Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 95
Текст из файла (страница 95)
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 дан>кения выхода с нагрузкой требуются ввиду снижения трения меш шие силы, в результате возникает заброс скорости движения, обусловленный отдачей энергии с>натой жидкости. После ос>ановки, которая произойдет при выравненных давлениях в полостях двигателя, трение движения сменяется трением покоя, и цикл повторится. Поэтому рассмотренный эффект колебаний движения усугубится при применении жидкости с низким модулем упругости и при больших объемах рабочих полостей гидродвигателя.
По этой причине часто (в частности в тяжелых станках) силовые цилиндры ааменяют гидромоторами, объем полостей которых при той же мощности намного меньше объема цилиндров. Для гидромоторов (гидродвигателей вращательного движения) важным, с точки зрения рассматриваемого эффекта, является величина вредного пространства К„под которым понимается разность объема рабочих камер гидромотора (с соединительными каналами) У и рабочего объема д: $',= К вЂ” д. Эта величина обычно характеризуется коэффициентом й,= —, ~ в где д — рабочий объем гидромотора; Р, — объем вредного пространства.
Лучшие с отой точки зрения гидромоторы аксиально.поршневых~ типов даже при условии, что соединительные каналы выполнены возможно короткими и малого сечения, имоют й= 4, для обычных язе гидромоторов значения й = 6 —: 10. Сжимаемость жидкости зависит от количества нерастворенного в ней воздуха, наличие которого может привести к потере системой устойчивости.
Источником возникновения колебаний являются также люфты в звеньях, включаемых в обратную свяаь (люфты и цепи сочленений от ручки управления до распределительного золотника), которые усиливают колебания, вызванные упругостью рычажной системы и тяг при приложении к ним нагрузки, или сами являются причиной возникновения колебаний. В частности при наличии люфтов может произойти потеря устойчивости вследствие осевой неуравновешенности золотника, вызываемой гидродинамическим действием потока жидкости (см.
стр. 349). Если на входном контуре системы имеется люфт, то плунжер золотника под действием колеблющейся гидродинамической силы будет смещаться в пределах этого люфта, что может при высокой чувствительности (при малых перекрытиях) золотника сопровождаться реверсами потока жидкости и колебаниями гидросистемы. Влияние гидродинамической неуравновешенности может быть уменьшено увеличением перепада давления жидкости в аолотнике при том же рабочем давлении, который обычно доводится при максимальном расходе до 1(3 рабочего давления. Трение в движущихся узлах, с одной стороны, демпфирует колебания, а с другой — способствует их возникновению, причем поскольку трение влияет на запаздывание системы оно может быть источником ее назатухающих колебаний. Влинние тренин на механизм колебаний в значительной степени обусловлено разницей коэффициентов трения между скользящими поверхностями в состоянии покои и движения.
При трогании механизма с места преодолевается трение покоя, в результате происходит накопление в упругих звеньях системы энергии; после смещения системы с места коэффициент трения понижается и накопленная в упругих звеньях энергия освобождается, в результате скорость возрастает скачком.
Одновременно с этим сила трения изменяет знак при изменении направления движения и тем самым противодействует возникновению незатухающих колебаний системы. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОИЧИВОСТИ 11аиболее простым способом повышения устойчивости гидроусилителя является увеличение зоны нечувствительности ~см. стр. 488) и уменьшение усиления системы по скорости. Однако этот способ ухудшает качество гидроусилителя по 493 быстродействию и точности. Иа наложенного выше (см.
стр. 459) следует, что повышение чувствительности н точности системы достигается в основном применением золотника с минимальным перекрытием, который к тому же должен обеспечивать при малом ходе достаточно большие проходные сечения для жидкости, тогда как для повышения устойчивости системы против колебаний величины перекрытий следует увеличивать, а проходные сечения уменьшать. Иначе говоря, точность воспроизведения и устойчивость следящего привода взаимно связаны, причем выбор параметров привода с более высокой точностью воспроизведения приводит к ухудшению устойчивости.
