Для выражения закона течения жидкости в безразмерной форме для кольцевой щели применим понятие гидравлического радиуса, под которым здесь будем условно понимать отношение удвоенной площади поперечного сечения потока к смоченному периметру. Гидравлический радиус для кольцевых щелей в этом случае будет равен ширине щели (номинальной величине зазора) s. В соответствии с этим число Рей­ нольдса для кольцевой щели определится по формуле

_ _ SUQ

(88)

V м.

Закон сопротивления для кольцевой (концентричной) щели при ла­ минарном течении выразится уравнением

Влияние эксцентричности плунжера относительно цилиндра

В большинстве случаев плунжер занимает относительно цилиндра эксцентричное положение. Учитывая, что абсолютная величина зазора s в рассматриваемых агрегатах ничтожно мала по сравнению с размера­ ми плунжера и цилиндра, можем написать (см. рис. 28,6)

где а — величина радиального зазора для положения, соответствующего углу ф;

е— эксцентриситет;

е= ejs— относительный эксцентриситет;

s = R — r — величина радиального зазора при концентричном располо­ жении плунжера и цилиндра;

12fxL

где Q3 — расход жидкости при максимальном значении эксцентриситета. Отсюда перепад давления для максимального эксцентриситета

12MXQS

АР 2,5iirfs3

Из сравнения выражений (83) и (92) видно, что расход жидкости при максимальной эксцентричности плунжера и втулки превышает в 2,5 раза расход при концентричном их положении.

Так как в соединениях, применяемых в гидроагрегатах, эксцентрич­ ность практически определить невозможно, расход жидкости через щель

7 8

будет находиться в пределах расхода, соответствующего концентричной щели и щели, получаемой при максимальном эксцентриситете осей плун жера и цилиндра.

При расчете утечек через щель, образованную подвижными стенка­ ми, должны быть учтены скорость и направление их движения (см. [8]).

ОБЛИТЕРАЦИЯ КАПИЛЛЯРНЫХ ЩЕЛЕЙ

На течение жидкости по каналам (щелям) малого размера сущест­ венное влияние оказывают граничные условия, обусловленные силами молекулярного взаимодействия, действующими на границе раздела жид­ кой и твердой фаз. Под действием этих сил на поверхностях щели про­ исходит адсорбция полярно-активных молекул жидкости с образовани­ ем через некоторое время фиксированного на поверхностях граничного слоя, имеющего аномальную вязкость, отличающуюся по величине и свойствам от объемной вязкости. В частности, жидкость, образующая этот слой, приобретает свойство упругой прочности на сдвиг.

В результате этого утечка жидкости через щель будет переменной по времени, уменьшаясь с течением времени пребывания щели под пе­ репадом давления. Происходит как бы засорение (заращивание) щели посторонними твердыми частицами. При некоторых малых размерах щели (s< 10мк) утечка через щель по истечении известного времени (5— 20 мин) полностью прекращается.

При некоторых больших величинах щели (s>20 мк) влияние обли­ терации на утечку практически не сказывается и последняя остается по­ стоянной в течение неограниченного времени.

Указанная зависимость утечек (или коэффициента сопротивления щели) от времени проявляется различно для разных жидкостей вне свя­ зи с их вязкостью (хотя по результатам некоторых наблюдений установ­ лено, что заращивание щелей происходит интенсивнее при протекании через них жидкостей с меньшей вязкостью).

Рассматриваемое явление, получившее название облитерации (заращивания) капиллярных каналов, представляет собой сложный физи­ ко-химический процесс, обусловленный адсорбцией поляризованных мо­ лекул жидкости на твердых поверхностях каналов, а также отложением на них смол и иных активных компонентов рабочей жидкости. В частно­ сти, на процесс облитерации каналов (щелей) и течение жидкости через них влияет также загрязненность жидкости твердыми и вязкими вклю­ чениями, которые, с одной стороны, отфильтровываясь в щели, механи­ чески закупоривают ее и, с другой, способствуют образованию на по­ верхностях щелей многослойной адсорбции полярно-активных молекул жидкости.

В результате на поверхностях щели, омываемых жидкостью, проис­ ходит многослойная адсорбция полярно-активных молекул жидкости и отложение твердых частиц. Поскольку же облитерационные слои (ад­ сорбированные жидкостью на поверхности стенок щели) приобретают свойства сопротивления сдвигу, часть граничного слоя будет фиксиро­ вана на поверхности (приобретает свойства квазитвердого тела), в ре­ зультате живое сечение щели будет уменьшено.

Очевидно, что в том случае, когда толщина слоя облитерации на­ много меньше, чем размер щели, этот слой не оказывает заметного влия­ ния на величину утечки через зазор. По мере же уменьшения размера щели толщина облитерированных слоев, обладающих свойствами ква­ зитвердого тела, становится соизмеримой с размерами последней, вслед­ ствие чего наблюдается заметное уменьшение живого сечения щели и со­ ответственно уменьшение расхода жидкости через нее.

Однако полная облитерация (заращивание) щели может наступить лишь при определенных условиях. Последнее обусловлено тем, что ак-

7 9

тивностъ поля поверхности щели уменьшается с увеличением расстояния в нормальном к ней направлении и при известной толщине адсорбцион­ ного покрытия средние слои его становятся столь рыхлыми, что не могут противодействовать усилию сдвига под действием перепада давления жидкости, в результате чего они будут выдавливаться из щели. Посколь­ ку толщина граничного слоя, обусловливающего облитерацию щели, равна для распространенных масел нескольким микронам (4—5 ж/с), полная облитерация наблюдается лишь в узких щелях (порядка 6-f-8 ж/с).

Облитерация щели наиболее заметно проявляется у жидкостей, сложных по молекулярному составу. К таким жидкостям относится при­ меняемое в гидросистемах летательных аппаратов масло АМГ-10.

Интенсивность процесса напластовывания полярно-активных моле­ кул зависит при всех прочих равных условиях также от расхода жидко­ сти через щель, повышаясь с увеличением последнего, поскольку с уве­ личением расхода жидкости увеличивается количество проходимых че­ рез щель в единицу времени полярно-активных молекул; и от величины перепада давления жидкости, увеличиваясь с его повышением.

Экспериментами установлено, что при смещении с места плунжера облитерация щели устраняется и утечка жидкости восстанавливается практически в первоначальном объеме, после чего процесс облитерации повторяется. Восстановление величины утечек после смещения плунжера с места происходит вследствие разрушения многослойной «облицовки» поверхностей щели из ориентированных молекул жидкости.

Слой облитерации обычно разрушается (проталкивается через щель) также при скачкообразном повышении (забросах) давления; рас­ ход и в этом случае на какое-то время возрастает практически до пер­ воначального значения, наблюдавшегося в начальный момент времени проливки. Разрушение слоя и увеличение (восстановление) расхода на­ блюдается также при вибрациях агрегатов и при прочих возмущениях.

гидростатический подшипник

В новых конструкциях высокооборотных насосов нашли применение гидростатические подшипники, в которых смазка эффективна при сколь угодно малых скоростях, например в период пуска насоса. Это дости­ гается тем, что смазка подается в зазор между трущимися поверхностя­ ми под таким давлением, чтобы внешняя нагрузка была уравно­ вешена силой давления жидко­

где р\ и р2 — давление, развиваемое насосом и камере подпятника.

8о