Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гидросистемы высоких давлений

..pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.28 Mб
Скачать

Вязкость жидкости зависит от

давления, увеличиваясь для

большинства жидкостей с повышением последнего. На

рис. 19, а

и б приведены экспериментальные

кривые зависимости

вязкости

от давления для ряда масел при температурах 20 и 30° С. Харак­ тер протекания кривых общий: на начальном участке вязкость изменяется сравнительно медленно, а при повышении давления

кривые круто

поднимаются

вверх.

^,сстЦ0~6иг1с)

Количественно зависимость вязкости от давления для раз­ ных жидкостей различна. Наи­ большее изменение вязкости свойственно минеральным мас­ лам, значительно меньшее у

Рис. 18. Зависимость вязкости масел

от

температуры:

 

 

/ — м а с ло индустриальное 50: 2—масло

ин­

дустриальное

20; 3—масло

веретенное

АУ; 4—АМГ-10;

5—полиснлоксановая

ж и д ­

 

кость № 2

 

О 10 20 30 to 5060 70 80 t "G '

 

 

 

касторового и синтетического масел.

Из

рис. 19, в, где приведе­

но изменение относительной вязкости

от давления, видно, что

 

ко

 

у касторового и синтетического масел с повышением давления вязкость возрастает в десятки и сотни раз, а у масел трансфор­ маторного, турбинного или веретенного она увеличивается в ты-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

4

 

 

 

Значение

коэффициентов вязкости

 

 

 

 

 

>=

о Н

 

>>

о Н

 

>,

о Е-

 

>>

5 Н

 

>>

О F-

 

m

« О

 

m

« и

 

m

> и

 

ш

M U

с

ш

« и

 

о

> U

 

о

V- и

 

о

 

> CJ

 

о

V- и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

1,2

2,8

1,39

3,09

21,2

1,99

7,0

51,4

2,42

15

111

2,75

35

259

3,10

1,51

6,3

1,59

4,1

29,2

2,13

8,0

59,0

2,49

20

148

2,86

50

370

3,17

1,76

9,0

1,72

5,21

37,8

2,24

9,0

66,6

2,52

25

185

 

2,96

65

480

3,32

2,03

11,8

1,79

6,16

45,0

2,32

10,0

74,0

2,56

30

222

 

3,06

 

—•

сячу

и более

раз.

При

давлениях 20 000—30 000 кгс/см2

и

нор­

мальных температурах масла становятся настолько вязкими, что напоминают твердые тела.

Общая особенность исследованных

жидкостей заключается

в том, что логарифм их относительной

вязкости является линей-

41

ной функцией давления. Для некоторых жидкостей эта зависи­ мость строго линейна, для других — с незначительными откло­ нениями [13]. Поэтому экспериментальные данные изменения вязкости (.i от давления вполне удовлетворительно отобра­ жаются эмпирической формулой в виде экспоненциальной зави­ симости

^ = Ѵ0еср,

(12)

где (.і-о •начальная динамическая вязкость;

 

р — давление;

 

с — пьезокоэффнциент, зависящий от природы

жидкости,

ее температуры и иногда от давления.

 

Рис. 19. Зависимость вязкости масел от давления:

а—динамической

при

20° С; б—динамической

при 30° С; s—условной вязкости

при 30° С;

/ — M C грозненское

повышенной

вязкости;

2—MC грозненское нормальной

вязкости;

3—касторовое;

4—синтетическое

(снлоксан);

5—вазелиновое; 6—турбинное;

7—веретенное;

8—трансформаторное

В табл. 5 приведены значения динамической вязкости и ло­ гарифма относительной вязкости жидкости в зависимости от давления при различных температурах для ряда масел, приме­ няемых в гидросистемах высокого давления. В нижней части таблиц даны эмпирические формулы, рекомендуемые для под­ счета вязкости масел при различных температурах во всем ин­ тервале давлений [14].

Данные таблиц и эмпирические формулы позволяют с доста­ точной для практических расчетов точностью определять вяз­ кость жидкостей для любого интервала давления.

42

Динамическую вязкость р, при изменении давления и темпе­ ратуры можно определять, пользуясь следующей зависимо­ стью [19]:

 

еа(.р—Ро)

 

Ѵ- =

Ѵ-ое к , - < о ) ,

(13)

где до, Ро и і0-—соответственно

вязкость, давление

и температу­

ра при начальных условиях;

а= 1/430 см2 /кгс; 6 = 1/43-М/ЗО (для масла АГМ — 6=1/36, для масла АУ 6 = 1/30).

