Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 66
Текст из файла (страница 66)
После интегрирования и подстановки граничных условий у=х, и р=р, для я=О; У=эз =8$+Й и Р= Рз =Р~ — ЛР для Я= находим, что давление в зазоре по длине 1 пояска плунжера изме- няется по параболическому закону (ЗбУ) Очевидно, что отклонение параболической зависимости от линейной, показанной на рис. 192, 6 штрих-пунктирной линией, зал висит как от величины относительной конусности — плунжера, где 1 — длина пояска плунжера, так в от величины минимального значения г, зазора между поверхностью втулки и основанием и конуса, т.
е. зависит от значения отношения — величин зазоров и по концам рассматриваемого пояска плунжера (см. рис. 192, б), при этом чем меньше величина отношения —,тем больше кривые Я~ Ях давлении а и Ь приближаются к прямой линии, и наоборот. Величина радиальной силы давления р жидкости, действующей на элементарную площадку птах поверхности плунжера, равна П) = рдхлг. Интегрируя по г, находим величину радиальной силы П)', действующей на элемент поверхности плунжера шириной Пх и длиной й Процзведя второе интегрирование по пируя~ности пояска, певучий полную радиальную силу.
Для рассматриваемого нами случая интерес представляет компонент ф этой радиальной силы, действующий в плоскости эксцентрицитета е осей плунжера и втулки; компоненты, действующие перпендикулярно этой плоскости, ввиду симметрии рассматриваемой системы относительно этой плоскости будут уравновешены. 339 Указанный компонент силы давления жидкости ва плунжер дл» этого случая можно выразить уравнением о,— в, где г= 2 — номинальныи радиальныи зазор со стороны основания конуса (при кокцентричном поло>кении плунжера во втулке) (см.
рис. 200, а). Полную величину действующей на плунжер неуравновешенной радиальной силы 1 получим, интегрируя последнее уравнение по углу О от нуля до 2я: 2'+" 'г'(2>+ йр — 4») (368) Так как второй член выра>кения, ааключьнного в скобки, больше единицы: 2>+ й У(Ж+ й)> — 4Р ~ то значение силы 1 будет отрицательным, т. е. неуравновешенная радиальная сила будет действовать со стороны широкого (нижнего) зазора, стремясь переместить плунжер вверх и одновременно вследствие несимметричности действующих сил разворачивая (перекашивав) его относительно оси втулки. Эпюра неуравновешенных радиальных сил давления жидкости, действующих в этом случае на плунжер, представлена на рис.
192, 6 площадью, заключенной между кривыми а и Ь давлений соответственно для верхнего и нижнего зазоров. 1!аправление действия неуравновешенных радиальных сил указано стрелками. Следовательно, при конусной щели, расширяющейся в направлении дни>кения утечек жидкости (ркс. 192, б), положение плунжера во втулке будет неустойчивым я при нарушении по какой либо причине центричностн возникнет неуравновешенная радиальная сила, которая будет стремиться сместить плунжер в сторону меньшего зааора до контакта его с поверхностью втулки; при приходе плунжера в контакт со втулкой боковая (защемляющая) сила будет максимальной. При зазоре, суживающемся в направлении движения утечек жидкости (рпс.
192, в), максимальный градиент давления возникает в месте максимального сужения аазора; при этом плунжср стремится под действием неуравновешенной силы переместиться в положение, соосное втулке. В этом случае защемляющая сила будет минимальной. Описанный разгружающий эффект можно получить выполнением искусственной конусности щели при окончательной обра.ботке золотниковой пары, которая выбирается в пределах 0,2 с, где с — величина номинального входного радиального зазора.
340 Жесткость корпуса. Защемление плунжера может проиаойти в результате деформаций под давлением жидкости корпуса аолотника. Это обусловлено тем, что деформация в результате недостаточной и неравномерной жесткости происходит неравномерно, ввиду чего форма отверстия под плунжер может искажаться таким обрааом, что на одних участках аааор увеличится, а на других уменьшится, в результате плунжер аолотника может окаааться защемленным в гильзе (цилиндре). Деформация корпуса золотника может произойти также в результате температурных усадок материала и излишней затяжки присоединительных штуцеров, а также при ввинчивании в корпус пробок (ааглушек) в особенности конических пробок.
Для устранения возможности защемления плунжера вследствие деформации корпуса золотниковая гильаа 1 помещается в расточку корпуса свободно (с небольшим зазором); герметичность же гильаы достигается при помощи уплотнительных колец 2 (рис.
193, г). Практически зазоры между гильзой и корпусом составляют 0,01— 0,02 м.ч для диаметра гильзы меньше 30 лм и 0,01 — 0,025 мм для диаметра гильзы больше 30 лк. Загрязнение масла механическими частицами. Сила трения может значительно увеличиться при попадании в зазоры между сопрягаемыми поверхностями плунясера и гильзы находящихся в масле твердых частиц загрязнителя и смолисто-асфальтовых образований масла. При попадании твердых частиц в зазор они оказывают расклинивающее действие на плунжер аолотника в радиальном направлении и могут прижать его к гильзе, а также в реаультате заклинивания этих частиц в сужениях зазора они могут повредить (процарапать) рабочие поверхности.
