Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 86
Текст из файла (страница 86)
Жидкостные пружины широко применяются в качестве опор тяжелых машин и установок, в качестве буферных устройств для затормаживания больших масс на малых участках пути, а также в качестве устройств для предохранения машин от ударных перегрузок. Этн пружины, снабженные демпфирующими устройствами, широко применяются в качестве амортиааторов шасси транспортных машин и самолетов. Максимальным числом ходов жидкостной пружины является 300 — 400 двойных ходов (обжатий) в минуту. Однако прн использовании их в испытательных вибрационных установках в качестве импульсного привода онн допускают при небольших амплитудах вибраций до 100 импульсов в секунду.
где г и 7, — температура газа соответственно в начале и в конце режима сжатия в ' С; р, и р, — давление газа соответственно в начале н в конце режима сжатия в яГ(смэ; У и У, — объем газа в начале и в конце сжатия в яГ/сяэ; Значением ра применительно к рассматриваемым аккумуляторам является максимальное рабочее давление р~„(давление в конце зарядки) и значением рг — начальное давление газа р„. Так как энергия, затраченная на сжатие газа прн зарядке аккумулятора жидкостью, равна (без учета внешнего тепла и трения) энергии, отдаваемой при его расширении прн зарядке аккумулятора, температура в процессе последовательных раарядок и зарядок аккумулятора не будет повышаться и стабилизируется после первых нескольких циклов зарядки. Благодаря тому, что жидкости обладают относительно высоким объемным модулем упругости, при сжатии их можно получить большие усилия, измеряемые при давлениях порядка 2,5 10«вЂ” 3,0 40« кГ(ск«сотнями и более тонн при относительно небольших габаритах и весе устройств.
Принцип действия жидкостной пружины. Принципиальная схема жидкостной пружины приведена иа рис. 257, а. Пружина состоит из сосуда (цилиидра) 3 и входящего в пее через уплотиительпый узел 4 штока (скалки) 1 с поршнем 2, служащим опорой (паправлеиием) для последнего. Сосуд 8 заполняется деаэрироваииой жидкостью под некоторым начальным давлением ры величина которого определяет усилие начального «сжатия«пружины, вычисляемое (без учета трения) по выражению Р=М, па« а! где 1 = — — площадь сечения 4 штока 1 диаметром И.
При утоплении штока 1 в ци- линдр 8 давление жидкости в ре— ъ т«" — - зультате сжатия ее повысится, достигнув к концу хода штока некоторого значения р«, определяемого степенью сжатия жидкости, а также коэффициентом сжимаерис. гйт. Принципиальные схемы мости последней (см. стр. 35). жидкостной пружины Для обеспечения жесткости конструкции и возможности получения одновременно с этим больших ходов обжатия применяются схемы, основанные на дифференциальном штоке (поршпе) (рис.
257, 6). Рабочей (яеуравповешепиой) площадью штока здесь служит разность площадей сечений левого и правого штоков ~= — ",, (««1 — сц). Нетрудно видеть, что подбором размеров И, и И«можно получить заданную статическую характеристику и обеспечить требуемую жесткость конструкции. Характеристики жидкостной пружины в основном аависят от коэффициента сжимаемости 1) (объемиого модуля упругости) жидкости (см. стр. 35). На основании выражекия (22) можем записать 1 Лы« аР= м« 446 Да» Р» = Р» -~ »» Р = Р» + (443) (444) Для пружины, схема которой показана на рис. 257, а, изменение (уменьшение) объема жидкости при обжатии ее на величину хода плунжера )» может быть выражено (без учета деформации сосуда) Лю=1)», где 1 и й — площадь сечекия и величина хода плунжера (скалки).
В соответствии с этим давление рз (см. выражение (443)( при сжатии пружины с начальным давлением зарядки р, на величину хода (усадки) Й в иэотермном процессе примет вид Рэ=Р»+ р » 1л и» (445) и величина обжатия (ход штока) )» = Р (Р, — Р,) — '. 1 ' (446) Жидкостные пружины безотказны в работе, причем возможные отказы вызываются в основном нарушением герметичности и с частичной потерей жидкости, которые не сопровождаются внеаапным выходом их из строя. К преимуществам жидкостных пружин относится простота обеспечения заданного усилия предварительной затяжки (чсжатняэ) пружины. Последнее осуществляется с помощью винта 1 (рис.
