способ определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей

Классы МПК:F15B19/00 Испытание гидравлических и пневматических систем и механизмов, не отнесенное к другим рубрикам
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-01-26
публикация патента:

Способ предназначен для определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей. Способ заключается в определении в установившемся режиме при разных уровнях поддерживаемого противодавления и ступенчатом изменении перепада давления на дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя расхода рабочей жидкости, протекающей через дроссельные окна, перемещения подпружиненного без начального поджатия пружины и вращающегося с угловой скоростью, определяемой предлагаемым соотношением, золотникового плунжера под действием на него гидростатической и гидродинамической сил, угла истечения потока рабочей жидкости в дроссельных окнах, соответствующего полученному значению перемещения золотникового плунжера, с помощью прозрачной модели золотникового гидрораспределителя, вычислении площади проходного сечения и смоченного периметра дроссельного окна, соответствующих полученному значению перемещения золотникового плунжера, и вычислении коэффициента расхода, коэффициента сжатия потока и числа Рейнольдса. Технический результат - повышение точности определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей. 2 ил. способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Формула изобретения

Способ определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, заключающийся в том, что перед началом проведения проливок наливных дроссельных окон устанавливают золотниковый плунжер в положение относительно гильзы, соответствующее нулевому открытию наливных дроссельных окон, перекрывают входной канал рабочей камеры и выходной канал сливной камеры золотникового гидрораспределителя, подают во входной канал наливной камеры рабочую жидкость и сливают ее через выходной канал рабочей камеры, перед началом проведения проливок сливных дроссельных окон устанавливают золотниковый плунжер относительно гильзы в положение, соответствующее заданному максимальному открытию сливных дроссельных окон, перекрывают выходной канал рабочей камеры, и подают рабочую жидкость во входной канал рабочей камеры и во входной канал наливной камеры, при этом сливают ее через выходной канал сливной камеры, при разных уровнях относительного противодавления, поддерживаемого на выходе проливаемых дроссельных окон золотникового гидрораспределителя, ступенчато изменяют перепад давления на проливаемых дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя, создавая при этом соответствующие давления нагнетания и давления слива, и при каждом фиксированном значении перепада давления в установившемся режиме определяют расход рабочей жидкости, протекающий через проливаемые наливные (сливные) дроссельные окна золотникового гидрораспределителя, измеряют перемещение подпружиненного без начального поджатия пружины золотникового плунжера гидрораспределителя, определяют угол истечения потока в проливаемом наливном (сливном) дроссельном окне, соответствующий этому перемещению золотникового плунжера, после чего определяют площадь проходного сечения и смоченный периметр проливаемого наливного (сливного) дроссельного окна, определяемые его формой, размером, величиной начального открытия и перемещением золотникового плунжера, и вычисляют коэффициент расхода наливных (сливных) дроссельных окон, коэффициент сжатия потока наливных дроссельных окон, коэффициент сжатия потока сливных дроссельных окон и число Рейнольдса наливных (сливных) дроссельных окон, отличающийся тем, что перед началом проведения проливок золотниковый плунжер приводят во вращение с угловой скоростью, определяемой соотношением

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - угловая скорость вращения пояска золотникового плунжера;

Хз max - максимальное перемещение золотникового плунжера;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - время двигательной реакции человека-оператора;

D - диаметр пояска золотникового плунжера;

Кспособ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - коэффициент относительной скорости кругового движения рабочей жидкости в наливной (сливной) камере;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 рmin - минимальный перепад давления рабочей жидкости, создаваемый на проливаемом дроссельном окне в процессе проведения экспериментов;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - плотность рабочей жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано для определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, под которыми подразумеваются используемые в процессе расчетов при проектировании указанных устройств зависимости коэффициента расхода способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 и коэффициента сжатия потока способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 от числа Рейнольдса Re при разных уровнях относительного противодавления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 .