При засореявп рабочей жидкости абразивными частицами возмох<яо значительное повышение усилия трения; в частности усилие, требующееся для страгнвания аолотника диаметром 20— 30 мм, достигает 30 к1', а в отдельных случаях 70 кГ. Наиболее неблагоприятными с точки зрения увеличения усилия страгивания золотников с микронными зазорами (5 — 10 мк) являются абразивные частицы загрязнения с твердостью, превышающей твердость материала золотника размером от 5 до 15 мк. На рис.
193, а приведен график зависимости усилия страгивания плунязера золотника (~~15 лм) от величины подводимого давления, Кривая 1 соответствует чистому маслу и кривая 2 — маслу, загрязненному абразивными частицами размером 7 — 13 мк при концентрации 40 мг(л. Усилие страгивания плунжера повышается с течением времени выдержки его в покое под давлением жидкости. При длительном неподвижном состоянии золотника, находящегося под давлением жидкости, происходит отложение и слеживание в зазоре между неподвижными элементами распределителя мелко дисперсных составляющих загряанителя, в результате усилия, необходимые для страгивания, могут достигать многих десятков килограммов. Так, при трехминутной выдержке золотника под давлением 200 кГ)смз усилие страгивания при загряанении жидкости твердыми частицами размером 5 — 8 жк в количестве, допустимом для стандартно «чистой» жидкости (количество загрязняктщих частиц не и ;и Е .
б е ) ~ 2 Рис. г93. Кривые зависимости усилия страгнвания золотника от давления жидкости (а) н схемы, илл~остриругощие разгрузку клуня(ера аолотника от радиальаых сил давления жидкости (б и в) более 0,0053о по весу), в (5 — 20 раз и более превьппает усилие без выдернгки по врел~епи. Основное повышение усилия (80 — 85%) происходит за первые 30 — 40 сел.
Помимо повышения трения, аагрязнение твердыми частицами вызывает интенсивный износ скользящей пары. Этот износ вызывается как микрорезанием защемленными в зазоре между по- 342 верхностями скользящей пары твердыми частицами, так и микро- резанием движущимися с маслом частицами при их скольжении по этим поверхностям.
Облитерация щели. Усилие, требующееся для страгивания плунжера, зависит также от физико-молекулярных свойств жидкости и связано с явлением заращивания (облитерации) щели адсорбированными на поверхностях деталей полярными молекулами. При полном заращивании щели произойдет сращивание поверхностей втулки и плунжера фиксированными слоями этих молекул. В этом случае чтобы сместить плунжер с места, потребуется приложить усилие для разрушения указанной цементирующей прослойки кз полярных молекул. После того, как плунжер будет сдвинут с места, произойдет разрушение этой прослойки, и усилие, необходимое для его перемещения, понизится до величины, обусловленной трением прн движении.
Способы снижения сил трения. Снизить силу трения можно выбором соответствуя>щих материалов, из которых изготовляются золотниковые пары, а также различными конструктивными мероприятиями. Большие силы тренин, в частности при страгивании, обусловлены в основном схватыванием металлов плунжера и гильзы, могущим произойти при известных условиях нагружения, а также при определенном качестве материалов, нз которых изготовлены плунжер и гильза, и качестве вх обработки. Как известно, детали золотниковых пар фактически контактируют на весьма ограниченных участках поверхности, в результате на последних создаются высокие удельные давления, приводящие к взаимному внедреник> микронеровностей поверхностей и к обрааованию при относительных перемещениях поверхностей небольших царапин и локальных задиров из-за схватывания на микроконтактах.
Поскольку схватыванию менее подзор>вены твердые и легко окисляющнеся материалы, то от твердости сопрягаемых поверхностей аависит и сила трения плунжерной пары, которая, как показали опыты, уменьшается, как правило, с увеличением твердости материалов. С целью снижения трения на поверхности гильзы и плунжера рекомендуется наносить покрытия, препятствующие схватываниэ> металлов. Для снижения трения, и в особенности в условиях высоких температур, плунжеры к гильзы покрыва>ется серебром. Силы тренин могут быть снижены путем уменьшения неуравновешенных радиальных спл давления жидкости на плунжер.
11аяболее простым способом снижения указанных сил является прорезавие на поверхности плунжера или гильзы кольцевых прямоугольных канавок (рис. 193, б). Поскольку гидравлическое сопротивление канавки ничтожно по сравнению с сопротивлением щели, давление в канадке, обусловленное утечками жидкости, одинаково 34З во всех точках, давление по окружности в радиальном зазоре этими канавками выравнивается и тем самым уменьшается неуравновешенность радиальных сил давления жидкости на плунжер, в результате чего трение может быть аначительно уменьшено. Если плунжеры имеют пояски небольшой длины, то можно применить одну канавку, которая, как показывает практика, уменьшает величину неуравновешенных радиальных сил в 1,5 — 2 раза в сравнении с плунжером без канавки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