258), хвостовик которого при ввинчиванин сжимает жидкость в цилиндре 2 до давления р,. Сечение (» хвостовика и величина его 447 Дм где — — относительное изменение объема жидкости и, при изменении давления на Лр; Ьк» = ю» — ю, — иаменение объема жидкости при ивменении давления на ЛР = Р» — Р» э»» и юз — объем жидкости при начальном давлении (равен объему сосуда о) и объем ее прн изменении давления на »»р; р — среднее для данного диапазона давлений значение коэффициента сжимаемости жидкости; р, и р, — начальное давление жидкости (до сжатия пружины) и давление в конце сжатия. В соответствии с этим усилие на штоке жидкостной пружины в конце ее обжатия в иаотермном процессе будет равно (без учета трения) перемещения Ь, для повышения давления от нулевого до заданного р, начального сжатия пружины могут быть определены из соотношения (446) 1А=Л =Рнер.
(447) Применению пружин препятствовала до последнего времени в основном трудность герметизации подвижных элементов, однако в настоящее время отработаны уплотнения, которые обеспечивают при рабочих давлениях ресурс работы, равный 5 $0а и более обжатий (ходов). На рис. 258 показана одна из конструкций узла герметизации плунжера (штока). Плунжер перемещается в буксе и несет на себе приклеенную нейлоновую манжету 8. Для повышения плотности контак1га с буксой (цилиндром) применено распорное резиновое кольцо круглого сечения. е иеееее Работа сжатия пружины. Важ- ным параметром, характеризую— щим состояние жидкости, находящейся под действием высокого давления, является работа ее сжатия, характеризующая потенциальную энергию сжатой пру- 3 жины. При принятом допуще- нии, что жидкость подчиняется нейлоне~ах моеееева закону Гука, и принимая Ра = О, энергетические возможности некоРис.
288. Конструктивная схема торого объема ю, сжатой додавленшиксстной Румян~ ния р, в жестком сосуде жидкости (без учета расширения при этом сосуда) могут быть выражены в изотермном процессе уравнением А=Р, Ане=р,„й~, ' ' (448) где А — энергия (работа) сжатой жидкости; р,р — среднее в процессе сжатия давление жидкости; Ра) Рар~~' Ры Принимая приближенно р, = ф, где р, — конечное давление при полном обжатии пружины, получим (449) С учетом выражения (443), а также принимая во внимание, что при р, = 0 аначение р, = Лр, выражение (449) можно представить в виде 1 2 Амах = а Ра~>хФ~ (450) 448 где () — среднее для данных условий значение коэффициента сжимаемости жидкости. В том случае, когда р, ~ О, аначение р, в выражении (449) должно быть заменено Лр = ре — рп Следует отметить, что принятое в последних выракгениях допущение р,р — — — справедливо лишь для относительно небольших Рз са ( до 600 — 700 кГ/см') давлений, в пределах которых параметры обжатия и давления жидкости связаны зависимостью, близкой к линейной (см.
рис. 16 — 17), При более же высоких давлениях зта линейность нарушается в сторону уменьшения обжатия, в реаультате вычисленная по этому выражению работа сжатия жидкости будет превышать фактическую. Однако расчеты и опыт покааывают, что при условии предварительного сжатия жидкости до аначения р, = 0,3 рз принятое допущение не вносит в реаультаты расчетов существенных искажений до давлений порядка 2000 — 2500 кГ(см'.
При точных же расчетах значение р„,я должно быть вычислено с учетом фактического изменения модуля упругости конкретной жидкости в функции давления. Из выражения (450) следует, что для получения максимальной работы при заданном давлении рз сжатия жидкости необходимо иметь при всех прочих равных условиях возможно большой начальный ее объем и, или при заданном начальном ее объеме максимальное значение давления р,. В равной мере, с этой точки зрения, целесообраано подбирать жидкости, обладающие максимальным значением коэффициента сжимаемости р (с минимальным значением модуля унругости) и минимальной аависимостью его от различных факторов, и в частности от давления и температуры, а также малым коэффициентом теплового расширения, хотя практически соотношение рассматриваемых коэффициентов для большинства распространенных жидкостей являетсн постоянным (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