Известен способ определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в отверстиях дроссельных шайб с проходным сечением круглой формы [1], заключающийся в том, что подают в отверстие прозрачной полноразмерной модели дроссельной шайбы рабочую жидкость, при нескольких уровнях относительного противодавления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , поддерживаемого на выходе отверстия прозрачной модели дроссельной шайбы и определяемого как способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , где рн - давление нагнетания, а р с - давление слива, ступенчато изменяют на отверстии прозрачной модели дроссельной шайбы перепад давления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р, определяемый как способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р=рнс, создавая при этом соответствующие давления нагнетания рн и давления слива рс , и при каждом фиксированном значении перепада давления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р в установившемся режиме определяют расход рабочей жидкости Q, протекающей через отверстие прозрачной модели дроссельной шайбы, измеряют диаметр живого сечения струи в отверстии прозрачной модели дроссельной шайбы dжс, вычисляют площадь живого сечения струи в отверстии прозрачной модели дроссельной шайбы по выражению Sжс=(способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 dжс 2)/4, вычисляют площадь проходного сечения отверстия прозрачной модели дроссельной шайбы по выражению S=(способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 d2)/4, где d - диаметр проходного сечения отверстия прозрачной модели дроссельной шайбы, затем вычисляют:

коэффициент сжатия потока способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 =Sжс/S;

коэффициент расхода способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

и число Рейнольдса Re по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - плотность рабочей жидкости;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - кинематическая вязкость рабочей жидкости.

Недостатком известного способа является невозможность определения коэффициентов сжатия потоков способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 и чисел Рейнольдса Re для потоков рабочей жидкости в проходных сечениях дроссельных окон золотниковых гидрораспределителей, поскольку они имеют некруглую форму.

Известен способ определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей [2], заключающийся в том, что перед началом проведения проливок наливных дроссельных окон перекрывают входной канал рабочей камеры и выходной канал сливной камеры золотникового гидрораспределителя, подают во входной канал наливной камеры рабочую жидкость и сливают ее через выходной канал рабочей камеры, перед началом проведения проливок сливных дроссельных окон перекрывают выходной канал рабочей камеры и входной канал наливной камеры, подают во входной канал рабочей камеры рабочую жидкость и сливают ее через выходной канал сливной камеры, устанавливают давление нагнетания р н, при разных величинах открытия дроссельных окон Y, обеспечиваемых установкой золотникового плунжера относительно гильзы, ступенчато изменяют давление слива рс, изменяя тем самым относительное противодавление способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , определяемое как способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , и перепад давления на проливаемых дроссельных окнах способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р, определяемый как способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р=рнс, и при каждом фиксированном значении относительного противодавления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 в установившемся режиме определяют расход рабочей жидкости, протекающий через проливаемые наливные (сливные) дроссельные окна Qн(с), определяют площадь проходного сечения проливаемого наливного (сливного) дроссельного окна Sн(с) , зависящую от его формы, размеров и величины открытия дроссельного окна Y, затем вычисляют коэффициент расхода наливного (сливного) дроссельного окна по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где n - количество одновременно проливаемых дроссельных окон золотникового гидрораспределителя.

Недостатком известного способа также является невозможность определения коэффициентов сжатия потока способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 и чисел Рейнольдса Re для потоков рабочей жидкости в проходных сечениях дроссельных окон золотниковых гидрораспределителей и, как следствие, невозможность определения характеристик безразмерных параметров течения потоков в них. В связи с этим, на практике, обычно полагают коэффициент сжатия потока способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 для дроссельных окон золотникового гидрораспределителя постоянным, используя его осредненное значение, что снижает точность проводимых расчетов, особенно расчетов гидродинамических сил, действующих на золотниковые плунжеры, а для расчетов расходов рабочей жидкости, протекающей через дроссельные окна Q, пользуются зависимостями коэффициента расхода способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 от величины открытия дроссельного окна Y, т.е. способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 =способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 (Y), и зависимостями коэффициента расхода способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 от относительного противодавления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , т.е. способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , но такие зависимости справедливы только для конкретных типов и микрогеометрии золотниковых гидрораспределителей.

