Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В соответствии с этим выражение (104) для вычисления ударного давления в упругой трубе (Е~соэ) при полном (прямом) ударе примет вид рво ~/ (110) 1Г1+- Ео йр„е — — Риоа— Рво (К+А) 1 где а= ' — скорость звука ~' (.-'+й в упругой жидкости, а= )/Г (111) 106 заполняющей трубу с упругими стенками (Е.ксео). Эта скорость для воды (плотность р = 10' кем ' сек', модуль объемной упругости К = 20,87 10' кГ(емо) в стальных трубах Ы с отношением 3( — (20 равна а = 1445 м/еек; для деаэрированного 5 минерального масла а = 1320 —: 1440 мосек; для применяющейся в гидросистемах масляной смеси АМГ-10 при 1 = 20' С а = = 1290 м/еек. При наличии в масле нерастворенного воздуха в последнюю формулу подставляется вместо объемного модуля упругости жидкости значение приведенного объемного модуля упругости смеси жидкости с воздухом (см.
стр. ЗЗ). В соответствии с этим скорость ударной волны, а следовательно, и величина ударного давления будут ниже, чем при деаэрированной жидкости. Для трубы с абсолютно жесткими стенками (Е = са) скорость распространения ударной волны равна скорости распространения звука в данной жидкой среде с плотностью р и объемным модулем упругости К: Подсчеты показывают, что упругая деформация стенок распространенного стального трубопровода снижает скорость ударной волны по сравнению со скоростью в случае абсолютно жестких стенок практически на 9 Ж, причем это снижение будет тем больше, Н чем выше при всех прочих равных условиях отношение —,.Из приведенного примера также следует, что величина ударного давления в стальных трубах превышает при тех же условиях ударное давление в медных и дюралевых трубах.
Практически величина ударного давления в последних трубах на 8 — 10% ниже, чем в стальных при тех же условиях. Заброс ударного давления в трубопроводе уменьшается с повышением местных гидравлических потерь, которые вызывают также затухание (демпфирование) колебаний и уменьшают их длительность. Учитывая демпфирующий эффект местных сопротивлений, их часто испольауют для гашения гидравлического удара. Для этой цели в трубопровод устанавливают одну или несколько дроссельных шайб, с помощью которых достигается сглаживанию фронта ударной волны и смягчение эффекта гидравлического удара на участке после дросселя.
Действие такой шайбы обусловлено как местным гидравлическим сопротивлением, так и инерционным эффектом течения жидкости через дроссельный канал. Ввиду этого чем меньше сечение этого канала по сравнению с сечением магистрали и чем больше длина этого канала, тем более высокими будут инерционные его свойства, а следовательно, и эффективность гашения гидравлического удара. Гидравлический удар в отводах. Повывтение давления при гидравлическом ударе в каком-либо трубопроводе гидросистемы вызывает в результате возмущения давления эффект гидравлического удара во всех отводах от него, в том числе и тупиковых.
Это обусловлено тем, что давление, возникающее в трубопроводе при гидравлическом ударе, распространяясь по отводу, раавивает в нем вследствие деформации его стенок и жидкости движение последней к тупику. В результате создаются условия для развития волнового процесса, что и в случае перекрытия трубы с движущейся жидкостью, с той лишь рааницей, что началу этого процесса предшествует полное перекрытие трубы и что возмущающим давлением здесь является ударное давление, действующее у начала тупика. Аналогичный эффект гидравлического удара наблюдается также при мгновенных (скачкообразных) подключениях жестких тупиковых отводов и емкостей, заполненных жидкостью, к источнику более высокого давления (к рабочей магистрали гидросистемы, пневмогидравлическому аккумулятору и пр.
рис. 44, а). В том случае, если время г открытия крана при подключении тупиковой трубы (отвода) меньше периода трубопровода т, то давление, 107 развивающееся в результате гидравлического удара в тупике, превышает возмущающее давление (давление перед краном) почти в 2 раза. На рис. 44, б представлен график колебаний давления в тупиковой стальной трубе Я, заполненной жидкостью при нулевом давлении, при мгновенном соединении с помощью быстродействующего крана 2 с электромагнитным управлением (время переключения 5 маек) с газогидравлическим аккумулятором 1, заряженным до давления р, = 210 кГ!смв.