Для повышения устойчивости необходимо тщательно балансировать быстро вращающиеся детали и повышать нх жесткость, а также избегать совпадения периода собственных колебаний деталей и узлов системы с периодом возмущающих импульсов, Как правило, следует стремиться к уменьшению массы исполнительных органов. Фактором, стабилизирующим систему, является ее пегерметичность, поэтому для повышения устойчивости часто вводят искусственные утечки, которые рассеивают часть энергии системы при колебаниях. Демпфирующие свойства утечек обусловлены тем, что с повышением их увеличивается зона нечувствительности (см.
стр. 488). Однако введение в систему гидроусилителя искусственной утечки жидкости повышает влияние на скоростные характеристики нагрузки выхода, т. е. снижает жесткость характеристики системы. В соответствии с этим введение утечек сопровождается повышением погрешности (ухудшением точности воспроизведения) и в особенности при колеблющихся по величине нагрузках и малых скоростях движения системы. Ввиду этого применение утечек для повышения устойчивости системы можно рекомендовать лишь для приводов с высокими скоростями и стабильными нагрузками выхода.
Искусственную утечку жидкости в цилиндре обычно создают шунтнрованием через сопротивление (дроссель) полостей цилиндра, для чего в его поршне обычно выполняется отверстие диаметром 0,5 — 2 мм (рис. 291, а). Это отверстие должно быть таким, чтобы обеспечивалось стабильное сопротивление при изменении вязкости жидкости вследствие изменения ее температуры. Как известно, преимущества имеют дроссели диафрагменного типа (см. рис.
36, а). Для стабилизации утечкой не рекомендуется использовать аазоры, обусловленные производственными допусками па изготовление деталей, поскольку они могут значительно колебаться для разных экземпляров одного и того же изделия. Фактором, демпфирующим систему н повышазощнм ее устойчивость, является сопротивление трубопроводов и местные сопротивления, причем в системах с нулевым и положительнымпере- 4Э4 крытиями золотника сопротивления демпфируют систему независи~ао от места их включения, а в системах с отрицательным перекрытием демпфирующее действие оказывают лишь сопротивления в трубопроводах, соединяющих золотник с цилиндром, а! Рис. 291. Схема демпфирования колсбаипя искусственными утечками жидкости и приыевсвисы совротивлсвий сопротивления же во входном и спивном его трубопроводах на устойчивость системы влияния практически не оказывают, а лишь вызывают потерю давления.
Демпфирование сопротивлением осуществляется путем установки дросселей на входе или на выходе жидкости из силового цилиндра или одновременно на входе и выходе (рис. 291, б). р з ъ с-и а~ таа ппу~ ота ф Рис. 292. Золотники со ступсвчатыи сечением проход- вых оков Золотники со ступенчатыми проходными окнами. Распространенным способом повышения устойчивости системы является применение золотников со ступенчатым сечением проходных окон (рис. 292, а). Для зтих аолотников характерен перелом в статической характеристике расхода в зависимости от перемещения плунжера (рис, 292, б), причем на первой части его пути окка обычно выполняют с переменным по ходу плунжера сопротивлением. Ступенчатость достигается тем, что подвод жидкости в начале движения плунн(ера осуществляется не по всему периметру окружности плунжера золотника, а лишь по части его — через узкие продольные каналы на поясках плунжера. Наиболее простой формой подобного канала является узкий паз (щель) переменной глубины.
Практически проходное сечение на части длины т хода волотника (примерно 0,2 — 0,5 мм от нейтральной линии) выполняют в виде двух или четырех уаких дуговых пазов, имеющих переменное сечение по ходу плунжера. График изменения сечения щели по ходу плунн<ера, показывающий излом кривой характеристики системьц показан на рис. 292, б. В первой части хода плун>кера после прохода им мертвой зоны с увеличение сечения щели на длине т будет протекать по кривой ш, и далее па участке п — по кривой п,. Благодаря значительному дросселированвю жидкости в подобном золотнике при подходо его плупжера к нейтральному положению, а следовательно, благодаря замедлению при этом скорости движения силового поршня и демпфированию подводимой энергии устойчивость гидроусилвтеля можно значительно повысить.