Наряду с изменением вязкости от давления изменяются и уп­ ругие свойства жидкости. При расчете гидросистем высоких дав­ лений необходимо учитывать сжатие жидкости, так как умень­ шение ее объема нужно компенсировать во избежание уменьше­ ния действительных перемещений и скоростей исполнительного механизма. При этом следует иметь в виду, что помимо сжатия жидкости при высоких давлениях объем гидросистемы изменяет­ ся за счет радиальных перемещений стенок цилиндров и трубо­ проводов.

Сжимаемость жидкости характеризуется коэффициентом от­ носительного объемного сжатия ß, который определяется по сле­ дующей формуле:

Н г т

- '

 

( 1 4 )

V

Ар

 

 

где V — начальный объем масла в см3 ;

 

 

АѴ — изменение начального

объема

масла в см3

с увеличе­

нием давления;

 

 

 

Ар — изменение давления в кгс/см2 .

 

 

Величина, обратная коэффициенту ß, называется

модулем

объемной упругости Еж при всестороннем сжатии

 

£«=—=—

V.

 

(15)

Если деформация жидкости происходит достаточно медленно,

так что имеется отвод тепла и температура жидкости

поддержи­

вается постоянной, то подсчитанный по

формуле (15) модуль

Ет называется изотермическим модулем объемной упругости. Экспериментальные исследования показывают, что модуль объ­ емной упругости жидкости не является постоянной величиной, а зависит от давления жидкости. На рис. 20 приведены получен­ ные Б. Чензе зависимости относительного изменения объема масла АМГ-10 от давления при температурах t=l, 20 и 40°С. Аналогичный вид имеют кривые и для других жидкостей. Ха­ рактер кривых показывает, что только на начальном участке их

43

 

 

 

 

 

Зависимость вязкости

масел от

 

t = li° С

 

 

/ = 20° С

 

t = 30° с

 

Р .

пз

1п

Р.

ѵ-<

n

p •

H-,

H-

кгс/см 5

к г с / с м 2

113

In

к г с / с м 2

из

in

 

 

 

 

 

 

 

 

P-o

 

 

Масло MC грозненское

повышенной

вязкости

 

0

21,8

0

0

12,9

0

0

6,02

0

200

37,4

0,540

200

22,3

0,550

200

9,93

0,500

427

73,5

1,215

662

77,3

1,792

674

31,9

1,667

723

170

2,054

978

173

2,598

1302

153

3,236

1190

652

3,399

1000

184

2,658

1855

541

4,499

1520

1680

4,346

1560

782

4,106

2300

1510

5,527

1700

2760

4,843

1880

1905

4,996

2500

2380

5,980

1900

4790

5,393

2160

3910

5,715

2430

8020

6,433

( х = 2 1 , 8 е 0 ' 0 0 2 8 5 "

 

12,9е 0 ' 0 0 2 6 5 "

 

6,02e0 '00 2 -12"

 

 

Масло MC грозненское нормальной вязкости

 

 

0

18

0

0

10,5

0

0

4,73

0

180

30,5

0,527

350

28,3

0,9889

233

8,88

0,629

450

68

1,330

567

53,6

1,628

509

18,6

1,367

742

163

2,206

858

120

2,437

743

35,6

2,019

1040

388

3,070

1140

260

3,209

1030

74,1

2,751

1340

957

3,974

1440

583

4,015

1250

128

3,297

1494

1460

4,396

1760

1374

4,872

1536

255

3,989

1816

3750

5,338

2040

3025

5,661

1850

539

4,736

2300

15570

6,762

2300

6010

6,348

2130

1045

5,395

 

 

 

 

—.

2250

1380

5,677

 

2450

2220

6,150

^ = 1 8 е 0 , 0 0 2 9 4 р

 

 

1 0 j 5 e 0,00277 p

 

4 73e° 0 0 2 5 5 ' '

 

 

 

Масло турбинное Л

 

 

 

0

1,26

0

0

0,86

0

0

0,462

0

210

2,27

0,588

350

2,23

0,9551

492

1,61

1,245

545

5,78

1,527

540

3,66

1,449

1020

5,68

2,509

838

12,8

2,325

858

8,39

2,277

1600

21,4

3,836

1236

36,4

3,365

1265

23,3

3,298

1760

29,8

4,167

1465

70,2

4,023

1610

55,4

4,165

2254

91,8

5,292

1800

172

4,919

1820

94,4

4,698

2424

132

5,656

1894

211

5,124

2550

586

6,524

2540

197

6,053

2590

1310

6,948

2740

1050

7,109

2925

462

6,908

2930

2970

7,768

2990

1810

7,652

3100

655

7,257

 

•—

3250

3580

8,334

 

 

| i =

1,26е0 '0 0 2 6 9 "

 

0,86e0 '0 0 2 5 7 "

(,.=0,462e0 '00236 "

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

давления

при различных

температурах

 

 

 

 

 

/=14° С

 

^ = 20° С

 

 

/=зо° с

 

Р-

V-

V-

Р.