Известен способ определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей - прототип [3], заключающийся в том, что перед началом проведения проливок наливных дроссельных окон устанавливают золотниковый плунжер в положение относительно гильзы, соответствующее нулевому открытию наливных дроссельных окон, перекрывают входной канал рабочей камеры и выходной канал сливной камеры золотникового гидрораспределителя, подают во входной канал наливной камеры рабочую жидкость и сливают ее через выходной канал рабочей камеры, перед началом проведения проливок сливных дроссельных окон устанавливают золотниковый плунжер относительно гильзы в положение, соответствующее заданному максимальному открытию сливных дроссельных окон, перекрывают выходной канал рабочей камеры и подают рабочую жидкость во входной канал рабочей камеры и во входной канал наливной камеры, при этом сливают ее через выходной канал сливной камеры, при разных уровнях относительного противодавления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , поддерживаемого на выходе проливаемых дроссельных окон золотникового гидрораспределителя и определяемого как способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , где рн - давление нагнетания, a p с - давление слива, ступенчато изменяют перепад давления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р на проливаемых дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя, определяемый как способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р=рнс, создавая при этом соответствующие давления нагнетания рн и давления слива рс , и при каждом фиксированном значении перепада давления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р в установившемся режиме определяют расход рабочей жидкости Qн(с), протекающий через проливаемые наливные (сливные) дроссельные окна золотникового гидрораспределителя, измеряют перемещение Х подпружиненного без начального поджатая пружины золотникового плунжера гидрораспределителя, определяют угол истечения потока в проливаемом наливном (сливном) дроссельном окне способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 н(с), соответствующий этому перемещению X, после чего определяют площадь проходного сечения Sн(с) и смоченный периметр Пн(с) проливаемого наливного (сливного) дроссельного окна, определяемые его формой, размером, величиной начального открытия и перемещением золотникового плунжера Х, затем вычисляют:

коэффициент расхода наливных (сливных) дроссельных окон способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 н(с) по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

коэффициент сжатия потока наливных дроссельных окон способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 н по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

коэффициент сжатия потока сливных дроссельных окон ее по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

и число Рейнольдса наливных (сливных) дроссельных окон Reн(с) по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где n - количество одновременно проливаемых дроссельных окон гидрораспределителя;

Sт1 - площадь наливного торца золотникового плунжера;

Sт2 - площадь сливного торца золотникового плунжера;

К п - коэффициент упругости пружины;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - плотность рабочей жидкости;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - кинематическая вязкость рабочей жидкости.

Недостатком известного способа-прототипа является невысокая точность получаемых результатов измерений, поскольку золотниковый плунжер для перемещения под действием перепада давления и стационарной составляющей гидродинамической силы в процессе экспериментов должен кроме позиционной нагрузки, создаваемой пружиной, преодолевать еще и силу сухого трения между ним и гильзой.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей за счет преобразования сухого трения между золотниковым плунжером и гильзой в вязкое.

