Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Частота колебаний в этом случае должна быть такой, чтобы поршень силового цилиндра не реагировал на импульсы, вызываемые частотными колебаниями подачи жидкости в цилиндр. Подобной частотой является частота 40 — 50 гц. Практика показала, что при применении для привода золотников электромагнитов переменного тока частотное воабуждение электромагнита действует на золотник так же, как н преднамеренно вводимая вибрация.
В результате силы трения в подобном золотнике резко снижаются, хотя амплитуда колебания плунжера вследствие высокой частоты практически близка к нулевой. Следует указать, что вибрация частей машины, к которым крепятся золотники, оказывает на силу страгивания примерно тот же эффект, что и преднамеренно вводимая вибрация (осциллирующие движения) его плунжера. Так, наблюдения показывакзт, что при наличии вибраций мест крепления гидроусилителей с частотой от — 30 до 80 гп и амплитудой от 0,05 до 0,5 мм усилия страгивания плунжеров после выдержки золотника в покое под давлением практически сохраняются такими же, как и беа выдержки.
х ИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ ПОТОКА ЖИДКОСТИ В ЗОЛОТНИКЕ На плунжеры золотников действуют также осевые силы, вызываемые гидродинамическим (реактивным) действием потока жидкости (рис. 198). Эти силы искажают вследствие нелинейности своих характеристик линейность характеристик гидроагрегатов и при известных условиях могут ввести гидросистему в автоколебания. Подобные колебания могут возникать, например, в следящих гидросистемах, если в звеньях входного контура имеются люфты (см. стр.
493). Указанные осевые силы деиствуют в сторону кГ 3,0 Е,5 0 !О 90 00 т0 50л/мил Рлсхол Оу' а) Ркс. ! 99. Схема действие ке елуюкер золотника гндродккамкческех скл жкдкосте (а) л кривые зависимости вткх свл от расхода к девлеккк (б) закрытия золотника (стремятся вернуть плунжер в нейтральное положение). По величине усилия реакции потока достаточно велики для того, чтобы при использовании существующих моментных электромагнитов ограничить при высоких давлениях жидкости расход большинства однокаскадных сервоклапаноз (см. стр.
476) величиной 8 — 10 л)лтин. Даже при двухкаскадных клапанах обеспечение расходов выше 35 — 40 л)ксив представляет известные трудности. Опыт показывает, что величина этой силы является в основном функцией двух переменных — перепада давления жидкости и величины открытия окна золотника, На рис. 198, а показана эпюра сил давления жидкости на стенки поясков плунжера для разных направлений потока жидкости, а на рис. 198, б — типовые кривые зависимости рассматриваемой силы от расхода и перепада давления жидкости. 349 Практически можно считать, что в четыречходовых золотняках (см. рис. (88) на каждую лошадиную силу мощности теряемую в золотнике вследствие перепада в нем давления, приходится осевая сила, равная примерно 400 — 600 Г.
Происхождения аксиальной силы. Из схемы элемента плунжерной пары, представленной на рис. $98, а, видно, что поток жидкости из камеры Л в камеру В (или наоборот) через щель окна, образованную острыми кромками плунжера и втулки, направлен к оси плунжера под некоторым углом а, величина которого для идеальной жидкости и беззазорной пары может достигать значения а = 69'. Реактивную силу В потока жидкости, действующую под углом а к оси плунжера в направлении, обратном направлению скорости потока, можно определить из выражения В=ти, (369) где т — секундная масса расхода жидкости через щель окна; и — расчетная скорость потока жидкости па выходе из щели. Принимая во внимание, что с т= —; С =Ду и у=рл, И уравнение (369) можно представить в виде В=Дир, (370) где С вЂ” секундный весовой расход жидкости через щель окна; () — секундный объемный расход жидкости; р — массовая плотность жидкости; у — вес единицы объема жидкости; л — ускорение силы тяжести.
Аксиальная составляющая Р этой силы определится из уравнения В = В соз а = Чир соз и, (37() где а — угол, образованный осями плунн<ера и направлением потока жидкости; в случае прямоугольных острых кромок поясков в плунжере золотника и отсутствия зазора этот угол будет максимальным и равным 69'. 2йлр Подставив и = ь' -' —, а также значение () согласно вырау жению (75) (372) получим Р'= 2илтЛр сова, (373) где ш — длина щели по дуге круга; для плунжера с кольцевым пояском ш = пи; Лр — перепад давлении между камерами Л и В (рис.
