Повышение чувствительности поршневых элементов


Замена масла водой в системах регулирования лишает их свойства самосмазываемости. Вода как смазывающая жидкость не дает таких малых коэффициентов трения, как это было при использовании масла. Но если добиться существования постоянного слоя жидкости между трущимися поверхностями, то тогда сила трения при использовании воды будет даже меньше, чем в масляных системах регулирования, из-за того что вязкость воды во много раз меньше вязкости масла.
Сила трения любых трущихся тел равна: где — коэффициент трения; N — сила, прижимающая одно трущееся тело к другому.
При N=0 сила трения равна нулю, как бы велик ни был коэффициент трения /. В свободно плавающих поршнях, на которые действуют только симметричные гидравлические усилия, нет сил, прижимающих эти поршни к стенкам цилиндра. Движение таких поршней и в водяной среде не вызовет сил трения, а значит, и нечувствительности.
Но если на поршень действуют внешние прижимающие или перекашивающие усилия, то высокую чувствительность можно получить только при условии создания восстанавливающих усилий, противодействующих внешним вредным силам. В частности, наличие пружин всегда вызывает перекашивающие усилия и поэтому для поршневых элементов с пружинами необходимо использование специальных средств* уменьшающих нечувствительность нагруженных поршней.
Свободно плавающий поршень, находящийся под действием давления жидкости, прижимается давлением в зазоре к расточке цилиндра или центрируется этим давлением. Знак воздействия определяется направлением конусности поршня по отношению к цилиндрической расточке втулки.
Опыт показывает, что если давление со стороны больше, чем со стороны, то поршень центрируется в расточке. При противоположном перепаде давления поршень прижимается к стенке цилиндра. Силы прижатия поршня достаточно вения.
Наибольшее распространение получили два способа создания центрирующей силы: вращение поршней и гидростатическая самоцентровка [Л. 2, 14]. При вращении поршней создается клин в наиболее узком зазоре, благодаря которому и возникает центрирующее усилие. Это усилие должно быть больше прижимающей внешней силы. Только в этом случае не будет касания поршня о стенку цилиндра и не будет полусухого трения при его осевом -смещении. Но при трогании с места полусухое трение неизбежно, и поэтому вращающий момент необходимо рассчитывать именно на этот случай. При вращении, когда момент трения резко упадет, скорость вращения поршня увеличится, достигнув такого уровня, когда силы сопротивления будут равны действующим силам. К сожалению, прижимающую силу при трогании с места определить трудно, и поэтому вращающий момент приходится определять экспериментальным путем.
Поддерживающая сила вращающегося поршня определяется по формуле, где IX — коэффициент вязкости; п — угловая скорость вращения вала; L — длина поршня; ф — относительный зазор.
Величина поддерживающей силы р прямо пропорциональна вязкости. Коэффициент вязкости fx воды в 30—40 раз меньше, чем у масла. Поэтому при прочих равных условиях поддерживающая сила вращающегося поршня в водяной среде в 30—40 раз меньше, чем у такого же поршня, вращающегося в масле. Чтобы создать необходимую поддерживающую силу, нужно пропорционально увеличить скорость привода поршня. Обычно для этой цели применяется гидравлическая реактивная турбина и, следовательно, для вращения поршня в водяной системе потребовалось бы значительно увеличить расход рабочей воды.
При таких условиях вращающиеся поршни имеет смысл применять только тогда, когда нет внешних прижимающих или перекашивающих сил. Но тогда силы трения малы и нет нужды в создании поддерживающей силы поршня. При наличии внешних прижимающих или перекашивающих усилий (например, пружины) вращающиеся поршни в водяной среде применять нецелесообразно.
Принято считать, что вращающиеся поршни имеют то преимущество, что при попадании загрязнения в зазор они счищают эти загрязнения, и поэтому их можно применять при более загрязненной воде. Опыт показывает, что может всегда найтись такое загрязнение, которое заклинится в зазор между вращающимся поршнем и цилиндром и прекратит его вращение, а следовательно, и пропадет источник поддерживающей силы. Поэтому мы считаем, что, безусловно, надежнее и целесообразнее применять достаточно хорошие фильтры для очистки воды, 'чем использовать для этой цели элементы системы регулирования, надежность и чувствительность работы которых определяют надежность и устойчивость ра-_ боты паротурбинного агрегата.
Более совершенный способ образования центрирующей силы — применение самоцентрирующихся поршней. На рисунке дано схематическое изображение такого поршня. Вода под давлением р0 проходит через сверления малого диаметра fo в специальные полости, выфрезеро-ванные на поверхности поршня, а оттуда через щели с зазорами от 6i до 62 в полость пониженного давления рс.
Когда поршень прижат к одной стороне (например, 6i=0), тогда |П0Р- в прилегающей камере давление Pi станет равным р0 (нет вытекания жидкости). С противоположной стороны давление жидкости р2 будет минимальным, поскольку из полости 12 жидкость вытекает через максимальный зазор <62, имея в ©иду, что 6= =61+162 — диаметральный зазор). Сила, отжимающая поршень от стенки цилиндра в принятых условиях, будет равна: где F — площадь впадины.
Как видно из полученного выражения, максимальная центрирующая сила определяется значением ръ Давление р« тем меньше, чем больше отношение площади зазора по периметру впадины к площади подводящего отверстия /о. Если во впадину 2 будет проходить дополнительное количество жидкости через зазор 62 со стороны рабочего давления р0, то давление р2 будет большим, а центрирующая сила меньшей. Чтобы предотвратить попадание жидкости через зазор 62, с напорной стороны делается дренажная канавка 5, из которой жидкость проходит в полость пониженного давления помимо центрирующих впадин. Необходимо предупредить попадание жидкости во впадину 2 из соседних впадин 3 и 4. Для этого отвод жидкости из дренажной канавки 5 осуществляется через продольные канавки 6, которые одновременно разделяют соседние центрирующие впадины.
Центрирующее усилие таких поршней практически не зависит от вязкости жидкости, и поэтому они одинаково успешно могут применяться как для масляных, так и для водяных систем регулирования.


Яндекс.Метрика