Технический результат достигается тем, что в известном способе определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, заключающемся в том, что перед началом проведения проливок наливных дроссельных окон устанавливают золотниковый плунжер в положение относительно гильзы, соответствующее нулевому открытию наливных дроссельных окон, перекрывают входной канал рабочей камеры и выходной канал сливной камеры золотникового гидрораспределителя, подают во входной канал наливной камеры рабочую жидкость и сливают ее через выходной канал рабочей камеры, перед началом проведения проливок сливных дроссельных окон устанавливают золотниковый плунжер относительно гильзы в положение, соответствующее заданному максимальному открытию сливных дроссельных окон, перекрывают выходной канал рабочей камеры и подают рабочую жидкость во входной канал рабочей камеры и во входной канал наливной камеры, при этом сливают ее через выходной канал сливной камеры, при разных уровнях относительного противодавления, поддерживаемого на выходе проливаемых дроссельных окон золотникового гидрораспределителя, ступенчато изменяют перепад давления на проливаемых дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя, создавая при этом соответствующие давления нагнетания и давления слива, и при каждом фиксированном значении перепада давления в установившемся режиме определяют расход рабочей жидкости, протекающий через проливаемые наливные (сливные) дроссельные окна золотникового гидрораспределителя, измеряют перемещение подпружиненного без начального поджатия пружины золотникового плунжера гидрораспределителя, определяют угол истечения потока в проливаемом наливном (сливном) дроссельном окне, соответствующий этому перемещению золотникового плунжера, после чего определяют площадь проходного сечения и смоченный периметр проливаемого наливного (сливного) дроссельного окна, определяемые его формой, размером, величиной начального открытия и перемещением золотникового плунжера, и вычисляют коэффициент расхода наливных (сливных) дроссельных окон, коэффициент сжатия потока наливных дроссельных окон, коэффициент сжатия потока сливных дроссельных окон, а также число Рейнольдса наливных (сливных) дроссельных окон, при этом в отличие от известного способа предварительно перед началом проведения проливок золотниковый плунжер приводят во вращение с угловой скоростью, определяемой соотношением:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - угловая скорость вращения золотникового плунжера;

Хз max - максимальное перемещение золотникового плунжера;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - время двигательной реакции человека-оператора;

D - диаметр пояска золотникового плунжера;

Кспособ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - коэффициент относительной скорости кругового движения рабочей жидкости в наливной (сливной) камере;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 рmin - минимальный перепад давления рабочей жидкости, создаваемый на проливаемом дроссельном окне в процессе проведения экспериментов.

При вращении золотникового плунжера относительно гильзы с определенной скоростью происходит преобразование сухого трения между золотниковым плунжером и гильзой в вязкое трение, причем при этом практически не создается дополнительного перепада давлений рабочей жидкости на проливаемых дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя.

Так как заявленная совокупность существенных признаков способа позволяет решить поставленную задачу, то заявленный способ соответствует критерию "изобретательский уровень".

Суть способа поясняется с помощью фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 изображен гидрораспределитель и пример схемы экспериментальной установки для определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, а на фиг.2 изображен план скоростей золотникового плунжера, вращающегося в гильзе.

Гидрораспределитель состоит из золотникового плунжера 1 и гильзы 2, образующих наливное 3 и сливное 4 дроссельные окна, а также наливную 5, рабочую 6 и сливную 7 камеры. В гильзе 2 золотникового гидрораспределителя выполнены входной канал наливной камеры 8, входной канал 9 и выходной канал 10 рабочей камеры, а также выходной канал сливной камеры 11.

Экспериментальная установка для определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя содержит источник гидравлического питания переменной производительности, включающий резервуар рабочей жидкости 12, магистраль всасывания 13, насос 14 с приводным электродвигателем 15, обратную магистраль 16 с вентилем 17 для регулировки расхода рабочей жидкости, поступающей от насоса на слив, и предохранительным клапаном 18 для предотвращения перегрузки насоса и электродвигателя, а также ресивер 19 для уменьшения амплитуды пульсации давления рабочей жидкости, магистраль нагнетания 20, вентили нагнетания 21 и 22, манометры давления нагнетания 23 и 24, манометры давления слива 25 и 26, вентили слива 27 и 28, магистраль слива 29, в которой установлены теплообменник 30 для поддержания постоянной температуры рабочей жидкости и фильтр 31 для ее очистки, мерную емкость 32, демпфер 33, турбину 34, датчик линейных перемещений 35, вторичную электроизмерительную аппаратуру 36, тарельчатые пружины 37 с приспособлениями для центровки и стопорения 38, сопло 39, источник сжатого воздуха 40, воздушный вентиль 41 и оптико-электронный датчик частоты вращения 42 и частотомер 43.

Предварительно с помощью приспособлений для центровки и стопорения 38 устанавливают золотниковый плунжер 1 в положение относительно гильзы 2, соответствующее нулевому открытию наливных дроссельных окон 3 при проведении проливок наливных дроссельных окон, или максимальному заданному открытию сливных дроссельных окон 4 при проведении проливок сливных дроссельных окон, и обеспечивают нулевое поджатие тарельчатых пружин 37.

