цилиндр, поршенек 3 которого (рис. 144, а) связан с плунжером! золотника. В поршне находится дроссель 2. При перемещениях поршенька 3 жидкость вытесняется им через это отверстие из одной полости цилиндра в другую. Для устранения перетекания жидкости через радиальную щель между поршеньком и цилиндром применено уплотнительное металлическое кольцо 4. При отсутствии этого кольца некоторая часть жидкости протекала бы при работе демпфера через радиальную щель, поскольку же количество перетекшей жидкости зависит от переменных размеров щели и вязкости (температуры) жидкости, изменение этих факторов нарушало бы стабильность работы демпфера.
Сечение дросселя 2 в поршеньке 3 демпфера выбирается таким, чтобы демпфирование, с одной стороны, не увеличивало усилий, необходимых для перемещений золотника при управлении, а с другой стороны, чтобы при скоростных колебательных его перемещениях создавалось демпфирование, способное погасить силу, возбуждающую колебания. Так, при диаметре поршня демпфера 30 — 40 мм и масле АМГ-10 диаметр дросселя 2 обычно составляет 0,6 — 0,8 мм. Расчет гидравлического демпфера сводится к определению сопротивления течению жидкости, проталкиваемой поршеньком демпфера через дроссельное отверстие, выполняемое обычно с учетом течения жидкости через отверстия в тонкой стенке.
Перепад давления Лр в полостях цилиндра демпфера, создаваемый сопротивлением дросселя, и расход 9 жидкости связаны в этом случае зависимостью (20). Коэффициент расхода для круглого отверстия в тонкой стенке поршня 1х = 0,62. Принимая во внимание, что указанный расход равен, при условии отсутствия утечек жидкости через зазор между поршеньком и цилиндром, объ- 194 ему, описываемому поршнем демпфера Я = ог, где о и г' — скорость пере- мещения н площадь поршня демпфера, можем написать („) = Ео = )г) ~/ — ' Р нлн л'од лпунжера Р рг„г Лр= —.
2рг Параметры тт, о, 1 и Лр подбирают так, чтобы усилие Р = РЛр, необходимое для перемещения поршенька демпфера при требуемой максимальной рабочей его скорости, не 1 превышало заданных значений. !' У, В том случае, когда демпфер не имеет уплотнитель-:= ',.ф" ного кольца 4 (см. ' . ' 'ф"~~ рис. 144, а), следует учитывать' перетекание (расход) ,Ф жидкости через радиальный зазор (щель) между поршень- а) ком и цилиндром.
Расчет' демпфера в этом случае ре- .;, +у,,~ дующем порядке. Сначала ';.3' следует вычислить по выраженню (23) для концентричной щели или по выражению (24) для эксцентричной щели расход жидкости Я„ при заданном перепаде давления Лр через радиальную щель. Вычитая этот расход из объема Я = пг", описывае- а1 мого поршнем дсмпфера при заданной его скорости, опре- ~'Ь сь дсляют объем, который дол- тп, ф. жен быть вытеснен за то же время при заданном перепаде 4 давления Лр через дроссель- а=дОмм ное отверстие в поршне: д — () () = ОГ С) Рис. !44. Золотник с демпфером (а) и ступенчатым сечением проходных окон (о) и зависимость площади При этом расходе отвер- окна от хода плунжера (в) стие для обеспечения требуемого перепада давления должно иметь площадь согласно выражению (20) В том случае, когда расход жидкости Я„через радиальную щель при заданном перепаде давления, вычисленный по выражению (20), будет больше Я = ог', т.
с. когда демпфер не обеспечивает заданного сопротивления даже без дополнительного отверстия в поршеньке, необходимо либо уменьшить радиальные зазоры в поршневой паре демпфера, либо увеличить диаметр его поршенька. Поскольку объем демпфера У = 1.г изменяется прямо пропорционально квадрату его диаметра, в то время как периметр радиальной щели (длина в 195 средней окружности щели) увеличивается пропорционально первой степени этого диаметра, а перепад давления при всех прочих равных условиях изменяется обратно пропорционально квадрату диаметра поршенька, то изменением этого диаметра можно регулировать соотношение рабочих параметров демпфера.
С точки зрения надежности и стабильности демпфирования целесообразно максимально увеличивать площадь Р поршенька с одновременным уменьшением сечения отверстия 7 дросселя, минимальный диаметр которого, однако, должен быть не меньше 0,3 лм. Энергия, поглощаемая при продавливании жидкости через дроссели за один ход поршня (без учета трения поршня в цилиндре), Е, =. ~~йр, где Л вЂ” ход поршня демпфера (размах колебания золотника). Применение золотников со ступенчатыми проходными окнами. Лля, повышения устойчивости гидроусилителя применяют золотники со ступенчатым по ходу плунжера сечением проходных окон (рис. 144, б), причем на первой части его пути окна выполняют с переменным сопротивлением.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
