ке золотниковой пары. При этом конусность не должна быть слишком большой, так как могут возникнуть утечки жидкости. В практических ус­ ловиях конусность выбирается не более 0,25, где 5 — величина номиналь­ ного входного зазора.

Влияние жесткости корпуса

Одной из причин, вызывающей защемление плунжера, является не­ достаточная жесткость деталей золотниковой пары. При недостаточной жесткости корпуса и прочих деталей золотника повышение давления жидкости может вызвать в результате их деформаций механическое за­ щемление плунжера. Это обусловлено тем, что деформация цилиндра под действием давления жидкости не происходит равномерно (симмет­ рично) и форма отверстия под плунжер может искажаться таким обра­ зом, что на одних участках зазор увеличится, а на других уменьшится.

Чтобы избежать защемления плунжера, применяют плавающие гильзы, которые помещают в корпус с небольшим зазором (по ходовой посадке 2-го класса точности) и уплотняют круглыми резиновыми коль­ цами (см. рис. 158). Практически зазоры между гильзой и корпусом со­ ставляют 0,01—0,02 мм — для диаметра гильзы меньше 30 мм и 0.01— 0,025 мм — для диаметра гильзы больше 30 мм.

Влияние загрязнения масла

Сила трения частично зависит от загрязненности масла. Испытания показали, что при особенно тщательной фильтрации жидкости усилие трения уменьшается примерно в 2—3 раза. При засорении же рабочей жидкости абразивными частицами возможно временное повышение уси­ лия трения золотника диаметром 20—30 мм до 30—70 кГ.

Еще в большей степени трение может повыситься в результате по­ падания в зазор смолисто-асфальтовых образований. Опыты показали, что при введении в зазор подобной золотниковой пары гидроусилителя раствора в бензине битума с абразивными частицами была достигнута сила трения в 114 кГ; при этом повреждения поверхности трения не об­ наружено.

Для уменьшения заклинивания плунжеров проточки на плунжере и окна гильзы выполняют с острыми кромками, что способствует пере­ резанию загрязняющих жидкость неметаллических частиц.

Облитерация щели

Интенсивность защемления плунжера зависит также от физико-мо­ лекулярных свойств жидкости и связана с явлением заращивания (обли­ терации) щели адсорбированными на поверхностях деталей полярными молекулами, при котором происходит частичное или полное сращивание поверхностей плунжера и гильзы, фиксированными слоями молекул (см. стр. 79). Для того чтобы стронуть плунжер с места, к нему необходимо приложить усилие, способное разрушить прослойку из молекул, связы­ вающую поверхности гильзы и плунжера, после чего усилие, необходи­ мое для перемещения плунжера, понизится.

Помимо этого, заращивание щели полярными молекулами в наибо­ лее узких ее местах может способствовать формированию неуравнове­ шенных радиальных сил давления жидкости на плунжер.

В результате рассмотренных выше процессов развиваются значи­ тельные силы статического трения, которые могут в сотни раз превышать силы, действующие после смещения плунжера с места.

Способы снижения сил трения

Снизить силу трения можно правильным выбором материала, из ко­ торого изготовляются золотниковые пары, а также различными конст­ руктивными мероприятиями.

Высокие силы трения обусловлены в основном сцеплением метал­ лов плунжера и гильзы, которое может произойти при определенных ус­ ловиях нагружения, качестве материалов, а также качестве обработки их поверхностей.

Детали золотниковых пар фактически контактируют на весьма огра­ ниченных участках поверхности, в результате на них создаются повы­ шенные удельные давления, приводящие к взаимному внедрению микро­ неровностей поверхностей и образованию при их относительных переме­ щениях небольших царапин и локальных задиров из-за схватывания на микроконтактах. Поскольку схватыванию менее подвержены твердые

и легко окисляющиеся материалы, то от твердости сопрягаемых поверхностей за­ висит и сила трения плунжерной пары, которая, как показали опыты, уменьша­ ется с увеличением теврдости материалов.