Перед проведением проливок наливных дроссельных окон 3 золотникового гидрораспределителя вентили 22 и 28 закрывают, при этом открывают вентили 21 и 27.

Перед проведением проливок сливных дроссельных окон 4 золотникового гидрораспределителя вентили 21, 22 и 28 открывают, при этом вентиль 27 закрывают.

При подаче питания на приводной электродвигатель 15 он приводит во вращение насос 14, в результате чего рабочая жидкость из резервуара 12 по магистрали всасывания 13 поступает в насос 14. В свою очередь насос 14 подает рабочую жидкость в ресивер 19, обратную магистраль 16, через которую и установленный в ней вентиль 17 часть рабочей жидкости перетекает обратно в резервуар 12 и в магистраль нагнетания 20. Из магистрали нагнетания 20 рабочая жидкость поступает через соответствующие вентили нагнетания 21 и 22 в гидрораспределитель, откуда она через соответствующие вентили слива 25 и 26 попадает в магистраль слива 29 и через теплообменник 30 и фильтр 31 направляется или в резервуар рабочей жидкости 12, или при измерении расхода в мерную емкость 32.

Перед началом проведения проливок наливных 3 (сливных 4) дроссельных окон подают сжатый воздух от источника сжатого воздуха 40 в сопло 39 и раскручивают турбину 34 вместе с золотниковым плунжером 1, регулируя частоту вращения с помощью воздушного вентиля 41 по показаниям частотомера 43, получающего сигнал от оптико-электронного датчика частоты вращения 42. Золотниковый плунжер 1 вращается в гильзе 2.

Рассмотрим план скоростей золотникового плунжера 1, вращающегося в гильзе 2, приведенный на фиг.2. Здесь скорость поступательного движения золотникового плунжера Vз отложена по оси ординат, а линейная скорость кругового движения поверхности пояска золотникового плунжера Vп - по оси абсцисс. На фиг.2 показаны также Fс.т.д - сила сухого трения движения между золотниковым плунжером и гильзой и Fс.т.з - проекция силы сухого трения между золотниковым плунжером и гильзой на ось золотникового плунжера.

Согласно гипотезе Кулона сила сухого трения движения Fс.т.д всегда направлена против главного вектора скорости, модуль которого V для рассматриваемого случая определяется соотношением:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Тогда синус угла способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 между Vп и Vз будет определяться как:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

С другой стороны из фиг.2 следует, что

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Подставляя выражение (7) в уравнение (8) при условии

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

после несложных преобразований получаем:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

или

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

или

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где Кв.з - коэффициент вязкого трения золотникового плунжера, определяемый как:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Линейная скорость кругового движения внешней поверхности золотникового плунжера определяется по выражению:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - угловая скорость вращения пояска золотникового плунжера;

D - диаметр пояска золотникового плунжера.

После подстановки выражения (14) в (13) коэффициент вязкого трения золотникового плунжера Кв.з можно определить следующим образом:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Для возникновения эффекта преобразования сухого трения между золотниковым плунжером 1 и гильзой 2 в вязкое трение, зависящее от скорости поступательного движения золотникового плунжера, необходимо обеспечить выполнение условия (9), т.е. необходимо, чтобы V2 п было по крайней мере на два порядка больше Vз 2, т.е.:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Перемещение золотникового плунжера относительно гильзы в экспериментальной установке возникает в результате создания перепада давлений на его торцах за счет поворота вентилей регулировки расходов человеком-оператором.

Полагая время нарастания перепада давления в экспериментальной установке малым по сравнению со временем двигательной реакции человека-оператора, выражение для максимальной скорости перемещения золотникового плунжера можно определить как:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где Хз max - максимальное перемещение золотникового плунжера;

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - время двигательной реакции человека-оператора.

