Декабрь 2021
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

ПОСТРОЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИЯХ ДРОССЕЛИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Для любого элемента дросселирующей системы можно полу­чить теоретически или экспериментально его гидравлическую характеристику в координатах Ар—W. При совместной параллель­ной работе нескольких элементов системы

W=W1+Wt + W,+ —+Wn = twt. (90)

Г

Суммарная гидравлическая характеристика позволяет выпол­нить исследование как отдельно взятого элемента, так и их сово­купности. Существенно, что гидравлическая характеристика может быть одновременно представлена как характеристика сопротивле­ния амортизатора в координатах сила сопротивления—скорость поршня. Для этого достаточно ввести параллельно координатным осям Ар и W оси Ра и vn, отличающиеся от первых только мас­штабом Fa (площадь вытеснителя).

При работе амортизатора давление в рабочей камере в любой момент времени одинаково для всех элементов дросселирующей системы, включенных параллельно, и мгновенный расход жид­кости через каждый из этих элементов можно определять как функцию соответствующего давления Api = idem.

Исходя из этого положения, последние уравнения представ­ляем (рис. 49) как сумму абсцисс Wt гидравлических характери­стик основных элементов дросселирующей системы при одинаковой для всех ординате Apt: W3 — расход (утечка) через зазоры и неплотности; Wa — расход через калиброванные отверстия; WKA — расход через клапан. Эти кривые характеризуют отдель­ные составляющие суммарного расхода. При этом, как показано выше, истечение жидкости через клапан начинается тогда, когда в рабочей камере давление Ар поднимается до величины Ар’, необходимой для открывания клапана.

Рис. 49. Схема построения суммарной характеристики дросселирующей системы при параллельном включении элементов

подпись: 
рис. 49. схема построения суммарной характеристики дросселирующей системы при параллельном включении элементов
Определим сначала об­щий расход без учета рас­хода через клапанное отвер­стие. Для этого проведем на графике ряд горизонталей:

—Ль А 2—А 2* . . и сло­жим. геометрически расходы W3 и Wa. Так, при давлении Ар3 (линии А3—Л3) общий расход представляет собой сумму расходов W3 и Wд.

Получив точки F, F2, F3, соединяем их плавной ли­нией, показывающей изме­нение суммарного расхода через зазоры и дросселиру­ющие отверстия. Когда дав­ление достигнет значения Лркл, начнет открываться клапан, и общий расход будет равен сумме трех составляющих. Проведя на уровне Ар’ гори­зонталь, находим на кривых №д и №3+д точки В и D, соответ­ствующие началу открытия клапана. Определим при каком — либо давлении, например Ар6, расход через клапанное отвер­стие WKJt и отложим его вправо от точки пересечения горизон­тали, проведенной на уровне Ар6, с линиями Wa, W3+a. Пов­торив такое построение для нескольких значений давления,

Получаем два ряда точек: В’, В", В’" и D’, D", D’"……………………………………..

Соединяя которые, получаем две кривые: ВС и DE. Общий рас­ход во всем диапазоне давлений без учета утечек через зазор характеризуется линией ОВС, а при наличии утечек — кривой ODE. Как видно из графика, при наличии утечек через зазоры давление Ар, а следовательно, и сила сопротивления амортиза­тора уменьшаются, что указывает на непроизводительный характер этих утечек и необходимость их ограничения.

При последовательном соединении дросселирующих элемен­тов, в отличие от рассмотренного выше, мгновенный расход жидкости одинаков для каждого элемента, и величину полного перепада давления можно определить как сумму ординат Дрг ха­рактеристик (для данного расхода по числу элементов). При этом допускаем, что принцип наложения потерь, применяемый в гидра­влике и действительный для местных сопротивлений, удаленных одно от другого, может быть использован и в случаях их близ­кого расположения, что характерно для дросселирующих систем амортизаторов и других гидравлических устройств подвески.

ПОСТРОЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИЯХ ДРОССЕЛИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВРассмотрим аналитическое выражение принципа наложения потерь и его графическую интерпретацию. Если дросселирующая

Рис. 50. Схема построения суммарной характеристики дросселирующей системы при параллельном и последова­тельном включениях элемен­тов:

/ — характеристика калибро­ванных отверстий; 2 — харак­теристика клапана; 3 — сум­марная кривая при параллель* иом’соедииеиии отверстий и кла­пана; 4 — суммарная кривая для клапана с подводящим отверстием, расчетная; 5 — то же, экспериментальная; 6—ха­рактеристика подводящего от­верстия с момента начала ра­боты клапана

Система представлена несколькими простыми гидравлическими сопротивлениями, через которые последовательно проходит поток жидкости, то полный перепад давлений

П

Др2 = Дpj Др2 —f — • • — —f — Дрп = S Дpi, (91)

Где Дръ Др2, . . Apt — перепады давлений на последовательно

Расположенных гидравлических сопротив­лениях.

Каждый перепад определяется из уравнения Бернулли так, как если бы расход жидкости W происходил только через данное гидравлическое сопротивление. Возникающая при этом погреш­ность — преувеличение Др2 — обычно приемлема для практи­ческих расчетов, а уточнение возможно лишь ца основе экспери­мента.