из

1п

p.

из

I n — ~

к г с / с м 2

пз

In —

кгс/см-

кгс/см 2

 

 

 

 

Масло

верете піое АУ

0

0,607

0

0

0,432

0

200

1,025

0,5250

385

1,22

1,037

570

2,69

1,487

1005

4,89

2,426

1180

11,96

2,981

1640

20,7

3,871

1490

27,2

3,804

2190

73,1

5,130

1640

37,4

4,120

2220

77,0

5,182

1850

59,1

4,579

2770

268

6,431

1980

83,5

4,924

3180

656

7,326

2170

128,5

5,355

3420

1190

7,918

2320

191

5,749

3500

1410

8,093

2660

437

6,580

3710

2450

.8,642

2995

974

7,381

4060

5480

9,448

3340

2280

8,233

 

 

 

3650

5300

9,074

 

 

 

f.= 0,607e°'0 0 2 'l s "

!,=

0,432е0 '0 0 2 3 2 "

 

 

 

Трансфо эматор іое імасло

0

0,376

0

0

0,275

0

262

0,778

0,7272

343

0,646

0,8547

345

0,958

0,9353

628

1,21

1,479

508

1,41

1,322

1030

2,99

2,385

543

1,49

1,379

1505

8,36

3,414

666

2,05

1,695

2168

33,9

4,814

732

2,39

1,850

2480

66,4

5,487

875

3,34

2,184

2568

79,6

5,667

1200

6,78

2,893

2788

131

6,165

1590

17,1

3,818

2868

158

6,353

2010

43,3

4,747

3420

591

7,672

2506

159

6,046

4050

2260

9,017

3160

731

7,573

4670

7850

10,26

^=0,376е°' 0 0 2 4 1 "

(, =

0,275е0 '0 0 2 2 1 "

 

 

 

 

 

0

0,249

0

288

0,482

0,662

588

0,956

1,345

1165

3,34

2,597

1285

4,32

2,852

1466

6,28

3,227

1916

16,2

4,173

2240

31,0

4,823

2548

59,6

5,477

2880

115

6,133

3400

347

7,217

( ,=0,249e0 '0 0 2 4 1 "

0

0,171

0

538

0,566

1,199

975

1,38

2,088

1576

4,53

3,278

2220

15,6

4,518

2600

32,7

5,256

2920

61,3

5,884

3236

114

6,502

3520.

203

7,079

3800

342

7,604

4200

783

8,432

 

і х = 0 , 1 7 1 е о д а і "

44

при р < 3 0 0 кгс/см2 молено принять

модуль £ ж = const. В

связи

с этим формула (15) представляет

собой

выражение

для

сред­

него модуля объемной упругости жидкости.

 

 

 

Модуль объемной упругости жидкости

несколько

изменяется

с изменением давления и температуры, однако эксперименталь­ ные данные для интервала давлений 400—4000 кгс/см2 отсутст­ вуют.

Средние значения модуля упругости £ ж в кгс/см2 для ряда жидкостей при 50° С и атмосферном давлении следующие [3]:

Вода

21 000

 

Турбинное масло

17 500

 

Керосин

14 000

 

Масло АМГ

13 300

 

Силиконовая жидкость .

. . . 10500

 

Теплоемкость

минеральных масел

лежит в пределах

0,4—

0,6 ккал/(кг-0 С)

и зависит от температуры. Теплоемкость

пони­

жается при увеличении плотности масла и ориентировочно мо­ жет быть определена по формуле

с= (0,0345 + 0,00008861) • (2,1—ou),

(16)

где ois относительная плотность

данной жидкости при темпе­

ратуре 15° С.

 

 

Теплопроводность минеральных масел X с повышением

темпе­

ратуры от 0 до 120° С уменьшается

по линейному закону.