Подставляя выражения (14) и (17) в (16) и разрешая его относительно способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , получаем соотношение, определяющее минимальное значение угловой скорости вращения золотникового плунжера, необходимое для возникновения эффекта преобразования сухого трения между золотниковым плунжером и гильзой в вязкое, в следующем виде:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

С другой стороны, вращение золотникового плунжера не должно создавать существенных дополнительных перепадов давления в наливной или сливной камере гидрораспределителя, т.к. это может приводить к искажениям результатов экспериментов.

Для определения верхней границы угловых скоростей вращения золотникового плунжера будем рассматривать его как бесконтактное дисковое торцевое уплотнение, создающее перепад давления рабочей жидкости способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 рспособ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , определяемый в общем случае в соответствии с [4] как:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где Rd - в рассматриваемом случае радиус пояска золотникового плунжера:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Кспособ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 - коэффициент относительной скорости кругового движения рабочей жидкости в наливной (сливной) камере, определяемый как:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 ж - в рассматриваемом случае скорость кругового движения рабочей жидкости в наливной или сливной камере золотникового гидрораспределителя.

Для того чтобы искажения рабочего процесса в результате вращения золотникового плунжера были минимальными, необходимо выполнить условие:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

где способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 рmin - минимальный перепад давления рабочей жидкости, создаваемый на проливаемом дроссельном окне в процессе проведения экспериментов, т.е. способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 рспособ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 должен быть по крайней мере на два порядка меньше способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 рmin:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Подставляя выражения для способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 рспособ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 (19) в (22) с учетом (20) и разрешая его относительно способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , получаем выражение для максимально допустимой угловой скорости вращения золотникового плунжера в виде:

способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065

Таким образом, угловая скорость вращения золотникового плунжера должна быть в пределах, определяемых соотношением (5). При этом происходит преобразование сухого трения между золотниковым плунжером 1 и гильзой 2 в вязкое трение и практически не создается дополнительного перепада давлений рабочей жидкости на проливаемых дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя.

В процессе проведения проливок по задействованным манометрам 23 и 24 регистрируют давление нагнетания, а по задействованным манометрам 25 и 26 регистрируют давление слива.

Вращением ручек соответствующих задействованных вентилей 17, 21, 22, 27 и 28 устанавливают давление нагнетания рн и давление слива рс, обеспечивающие требуемые значения перепада давления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р на проливаемых дроссельных окнах гидрораспределителя и относительного противодавления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 , соответствующие фиксированному значению перепада давления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р на данном шаге.

Под действием гидростатического и гидродинамического давлений со стороны рабочей жидкости золотниковый плунжер 1 гидрораспределителя смещается в гильзе 2, преодолевая усилие, развиваемое тарельчатыми пружинами 37, при этом демпфер 33 способствует уменьшению колебаний золотникового плунжера 1 гидрораспределителя в гильзе 2.

При проливке наливных дроссельных окон 3 золотникового гидрораспределителя с увеличением перепада давления площади их проходных сечений Sн увеличиваются, а при уменьшении перепада давления - уменьшаются.

При проливке сливных дроссельных окон 4 гидрораспределителя с увеличением перепада давления площади их проходных сечений Sc уменьшаются, а с уменьшением - увеличиваются.

При каждом фиксированном значении перепада давления на дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 р и постоянном поддерживаемом значении относительного противодавления способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 с помощью мерной емкости 32 определяют расход рабочей жидкости Qн(с), протекающей через проливаемые наливные 3 или сливные 4 дроссельные окна золотникового гидрораспределителя, а с помощью датчика линейных перемещений 35 (например, линейного дифференциального трансформатора), чувствительный элемент которого соединен с золотниковым плунжером 1 гидрораспределителя, и вторичной электроизмерительной аппаратуры 36 (например, фазочувствительного выпрямителя и вольтметра) определяют перемещение золотникового плунжера 1 гидрораспределителя относительно гильзы 2.

Затем, например, с помощью прозрачной модели гидрораспределителя определяют угол истечения способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 н(с) потока рабочей жидкости в проливаемом наливном 3 или сливном 4 дроссельном окне золотникового гидрораспределителя, соответствующий полученному значению перемещения Х золотникового плунжера 1 гидрораспределителя относительно гильзы 2.