пары уменьшает вероятность заклинивания ее при попадании в зазоры твердых частиц, которые в этом случае обычно разрушаются твердыми рабочими поверхностями. Кроме того, повышение твердости уменьшает возможность схатывания материалов. Для повышения износостойкости плунжерных пар применяют хромирование рабочих поверхностей плун­ жеров, что повышает срок их службы в 1,5—2 раза. Толщина хромового покрытия 18—25 мк.

Силы трения значительно снижаются при уменьшении неуравнове­ шенных радиальных сил давления жидкости на плунжер. Наиболее про­ стым способом снижения указанных сил является прорезание на поверх­ ности плунжера или гильзы кольцевых прямоугольных канавок (рис. 162), сечение которых должно быть таким, чтобы сопротивление их было ничтожно по сравнению с сопротивлением щели. Так как давление в канавке в этом случае будет одинаково во всех точках, давление по окружности в зазоре выравнивается и тем самым уменьшается неурав­ новешенность радиальных сил давления жидкости на плунжер, в ре­ зультате чего трение может быть значительно уменьшено.

Как показали опыты, при прорезании одной разгрузочной канавки трение как при страгивании, так и при движении плунжера может пони­ зиться со 100% при гладком плунжере (без канавок) до 40% и при се­ ми канавках—до ^3% .

Так как канавки уменьшают длину уплотняющей части щели, т. е. уменьшают длину пути утечек, то величина последних при наличии кана­ вок обычно несколько превышает величину для плунжеров без канавок. Однако в некоторых случаях при наличии канавок наблюдается умень­ шение утечек. Это объясняется тем, что канавки благодаря выравнива­ нию давления в зазоре по окружности плунжера способствуют сохране­ нию концентричного его положения во втулке (см. стр. 78).

Канавки прорезают обычно шириной 0,5—1 мм и глубиной 0,8— 1,0 мм\ расстояние между осями канавок равно 1 мм и меньше; число канавок должно быть возможно большим.

226

Для уменьшения указанных неуравновешенных радиальных сил применяют также пары со щелью, сужающейся в осевом направлении по движению утечек жидкости. Подобная щель обычно достигается при применении плунжера с небольшой конусностью, вершина которой об­ ращена в сторону высокого давления. При этом для получения разгру­ жающего эффекта достаточно конусность h = 0,001—0,002 мм, которую во многих случаях можно получить при соответствующей технологии окончательной обработки (притирки) плунжера или отверстия гильзы. Этот способ неприменим в тех случаях, когда возможен реверс дав­ ления.

Опыт показывает, что трение плунжера золотника уменьшается, ес­ ли в линии слива имеется подпор (5—6 кГ{см2).

Разгрузка золотников гидростатическим центрированием

Для разгрузки золотника от действия неуравновешенных радиаль­ ных сил применяют также различные способы гидростатического цент­

или 6 противоположно расположенных радиальных сверлений (0 6—

(d~0,2-b0,3 мм), через которые жидкость из полости питания подводит­ ся в камеры 6, образованные утопленными пробками и втулкой золот­ ника и далее — в радиальный зазор. Нетрудно видеть, что если этот за­ зор на какой-либо стороне в результате радиального смещения плунже­ ра уменьшится, то на противоположной он в равной степени увеличится, в результате чего давление в камере Ъ со стороны уменьшенного ради­ ального зазора повысится и со стороны увеличенного понизится, а сле­ довательно, появится неуравновешенная радиальная сила, стремящаяся сместить плунжер в положение, соосное с втулкой.

В том случае, когда эта сила будет способна преодолеть силы, стремящиеся децентрировать плунжер, последний сместится в направ­ лении к оси втулки и зависнет на масляной «подушке» в каком-то поло­ жении, при котором действующие на него силы будут сбалансированы. Поскольку при этом он оторвется от поверхности втулки, усилие, необ­ ходимое для осевого его смещения, может снизиться практически до ну­ левого значения.