Затухание колебания давления длилось в этом случае 0,25 сел с общим числом колебаний — 15; давление при первом цикле колебания повысилось (эа ч к/гаму В да ке с га ' нм 0 Ч Рис. 44. Схема, иллюстрирующая гпдроудлр и тупиковом отводе: а — тупиковая труба; б — грвеик колебвнин давлении 0,04 сек) с нУлевого до Рра = 400 кГ/смв, т. е. забРос УдаРного давления был равен ЛРка=Рра до=190 лГ)сме. Эффект гидравлического удара в тупиковом отводе имеет большое практическое значение, поскольку любая из недействующих в какой-либо момент гидравлических магистралей разветвленного напорного трубопровода ыожет рассматриваться как тупиковый отвод, аатвор в котором создается присоединенным на его конце каким-либо агрегатом, перекрывающим этот отвод.
К тупиковым отводам могут быть также отнесены линии питания различных измерительных и контрольных приборов: манометров, индикаторов и прочих реле. При скачкообразных подключениях этих линий к магистралям с более высоким давлением или при реаких колебаниях давления в этих источниках показания приборов могут значительно превышать фактическое давление в системе, что может вызвать раарушение приборов или быть причиной ложных сигналов в системе гидроавтоматики. Гидравлический удар в силовых цилиндрах. Большой практический интерес представляет гидравлический удар в силовых цилиндрах и в других закрытых жестких емкостях, ударные давления в которых могут нарушить, в результате выдавливания уплотнительного кольца в уплотняемый зазор, герметичность соединений, а также выавать разрушение самих емкостей и их элементов. Опыт показывает, что максимальные значения ударных давлений при волновом переходном процессе в системе силового цилиндра с весовым поршнем могут при определенных условиях значительно превышать ударное давление при прямом гидравли-' ческом ударе в трубе, определяемое по уравнению (104).
Так, например, испытания показывают, что ударные давления прн мгновенной остановке движущегося поршня силового цилиндра с помощью жестного упора могут достигать при распространенных скоростях ( 12 лс)сан) движения ясидкости в подводящем р кГ//ме По р кГ/сме 400 ив , 700 2 гоо Ч Ио 00 фар 40 гр ме Ш 07 4) 04 00 Гсек а) б) Рнс. 45. Колебания павлония в силовом цилиндре при мгновенной остановив его поршня (а) и в насосе, работающем в режиме кавитации (б) трубопроводе трех- и четырехкратного значения рабочего давления в системе (в источнике питания). Аналогичные ударные забросы давления наблюдаются также при остановке поршня путем мгновенного перекрытия сливного трубопровода.
На рис. 45, а показана кривая колебания давления жидкости в месте ввода ее в силовой цилиндр прн мгновенном перекрытии сливного трубопровода цилиндра с движущемся поршнем. Давление при движении поршня 42 нГ)сма, что соответствует рабочему давлению в питающем газогидравлическом аккумуляторе.
В точке а поршень цилиндра путем мгновенного перекрытия сливного трубопровода, по которому отводилась жидкость из нерабочей полости цилиндра, был заторможен. При этом давление у ввода в цилиндр возросло за отрезок времени, равный 0,025 сел, до величины 120 яГ)см', что соответствует превышению ударного давления над давлением источника питания примерно в 3 раза.
По достижении максимального значения давление резко (за — 0,01 сея) понижается до нуля и после затухакащих колебаний в течение 0,3 сея устанавливается на уровне давления источника питания (аккумулятора). 109 Гидравлический удар в насосах. Гидравлический удар в насосах может быть вызван различными причинами, однако особого внимания заслуживают удары, наблюдаемые при работе насоса в кавитационном режиме. Удар в этом случае обусловлен тем, что при соединении недозаполненной жидкостью вследствие ее кавитации рабочей камеры насоса с нагнетательной линией гидро- системы (с выходной линией насоса) возникает обратный поток жидкости в эту камеру, сопровождаемый ударными забросами давления в ней. Поскольку при этом возможны (вследствие высоких перепадов давления между нагнетательной линией и рабочей камерой) большие скорости обратного потока жидкости, ударные забросы давления в камерах насоса могут достигать значений, способных вывести насос из строя. Кроме того, волны повышенного ударного давления, возникающие при гидравлическом ударе в насосе, распространяющиеся по сети трубопроводов, могут вызвать значительные забросы давления даже в местах, удаленных от источника гидравлического удара, и быть причиной шума и выхода иа строя различной гидроаппаратуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