Графический способ построения сводится к сложению вели­чин Apt при различных величинах Wt = const, как показано на рис. 50, где представлены для примера гидравлические характе­
ристики собственно клапана (кривая 2) и подводящего отверстия (кривая 6). Суммарную гидравлическую характеристику получаем сложением величин Ар1 на вертикалях, проведенных через харак­терные точки расхода жидкости №1,’У2, . . Шп. Но в данном случае, а именно при последовательно расположенных постоянном и переменном дросселях, эксперимент дает несколько большую величину Ар2. Указанное обстоятельство связано с тем, что после прохождения подводящих отверстий поток жидкости имеет уже определенную скорость и несколько пониженное давление, кото­рое, однако, должно быть достаточным для открывания клапана и для обеспечения со­ответствующего расхода.

9)

Рис. 51. Схема истечения жидкости через втулочный клапан:

подпись: 
9)
рис. 51. схема истечения жидкости через втулочный клапан:
Понижение статического давления вследствие его частичного преобразова­ния в скоростной напор и сопутствующие этому процессу потери на трение и удар приводят к указан­ному повышению действи­тельного перепада давле­ния в данной системе. Чем меньше активное проход­ное сечение подводящих отверстий, тем менее эф­фективен клапан и тем значительнее расхождения между теоретическими и экспериментальными дан­ными.

А — размеры основного проходного сечения; б — формирование потока в проходных сечениях

подпись: а — размеры основного проходного сечения; б — формирование потока в проходных сеченияхДля повышения точ­ности расчетов приведем формулы для вычисления поправки на давление применительно к втулочному клапану, показанному на рис. 51. Из гидромеханики следует, что поток жидкости в подводящем отверстии втулки и в самом плунжере образует зоны а, диве пониженным давлением. Кроме того, в пространстве А над клапаном давление больше, чем в зоне плунжера, так как жидкость, приобретая скорость, затрачивает на это часть потенциальной энергии давления. Можно считать, что понижение давления в зонах а ив взаимно компенсируется, а в зоне д не влияет на величину давле­ния, передаваемого на активную площадь плунжера = пг (в зоне Б). Чтобы клапан переместился на некоторую величину ккл1, над ним в зоне Б должно быть соответствующее давле­ние Ар" = (Ар — Ар’), уравновешенное силой пружины =

Ккл іспр (

В то же

Время

Сяр О г Г І

В пространстве Л над клапаном, как указано выше, давление больше на некоторую величину

Или Др — Др’ +

(Ар — Ар’)

ПОСТРОЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИЯХ ДРОССЕЛИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

(92)

подпись: (92)

Ар 1-і :

подпись: ар 1-і :2№і-1йя

Эта потеря давления действительна для всей зоны Б, следова­тельно,

(93)

подпись: (93)Др = Др" + Дрі_! •

Итак, для определения гидравлической характеристики кла­пана достаточно построить статическую характеристику по рис. 48

Ар кГ/смг

Рис. 52. Характеристика дроссе­лирующей системы клапана вту­лочного типа в случае преодоления короткой неровности в форме вы­ступа:

подпись: ар кг/смг
 
рис. 52. характеристика дросселирующей системы клапана втулочного типа в случае преодоления короткой неровности в форме выступа:
И вычислить по данным формулам для ряда значений УРкл1 поправки на давление. Заметим, что рас­чет поправки Дрх_1 справедлив при условии, что сечение 3—3 (рис. 51) достаточно велико и зна­чительного перепада давления между полостями В и Г не соз­дается. Понижение давления в зо­не г над струей жидкости, выте­кающей через сечение 2—2, само­стоятельного значения не имеет и «автоматически» учитывается при определении общего коэффи­циента истечения который

Для втулочного клапана МКЗ может быть вычислен по эмпири­ческой формуле

0,3

Нтсл—- Итсл о +

Т х = 0,03, сек, Т0,06 сек — периоды колебаний, соответствующие зарезо­нансному режиму

подпись: т х = 0,03, сек, т0,06 сек — периоды колебаний, соответствующие зарезонансному режиму

Проходного сечения

подпись: проходного сеченияГде 1КЛ0 — 0,5, а величина хода в пределах 0,5 < Ькл <2,5 мм. Величина |хкл превышает 1,0 при кКА <0,6 мм вследствие трудно­стей учета всех особенностей дина­мики течения жидкости в проход­ном сечении, местных скачков дав­лений и т. п. Величины площади определялись приближенно:

Где г, —радиус головки плунжера (см. рис. 51, а);

П’ — ширина перемычки по периметру головки;

— Ькл — Л’ — ход клапана с учетом выступа h’ [вычисле­ние хода клапана по конусной поверхности /—1 (см. рис. 51) несколько повышает точ­ность формулы].

Расчет поправки на давление для клапанов других типов ана­логичен расчету, приведенному выше. Однако во всех случаях желательна экспериментальная проверка гидравлических харак­теристик клапанов, требующая специального оборудования. В за­ключение приближенно определим поправку на давление, учиты­вающую инерционность клапана. Пользуясь кинематическими ха­рактеристиками в третьем квадранте (см. рис. 48, д), найдем уско­рение клапана ккл. Тогда, зная приведенную массу клапана (ткл = ткл + где тпр и ткл — массы пружины и собственно

Клапана), вычислим ДрКЛтах = Поправку суммируем

Bin

С давлением Aps, полученным предыдущими статическими по­строениями. Особенностями работы клапанов являются «инер­ционные задержки» при открытии, вызывающие резкие повыше­ния давления (рис. 52), и автоколебательные явления, особенно характерные для клапанов со сферическими запорными элемен­тами. Наличие калиброванных отверстий (Wg) существенно умень­шает «всплески» давления в амортизаторе при резких перемеще­ниях поршня, что отражают заштрихованные области и штрих — пунктирные линии, соответствующие Wg = 0.

Комментарии запрещены.