(рис. 163, а), притертым к втулке с диаметральным зазором 10 мк\ число разгружающих радиальных отверстий (выполнены на двух крайних по­ ясках)—4; их диаметр d\ = 6 мм; диаметр дроссельных отверстий ^2= 0,22 мм и длина 1 = 3 мм. Испытания проведены на масле «Индуст­ риальное 20» при температуре 20° С.

Для создания неблагоприятных условий работы опытной плун­ жерной пары была преднамеренно введена при притирке некоторая ко­ нусность радиального зазора с расширением по потоку утечек, при кото­ рой, как это было показано (см. рис. 161,6), заведомо возникают не­ уравновешенные радиальные силы давления жидкости на плунжер.

ального смещения плунжера. Следовательно, с уменьшением радиально­ го зазора между плунжером и гильзой (втулкой) диаметр d2дроссельно­ го отверстия в пробке должен уменьшаться; однако для избежания воз­ можности засорения этого отверстия диаметр его не должен быть мень­ ше 0,15—0,2 мм.

С уменьшением числа разгружающих отверстий до 3 центрирую­ щий эффект в сравнении с 4 отверстиями понижается, а при увеличении до 6 отверстий повышается. При увеличении числа отверстий выше 6 заметного улучшения не обнаружено. На основании проведенных опы­ тов могут быть рекомендованы к применению при практически распро­ страненных радиальных зазорах (6—20 мк) 4 или 6 отверстий диамет­ ром 0,2 мм.

Преимуществом рассмотренного гидростатического центрирования является то, что плунжер способен воспринимать значительные перека­ шивающие и боковые внешние усилия без заметного увеличения силы трения.

К недостаткам рассмотренного способа разгрузки относится в ос­ новном увеличение утечек жидкости, величина которых зависит при всех

228

прочих равных условиях от длины щели в направлении утечек (от края пояска до отверстия), а также от диаметра и числа дроссельных от­ верстий.

(рис. 165), образующими с поверхностью втулки четыре камеры, в каж­ дую из которых через жиклерное отверстие b подведено рабочее давле­ ние жидкости.

Нетрудно видеть, что при показанном на рис. 165, а эксцентричном положении плунжера давление pi> p2. Причем, поскольку разность дав­ ления Ap = pi—р2 действует на относительно большую поверхность лыски, на плунжер будет действовать значительная по величине компенси­ рующая сила.

Этот способ зачастую применяется для разгрузки поршней насосов и гидромоторов, а также поршней силовых цилиндров, нагруженных значительными боковыми силами.

Представляет практический интерес разгрузка плунжера путем вы­ полнения на его поясках нескольких (4—6) глухих неглубоких засверловок (или развитых в осевом направлении прямоугольных камер) а, соединенных между собой узкой кольцевой канавкой Ъ, прорезанной на поверхности пояска (см. рис. 163). Диаметр d засверловок обычно равен d= (0,3-^0,4) /, где I — ширина пояска; сечение соединяющей кольцевой канавки обычно равно 0,6-И мм2.

достигать для указанных условий 10 кГ и выше,

Рис. 165. Схемы разгрузки золотника с помощью самоцентрирующих лысок с использованием рабочего давления (а) и давления утечек (б)

Разгрузка плунжера здесь достигается за счет центрирующего дей­ ствия на плунжер давления жидкости в радиальном зазоре между засверловками.

Преимуществом последнего способа разгрузки является относитель­ ная простота исполнения, а также то, что в отличие от разгрузки по схе­ ме, представленной на рис. 163, а, разгрузка по рассматриваемой схеме практически не ухудшает, а во многих случаях улучшает герметичность в сравнении с плунжерной парой без разгрузки. Последнее является следствием указанного центрирующего действия на плунжер радиаль­ ных сил давления жидкости.

Для центрирования плунжеров часто используют утечки жидкости. Для этого на крайних поясках плунжеров (рис. 165,6) выполняют (фре­ зеруют) четыре симметрично расположенные лыски 2, которые сверле­

229