ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Динамический анализ распределительных устройств двустороннего действия из "Пневматические приводы " Рассмотрим распределитель, обе полости которого постоянно связаны с магистралью посредством отверстий в золотнике (см. рис. 70, а). Обозначим — площадь отверстия, сообщающегося с полостью наполнения, и /р — с полостью выхлопа. Полостью управления в данном случае является правая полость, левая полость при этом перекрыта и давление воздуха в ней равно магистральному. Если полость управления соединить с атмосферой через отверстие с эффективной площадью /вэ /рэ то давление в ней понизится и золотник переместится в направлении этой полости. [c.190] Полость управления сообщается с атмосферой через трубопровод, на котором установлено устройство управления распределителем, например конечный переключатель. С ростом длины трубопровода в линии управления, т. е. по мере удаления устройства управления от золотника, сопротивление линии возрастает, а ее пропускная способность, характеризуемая эффективной площадью /вэ, уменьшается. Перепад давлений на торцах при этом также будет уменьшаться и при некотором значении = вэ)тп соответствующем предельной длине линии управления, в полости установится постоянное давление, равное давлению, необходимому для начала движения золотника = ру. Увеличение длины линии сверх предельного значения приведет к нарушению работы распределителя — он не будет переключаться. В зависимости от диаметра трубопровода его предельная длина может ограничиваться несколькими метрами, что в значительной степени сужает область применения распределителей этого типа. Способ определения предельной длины линии управления будет подробно рассмотрен ниже. При движении золотника вправо в левую полость (см. рис. 70, а) поступает сжатый воздух из магистрали через сечение а расход воздуха из полости равен нулю, так как линия управления перекрыта. [c.190] Если пренебречь теплообменом с окружающей средой, то процессы изменения давления и температуры в полости управления могут быть описаны уравнениями (302) и (303), а в полости наполнения — (309) и (310), в которых следует положить В = 0. Уравнение движения (313) остается без изменения. [c.191] Уравнение (313) отличается от аналогичного уравнения движения (77) также отсутствием коэффициента а, учитывающего площадь, занимаемую штоком с одной стороны поршня в данном случае а = 1. [c.191] Процессы наполнения и опоражнивания постоянного объема относительно хорошо изучены, но трудность состоит в правильном определении коэффициента расхода. Рассматриваемый постоянный объем заключен, главным образом, внутри трубопровода, через который происходит заполнение или, как это имеет место в данном случае, опоражнивание. Так как в станках-автоматах и автоматических линиях величины длин трубопроводов в линиях управления могут измеряться десятками и даже сотнями метров, то, очевидно, объем трубы будет значительно превышать объем полости управления распределителя. [c.193] Из анализа экспериментальных кривых изменения давления в полости управления можно заметить, что они по своему внешнему виду мало отличаются от аналогичных кривых, характеризующих процессы наполнения и опоражнивания постоянного объема, когда давление по всему объему принимается одинаковым и когда все количество сжатого воздуха поступает в объем или вытекает из него через местное сопротивление, характеризуемое той же пропускной способностью, что и данный трубопровод. В качестве примера на рис. 75, а д показаны осциллограммы, полученные при различных длинах трубопровода. Они могут быть использованы для определения приведенного коэффициента расхода — по кривым 2 изменения давления в полости управления до начала движения золотника. Кривые 1 на этой осциллограмме представляют собой изменение давления в другой полости распределителя, а кривые 3 — перемещение золотника. [c.193] Обработка осциллограмм позволила установить значения приведенного коэффициента расхода для разных отношений длин трубопроводов 1т и их диаметров Dj. Величина зависит не только от соотношения указанных параметров, но и от величины давления р . Чтобы не усложнять дальнейших расчетов по динамике распределителей, пренебрежем последним и примем [х равным его среднему значению. В дальнейшем под ц, р всегда будем иметь в виду это усредненное значение для всего процесса наполнения нли выхлопа. Вносимые таким допущением погрешности относительно невелики. [c.195] Коэффициент изменяется в весьма широких пределах, приближаясь к единице при коротких линиях управления и уменьшаясь до сотых долей, когда длина трубопровода измеряется десятками метров. Если учесть, кроме того, зависимость [х р от и 1т, то указать заранее величины для определенных диапазонов т и Dj довольно трудно, с другой стороны, не