Коэффициент неравномерности подачи
Подача характеризует реальное движение объема жидкости в гидравлической машине, а производительность это понятие, введенное для описания осредненного движения.
Из вышеприведенных построений и формул следует:
1. Скорость вращения выходного вала гидропривода, вследствие неравномерности подачи насоса (и, можно сказать, ГД), строго говоря, неравномерна и зависит от угла поворота вала машины (насоса и ГД).
2. Поскольку «пульсирует» скорость жидкости в гидросистеме (пульсации от насоса и ГД), постольку будет «пульсировать» и давление в системе, т.к. перемещаемая масса жидкости все время то разгоняется, то притормаживается.
3. Пульсации давления вызывают пульсацию крутящего момента (Мкр) на выходном валу привода, так как Мкр прямо пропорционален перепаду давления в гидромашине (подробнее – см. далее).
4. Вследствие всех вышеперечисленных «пульсаций», вызываемых пульсацией подачи, в системе будут возникать вибрации и шумы различных тонов. Причем, чем больше амплитуда пульсаций подачи, тем больше амплитуды вибраций и тем больше шумы.
Все эти выводы свидетельствуют о том, что гидропривод, в котором главными элементами являются ротационно-поршневые машины, по своей природе будет автоколебательной системой. Если амплитуда автоколебаний в определенные промежутки времени будет велика, то система (особенно, имеющая обратные связи) может оказаться неработоспособной, или с точки зрения теории автоматического управления – неустойчивой. Но при использовании гидропривода чаще всего опасно другое. Дело в том, что какие-то из вышеперечисленных пульсаций могут совпасть с частотой собственных колебаний определенных элементов гидропривода. Тогда, естественно, возникнут резонансные явления, приводящие к авариям. Таким образом, при использовании гидропривода, построенного на ротационно-поршневых машинах (шестеренных тоже), всегда необходима проверка на резонансные явления.
Абсолютную величину ожидаемых амплитуд
тех или иных автоколебательных явлений,
а, следовательно, и определенную степень
устойчивости гидропривода позволяет
оценить так называемый коэффициент
неравномерности подачи, под которым
понимают
.
Поясняющий график для 4-х поршневой машины приведен на рис. 3.2.
Аппроксимационные зависимости для определения (поршневые машины):
z чет =
;
z неч =
%, (3.4)
где z – число поршней машины.
Из формул видно, что по величине амплитуды пульсаций подачи, например, 5-ти поршневая машина равнозначна 10-и поршневой, 7-и – 14-и поршневой и т.д. При этом частота пульсаций fz неч = 2fz чет. Поэтому все ротационно-поршневые машины изготавливаются только с нечетным количеством поршней. Наиболее распространены машины с z = 5, 7 и 9; реже встречаются с z = 3, 11 и 13. Увеличение z свыше 13 с точки зрения уменьшения дает очень мало и в то же время ведет к существенному увеличению габаритов и веса машины.
Из вышесказанного следует сделать следующие практические выводы.
1. Если среди требований, предъявляемых к приводу, наиболее жесткими являются требования к массогабаритным параметрам, то следует выбирать машины с z = 3, 5, 7. Однако при этом следует иметь в виду, что такой привод будет более шумным, менее точно отрабатывающим командные сигналы, менее устойчивым в работе, более восприимчив к резонансным явлениям.
2. Если же масса и габариты особо не лимитируют проектировщика, а необходимо по возможности получить привод более спокойным, комфортабельным для обслуживающего персонала и наверняка устойчивым в работе, то следует выбирать машины с z = 9, 11.
Рис. 3.2. График подачи 4-х поршневой машины