198, а); л — величина открытия окна золотника; д — диаметр плунжера. Рве. 199. Схеме действия ввснвль вых гпдроданвмнческнх снл нв плун жер четырехходового золотника 351 Так как угол а — величина положительная, то вовннкающая аксмальная сила Р стремится сместить плунжер в сторону уменьшения щели окна, иначе говоря, действие язидкости, проходящей через щель, образованную кромками плунжера и окон втулки, аналогично действию пружины, стремящейся вернуть плунжер в нейтральное положение. Значения этой силы в функции расхода и перепада давления в золотнике ЛР приведены на рис.
198, б. Поскольку реактивная сила в четырехходовом золотнике (рис. 199) с симметричным расположением поясков плунжера относительно окон втулки будет удвоенной (при равных расходах как в рабочей, так и в сливной камере золотника) уравнение для вычисления суммарной аксиальной силы в беззазорном золотнике примет вид Р, = 2Р = 2г)ир сова = 2(т сов аУ2Ьрр = 2Д сова )Гйр р (374) где Лр, — суммарный для обоих поясков перепад давления. При атом принимаем, что расход жидкости через рабочую н спивную камеры золотника, а следовательно, и скорости течения в окнах этих камер равны между собой.
Способы компенсации. Влия. ние рассматриваемых аксиальных сил на динамику золотника можно уменьшить приложением г к нему силы противоположного Д направления. Частичную, ком- ~дарвг ~ Бал пенсацию рассматриваемой аксиальной силы в четырехходовом золотнике можно осуществить выполнением профильных камер, в которых отрицательные аксиальные силы уравновешивались бы положительной аксиальной силой, действующей в парной камере с прямоугольными кромками (рис.
200, а). Однако достигнуть полной компенсации практически не представляется возможным. Механизм действия этой компенсации заключается в том, что путем изменения конфигурации плунжера золотника можно добиться соответствующего изменения сил, действующих на него со стороны потока жидкости (рис. 200, б). В ревультате того, что жидкость перемещается по поверхности плунжера во входной камере под углом а„а затем изменяет этот угол до аз, на выходе пв золотника возникает дополнительная сила Р„действующая в противоположном силе Р, направлении.
Принимая поперечное сечение потока жидкости в профилированной проточной части золотника постоянным и пренебрегая потерями, можно записать [см. выражение (371)) Р'= — Дри сова,,; (375) результирующая осевая сила, действующая на плунжер со стороны рабочей (входной) камеры, будет равна (376) Р, =Р— Р = Екз (сов ссз — сов аз).
Из этого уравнения следует, что путем подбора углов аг и аз осевую силу можно свести к нулю или даже изменить ее направле- йЧ а, г аз б> Рис. 200. Схемы аолотннков с разгрузкой от аксиальных сил ние. В первом приближении можно принять, что Р, = 0 при а, = = Оз. Следует отметить, что в действительности механизм рассматриваемого явления более сложен, чем это описано, и при изменении ау гг,Г боо гоо о эуо гоо уоо Расход О, гзгг/сез д l гг Рис. 201. Схемы влунжерных золотников разгруженных от акси- альных сил н графики лействующкх сил рассогласования (открытия окна х) нарушится также характер изменения осевых сил.
Прк аз ( аз осевая сила при своем воз- 200 никновении будет стремиться сместить плунжер в сторону открытия окон. Применяется также более простой способ компенсации. Из уравнения (374) следует, что при а = 90' аксиальная сила исчезает. Учитывая это представляется возможным уменьшить эффект аксиальных сил путем подвода жидкости к золотнику через несколько симметрично расположенных, но смещенных одна относительно другой пар отверстий малого (диаметр 0,5 —: 1 зьм) сечения (рис.
201, а). Рассмотрим действие устройства с одной парой диаметрально противоположных отверстий. При открытии этих отверстий в процессе движения плунжера угол о истечения жидкости вначале будет близок к 69', с увеличением проходного сечения при открытии он будет увеличиваться, и при открытых полностью отверстиях ноток направляется а! под углом 90', при этом угле сила станет равной нулю (точ- р IЧОх /гмг ка А на рис. 201, б). При наличии нескольких отверстий, расположенных по спн- З222 г р' с рекрыти (з < г(, где ООО г — шаг расположения отвер- 1 стий и д — их Диаметр) (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