всегда имеется возможность найти величину опытным путем. [c.195] Из анализа осциллограмм (см. рис. 75), полученных при испытании распределителей с различными длинами линий управления, можно сделать заключение, что при больших длинах трубопроводов (см. рис. 75, а, б) время переключения золотника значительно меньше, чем время падения давления до начала его движения. Поэтому временем перемещения в этом случае можно пренебречь и при расчете золотника определять только время падения давления. В случае, когда длина трубопровода невелика (см. рис. 75, в—д), время движения золотника соизмеримо со временем подготовительного периода, но мало по абсолютной величине. [c.196] Утечки сжатого воздуха из промежуточной полости в полость управления могут быть учтены при определении эффективной площади /э, а в полость противодавления—эффективной площадью /рэ. [c.198] Начальные условия для подготовительного периода т — О, X - О, X = О, Г = Уд, 2 = 1. [c.198] Если требуется найтн среднее значение на всем диапазоне сжатия р от Ра до Рд, то пользуемся выражениями (294), (296) и графиком на рис. 72, а. Сначала определяем по осциллограмме время /з и переходим к безразмерному времени Тд. Далее, зная У а = Рд Рм и Хо = V( IFs, находим I из формулы (296), а затем Юд по графику рис. 72, а. После этого определяем и по формуле (340). Полученное значение f p является усредненным на интервале изменения давления от р р до р = рд переход от l np к Кр был подробно рассмотрен выше. [c.200] Для этого типа распределителей также существует предельная длина /j-шах трубопровода линии управления (предельная величина /J, превышение которой приводит к нарушению работоспособности системы. Условием для определения /j-max. как и в распределителях, управляемых понижением давления, является рд = = ру. Имея это в виду, можно по формуле (297) или по графику (рис. 77) [найти (0 = o)g= (Oeniax если величина Рз задана. Далее, пользуясь выражением (340), можно определить (Д)ш и (М яр)тт-От (Илр)ш1п. можно указанным выше способом перейти к и к ттах 1по формуле (324)]. [c.200] На рис. 70, в показана схема наиболее часто употребляемого двустороннего распределителя, который переключается также при повышении давления в полости управления (левая полость на этом рисунке). [c.200] Начальные условия при решении этой системы уравнений совпадают с начальными условиями, рассмотренными выше для рас-пределителей, показанных на рис. 70, б т = О, X = О, X = О, Y = Уа, Z = 1. Как будет показано ниже, система уравнений (333), (334) и (341) аналогична системе, описывающей динамику исполнительных устройств, но результаты решения последней в данном случае не могут быть использованы. Эти системы решаются при различных начальных условиях, в том числе и различных значениях параметра Xq. Относительный вредный объем распределителей во много раз больше, чем Хо исполнительных устройств, вследствие значительных длин трубопроводов в линиях управления. [c.201] Система уравнений (333), (334) и (341) при указанных начальных условиях решалась методом численного интегрирования на ЭВМ Стрела-3 . В качестве примера на рис. 78, а—s даны графики зависимости безразмерной скорости золотника X от времени прн одинаковой нагрузке на штоке т] = 0,2 и для различных конструктивных параметров iV и Хо. Сравнение графиков скорости золотника показывает, что заметные колебания скорости появляются с уменьшением обоих параметров и Хо- На рис. 79 показан сводный график зависимости = х N) для различных значений относительного начального объема Xq. Этот график может быть использован для определения времени перемещения золотника. Из графика можно заметить, как сильно увеличивается время с увеличением начального объема полости наполнения Хо и конструктивного параметра N. [c.201] Приведенные в качестве примера опытные осциллограммы получены для распределителей с различными длинами и диаметрами трубопроводов линий управления. Во всех случаях наблюдается сравнительно плавное изменение давления в полости управления и лишь при коротких трубопроводах (рис. 80, г) можно заметить некоторые колебания давления после заполнения полости. В период движения золотника давление в полости наполнения обычно несколько уменьшается, а в полости выхлопа (кривые 2) — растет. [c.204] Если длнны трубопроводов очень велики, то можно пренебречь временем перемещения золотника. При коротких трубопроводах, как показали расчеты и опыты, интервалы времени х, и XII измеримы, но оба малы. Поэтому эти интервалы следует сравнивать со временем всего рабочего цикла системы. Так как распределители обычно располагают возможно ближе к цилиндру или даже присоединяют к последнему, то объем трубопроводов до распределителя является наибольшим объемом, и основным в цикле является время подготовительного периода. [c.204] Вернуться к основной статье