 

46

Значения теплоемкости с и теплопроводности X некоторых жидкостей приведены в табл. 6 [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6

 

Теплоемкость

с в ккал/(кг°С) и теплопроводность

 

 

 

 

А-ІО3

кал/(см-с-°С)

жидкостей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура в

 

 

 

Жидкость

 

0

 

 

20

50- -60

80--100

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

XQ

с

XQ

с

 

с

XQ

с

XQ

Вода

 

 

 

 

 

1,030 1,47

0,998

1,54

1,002 1,6

_

 

Масло

 

транс­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

форматорное

. .

0,312 0,460 0,306

0,295 0,485 0,282 0,506

0,276

Масло

индуст­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

риальное

и

вере­

 

 

 

 

 

 

 

 

тенное АУ .

. . .

0,333 0,44

0,327

0,318 0,50

0,308

0,304

Глава II

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИЛОВОЙ ЧАСТИ, МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ГИДРОМУЛЬТИПЛИКАТОРОВ

СИЛОВАЯ ЧАСТЬ

На рис. 21 показан разрез левой стороны силовой части гид­ ромультиплнкатора 2ГМ-1200; правая сторона выполнена ана­ логично.

Как видно из чертежа, отдельные элементы сборки нахо­ дятся между собой в такой конструктивной связи, которая исключает проявления каких-либо изгибающих усилий (дефор­ маций) всей конструкции. Силовая часть гидромультиплнкатора

Рис. 21. Силовая часть гидромультиплнкатора 2ГМ-1200

прикреплена к плите 16 посредством лап, которые приварены снизу к цилиндру 12. Сверху к цилиндру приварены два элемен­ та коробчатого сечения, образующие подводящие каналы для рабочей жидкости. Зеркало цилиндра обрабатывается до 9-го класса чистоты, а все конструктивные параметры выпол­ няются по 2-му классу точности. Особое внимание уделено пер­ пендикулярности внутренней поверхности цилиндра торцам, так 48

как они являются базовой поверхностью для всех

остальных

элементов конструкции.

крышка 7,

К цилиндру болтами прикреплена удлиненная

уплотненная при помощи резинового кольца. Для

направления

штока 13 служит бронзовая втулка 11. Фиксация втулки в крыш­

ке обеспечивается стопором 9, а герметизация тремя

резиновыми

кольцами: одно в теле крышки, а два в теле втулки.

боковина 6.

Продолжением крышки 7

является

короткая

С противоположной стороны

цилиндра

продолжением правой

крышки служит длинная боковина, в которой размещен меха­ низм управления реверсированием гидромультипликатора. Этим и отличается конструкция правой стороны гидромультипликатора от конструкции левой.

К боковине 6 прикреплена клапанная головка 2, в которой расположена гильза 3 плунжерного насоса с врезанным резино­ вым кольцом и гайка 5. Уплотнение гильзы со стороны высокого давления обеспечивается кольцевым коническим выступом (рис. 21, место / ) . Притупление вершины угла выступа состав­ ляет около 0,05 мм, что при высокой твердости термически обра­ ботанной гильзы (HRC 60—64) обеспечивает врезание части вы­ ступа в тело клапанной головки.

Такой способ герметизации гильзы является достаточно на­ дежным при рабочих давлениях 2000 кгс/см2 и выше. Как пока­ зывает практика эксплуатации гидромультипликаторов, вреза­ ние выступа в тело клапанной головки на 0,75—1 мм вполне достаточно для работы на протяжении 1000 ч. При первом капи­ тальном ремонте производится поджатие гильзы с глубиной врезания выступа до 1,5 мм. При втором капитальном ремонте выполняется подрезка клапанной головки до полной ликвидации смятого участка. Считается возможным производить до шести ремонтов без особых нарушений работоспособности плунжерной пары.

Плунжер 4 составляет прецизионную пару с гильзой 3. Со сто­ роны заделки в шток он имеет головку, которая поджимается гайкой 8. В собранном состоянии плунжер должен иметь осевой зазор около 0,05 мм и радиальный — около 0,03 мм для само­ центрирования в процессе работы. Подпятник 10, являющийся своеобразной переходной деталью, дает возможность устанавли­ вать плунжеры различных диаметров, чем достигается универ­ сальность гидромультипликатора данной модели. Вариант ком­ поновки гидромультипликатора с плунжерами разных диаметров применяется в тех случаях, когда необходимо подавать жидкость высокого давления с разными подачами в две одновременно испытуемые емкости. При этом сборка одного из плунжеров, например левого плунжера 4 большего диаметра, осуществляет­ ся без подпятника 10. Гайка 8 завинчивается до упора в торец штока, а осевой зазор плунжера образуется со стороны головки. Сборка правого плунжера меньшего диаметра осуществляется

49

с помощью правого подпятника, который компенсирует различие диаметров головок плунжеров.