В практике указанные пазы на плувжере золотника обычно выполняют сходящимися яа нет по дуге круга (см. рис. 292, а) нли в виде фасок (см. рнс. 292, в). Однако опыты показали, что при выполнении трудно обеспечить строгу1о идентичность диаметрально расположенных пазов, в результате возникают неуравновешенные радиальные силы давления жидкости на плунжер, повышающий его трение. Кроме того, подобный профиль пазов способствует попаданию (затягиванию) в радиальный зазор твердых частиц вагрязнителя, что так же повышает трение.
Вследствие этого пазы целесообразно выполнять постоянной глубины (без схода на нет) при применении которых затруднено попадание твердых частиц загрязнителя в зазор (рис. 292, г). Кроме того, при атом упрощается задача обеспечения строгой идентичности лысов, а также в какой-то мере вступает в действие рассмотренный выше центрнрующий эффект гидростатической раагрузки от радиальных сил (см. стр. 347). При выполнении пазов размер перекрытия выбирают столь малым (0,05 мм и менее), насколько это позволяют технологические возможности.
Применение золотников со ступенчатыми проходными окнами допустимо лишь в том случае, если это не внесет в характеристику конкретного гидроусилителя каких-либо ограничений, в частности пе вызовет снижения быстродействия. Устойчивость системы можно повысить также небольшим предварснием впуска жидкости в цилиндр перед выпуском, которое сказывается на работе гидроусилителя благодаря буфер- 496 ному действию (противодавлению) отводимон жидкости. Последнее достигается путем введения соответствующей асимметричности в расположение окон питания волотника. Демпфирование энергии колебаний. Наиболее раднкальяым способом гашения колебаний является применение демпферов гидравлического сопрог тивления, с помощью которых кинетическая энергия колебаний рассеивается в виде тепла. чг Очевидно, что система с будет устойчивой против колебаний, если знергия, рассеиваемая демпфером при колебательных движениях, будет превышать энергию, потенцнрованную при упругих деформациях компонентов гидросистемы.
Демпфер устанавливают в колебательной ф системе между любыми двумя перемещающимися одна относительно другой точками (обычно между перемещающейся частью распределительного устройства н его корпусе и). В системах с аолотниковым распределнтелемдемпфер обычно соединяется с плун- а) жером, а втулка деми- Рнс. 293. Схемы аолотнкковых распределктефера — с корпусом рас- лей с демпфером пределителя. Демпфирование начинается при некотором изменении величины ошибки (рассогласования), причем у гидравлического демпфера тормозное сопротивление является функцией скорости нарастания ошибки.
Демпфер обычно представляет собой цилиндр, поршень 8 которого (рис. 293, а) связан с плугпкером 1 золотника. В поршне выполнено дроссельное отверстие 2. Прн перемещениях поршня жидкость вытесняется им через отверстие 2 и радиальнук> щель между поршнем н цилиндром из одной его полости в другую. Поскольку сопротивление этой щели в значительной степени 4 3 ражение (74)1 Е ~ Глр'аэ Коэффициент расхода для круглого отверстия в тонкой стенке поршня можно принять р = 0,62. Принимая во внимание, что указанный расход равен, при условии отсутствия утечек жидкости через зазор между поршнем и цилиндром, объему, описываемому поршнем демпфера, Д = эГ, где и и Р' — скорость перемещения и площадь поршня демпфера, можем написать 0 Р 1У'ЬР 28 (46() 498 зависит от вязкости жидкости и эксцентричности размещения поршня в цилиндре, необходимо для повышения стабильности действия демпфера устранять перетекание жидкости через щель.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
