Краткие теоретические сведения. В учебной литературе по гидравлике рассматриваются два случая истечения жидкости через малое отверстие в тонкой стенке: первый – при постоянном

 

В учебной литературе по гидравлике рассматриваются два случая истечения жидкости через малое отверстие в тонкой стенке: первый – при постоянном, а второй – при переменном напорах [2]. В обоих случаях истечение происходит из резервуара в окружающую среду (или в среду с противодавлением). В первом случае истечения напор перед отверстием считают постоянной, а во втором случае – переменной величиной. Следует отметить, что рассматриваемые случаи истечения имеют ограниченное практическое применение.

Чаще всего, в машиностроительной гидравлике встречаются случаи истечения жидкости через гидродроссель. Последний представляет собой разновидность малого отверстия в тонкой стенке. Гидродроссель – это особое местное сопротивление, обладающее чрезвычайно высокими диссипативными свойствами. Устанавливаются гидродроссели во многие гидравлические системы (включая и системы автоматического регулирования) с целью достижения требуемых инерционных свойств и обеспечения желаемых характеристик функционирования систем. Конструкции гидродросселей, а также требования, которые к ним предъявляются, подробно изложены в [2, 4]. Отметим только, что гидродроссели бывают регулируемые и не регулируемые. Конструктивно не регулируемые ] отверстие в тонкой стенке: первый – при постоянном, а второй – при переменном напорах гидродроссели часто выполняют в виде пробки с наружной резьбой, в которой изготавливается осевое отверстие малого диаметра d _др (d _др – диаметр дросселя). Толщина стенки l, в которой изготавливают отверстие, должна быть связана с диаметром дросселя следующим образом: l ≤ (1,5…2,0) d _др.

Коэффициент местного сопротивления гидродросселя можно определить из следующего выражения:

 

,

 

где – диаметр канала, в котором установлен дроссель;

– коэффициент расхода дросселя, для отверстия круглой формы = 0,62…0,65.

Чаще всего, встречаются два случая истечения через гидродроссель. В первом случае жидкость от источника энергии через дроссель поступает в торцевую полость подпружиненного золотника или поршня, то есть рассматривается процесс заполнения рабочей полости, в которой перемещается подпружиненный поршень или золотник. Во втором случае рассматривается процесс опорожнения полости через гидродроссель. При этом линия с установленным в нее дросселем подключается к сливу.

Рассматриваемые процессы относятся к нестационарным, так как и при заполнении и при опорожнении полости через гидродроссель изменяются во времени фазовые координаты – давления и расхода (скорости).

На рисунке 7.1 приведена расчетная схема процессов заполнения и опорожнения через гидродроссель ДР рабочей полости Б пружинного гидроаккумулятора.

Рисунок 7.1 – Расчетная схема

 

При рассмотрении указанных процессов решается задача определения времени заполнения t _запи времени опорожнения t _опполости Б пружинного аккумулятора.

На схеме (см. рисунок 7.1) приняты следующие обозначения: р ₁ и р ₂ – давления; с – жесткость пружины; – координата поршня ( соответствует полному заполнению полости Б).

При математическом описании процессов заполнения и опорожнения полости Б принимались следующие допущения: силы трения и инерции, действующие на жидкость и поршень равны нулю; потери энергии при течении жидкости учитываются только на гидродросселе ДР.

Для процессов заполнения и опорожнения при принятых допущениях были составлены две системы дифференциальных уравнений, в результате решения которых получены следующие выражения:

– процесс заполнения полости Б (p ₁ = const)

 

; (7.1)

 

– процесс опорожнения полости Б (p ₁ = 0)

 

, (7.2)

 

где – площадь поршня, ( – диаметр поршня);

– площадь проходного сечения дросселя;

– плотность рабочей жидкости;

– усилие преднатяга пружины (при );

– ход поршня.

Остальные обозначения величин, входящих в выражения (7.1) и (7.2) были приведены выше.