После этого определяют коэффициент расхода наливных (сливных) дроссельных окон способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 н(с) по выражению (1), коэффициент сжатия потока наливных дроссельных окон способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 н по выражению (2), коэффициент сжатия потока сливных дроссельных окон способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 с по выражению (3) и число Рейнольдса наливных (сливных) дроссельных окон Reн(с) по выражению (4).

Для примера определения границ допустимых скоростей вращения золотникового плунжера рассмотрим золотниковый гидрораспределитель со следующими параметрами:

- диаметр пояска золотникового плунжера D=0,4 см;

- максимальное перемещение золотникового плунжера Хз max=0,025 см;

- минимальный перепад давления на дроссельном окне способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 pmin=0,1 кгс/см2;

- рабочая жидкость - ЛЗ-МГ-2 с плотностью способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 .

В соответствии с [5] время двигательной реакции человека-оператора составляет способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 =0,5 с.

Для золотникового плунжера, полностью погруженного в рабочую жидкость, при относительном зазоре между пояском золотникового плунжера и торцевой стенкой гильзы, равном 0,5, коэффициент К способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 в соответствии с [4] может быть выбран приблизительно равным Кспособ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 =0,55.

Подставляя эти данные в (5), получаем:

2,5 с-1способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 способ определения характеристик безразмерных параметров течения   потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, патент № 2282065 328,9 с-1.

Таким образом, с помощью представленного способа за счет преобразования сухого трения между золотниковым плунжером и гильзой в вязкое трение повышается точность позиционирования золотникового плунжера под действием гидростатической силы и стационарной составляющей гидродинамической силы, при этом, как следствие, повышается точность определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя.

В результате использования получаемых с помощью предложенного способа более точных характеристик безразмерных параметров течения потоков в дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя существенно повышается точность гидравлических расчетов золотниковых гидрораспределителей в процессе их проектирования. Полученные преимущества позволяют рекомендовать заявленный способ для использования в различных отраслях промышленности, где используются золотниковые гидрораспределители.

Литература:

1. Вакина В.В. О влиянии противодавления на коэффициент расхода при истечении жидкостей через дроссельные шайбы малых сечений, Сб. "Гидропривод и гидропневмоавтоматика", вып.3, Киев: Технiка, 1968, стр.74-80.

2. Фомичев В.М., Бирюков О.Я., Чайковский Ю.В. О влиянии противодавления и конфигурации проточной части на расходные характеристики цилиндрических золотников, Авиационная промышленность №4, 1974, стр.32-34.

3. Заявка №2002102095, дата публикации 20.08.2003, "Способ определения характеристик безразмерных параметров течения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей", МПК7 F 15 В 19/00 (прототип).

4. Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1974, стр.74-75.

5. Пильгунов В.Н. Совместная работа следящего гидропривода машинного регулирования с человеком-оператором /Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М.: МВТУ им. Баумана, 1975, стр.15.

Класс F15B19/00 Испытание гидравлических и пневматических систем и механизмов, не отнесенное к другим рубрикам

стенд для испытаний силовых цилиндров -  патент 2528544 (20.09.2014)
способ диагностирования рукавов высокого давления -  патент 2528224 (10.09.2014)
испытательный стенд -  патент 2522280 (10.07.2014)
стенд для испытания гидроподъемников -  патент 2517465 (27.05.2014)
способ испытания гидроцилиндров на функционирование, ресурс и наработку до отказа -  патент 2511886 (10.04.2014)
стенд для диагностики по аналогу гидросистем машин коммунального назначения -  патент 2509927 (20.03.2014)
способ испытания изделия на герметичность -  патент 2501984 (20.12.2013)
агрегат питания рулевых машин -  патент 2499916 (27.11.2013)
стенд для испытаний гидроцилиндров -  патент 2498120 (10.11.2013)
стенд для ресурсных испытаний гидроцилиндров -  патент 2498119 (10.11.2013)
Наверх