При работе гидромультипликатора на маслянистых

жидко­

стях плунжеры и гильзы изготовляют из стали ХВГ,

которая

практически не деформируется при термообработке, а

также

в процессе эксплуатации. Опыт показывает, что 90% плунжер­ ных пар (из запасных комплектов) сохраняли достаточную для работы концентричность на протяжении нескольких лет, несмот­ ря на хранение в условиях резкого перепада температуры и влажности. Это имеет большое значение, так как в гидромуль­ типликаторах различных моделей плунжеры достигают значи­ тельной длины. Так, при диаметре 10 мм длина плунжера состав­ ляет 130—140 мм; при диаметре 14 мм — 160—170 мм, а при диа­ метре 25 ММ'—превышает 310 мм. Специфика изготовления плунжерных пар изложена в специальном разделе.

Поршень 14 выполняется из высокооловянистон бронзы и уплотняется, как правило, резиновыми кольцами. Полный рабо­ чий ход поршня в цилиндре составляет не менее 110 мм. Сопря­ жение поршня со штоком осуществляется комбинированным спо­ собом — при помощи резьбы и посадочной шейки.

Для предотвращения самоотвннчнваиня поршня применяются радиальные стопоры 15. В торце клапанной головки расположе­ на продувочная игла /, служащая для удаления воздуха из заплунжерного пространства.

МЕХАНИЗМ РЕВЕРСИРОВАНИЯ

Механизм реверсирования гидромультипликатора состоит из реверсивного золотника, механизма управления реверсировани­ ем и крана реверсирования. Реверсивный золотник с гидроуправ- ^_д легшем соединяется с рабочим цилиндром без применения трубопро­ водов (рис. 22). При этом значительно уменьшается сопротив-

Рис. 22. Способ крепления реверсивного золотника

ление магистралей для подвода жидкости и повышается четкость фаз реверсирования всей гидросистемы привода.

Корпус 2 золотника

при помощи болтов 3 соединяется

своей

нижней плоскостью с

двумя коробчатыми элементами

5

(на

рис. 22 показана правая сторона соединения). Коробчатые

эле-

50

менты приварены к цилиндру, в теле которого выфрезерованы окна прямоугольной формы, и образуют каналы для подвода жидкости в правую и левую полости цилиндра 1. Положение золотника 4 соответствует подводу жидкости в правую полость цилиндра.

Уплотнение цилиндра реверсивного золотника в корпусе обеспечивается резиновыми кольцами 6 круглого сечения, кото­ рые размещаются в продольных пазах, выфрезерованных в кор­ пусе золотника (рис. 22, сечение А—А). Для предотвращения

Рис. 23. Крышка реверсивного золотника в сборе

срезания резиновых колец сопрягаемая плоскость корпуса ревер­ сивного золотника и поверхность коробчатых элементов шлифу­ ются до класса чистоты V8.

Для управления реверсивным золотником в насосах гидро­ мультипликатора применяется общеизвестная комбинация осе­ вого дросселя и обратного шарикового клапана. Эти элементы встроены в торцовые крышки корпуса золотника. Торцовые крышки отличаются от крышек золотников Г72 серийного произ­ водства уплотнением, герметизацией и ограничителем осевого положения дросселя.

На рис. 23 показана крышка золотника в сборе. Основание 1 крышки выполнено в виде прямоугольника. Внутренние каналы и резьбовые участки служат для монтажа обратного шарикового клапана 2 и штуцера 3, подводящего жидкость о т крана ревер­ сирования (цепь редуцированного потока), а также для разме­ щения дросселя 4. Дроссель имеет ступенчатую форму и на ступени большего диаметра уплотняется двумя резиновыми кольцами 5.

Максимальный сдвиг дросселя в открытом положении огра­ ничивается специальным винтом 8, который предотвращает слу­ чайный выброс дросселя силами давления жидкости при на­ стройке паузы реверсирования. Положение дросселя фиксирует­ ся контргайкой 6. Головка 7 дросселя выполняется съемной, что упрощает технологию изготовления. Взаимная соосность дроссе-

51

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