О применении эластомеров в гидравлических регуляторах Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.22

В.Б. Сыркин, V. V. Syrian, e-mail: [email protected] В.А. Трейер, V.A. Treier, e-mail: [email protected]

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia

О ПРИМЕНЕНИИ ЭЛАСТОМЕРОВ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРАХ

ON THE APPLICATION OF ELASTOMERS IN THE HYDRAULIC' CONTROL

Рассматривается возможность применения в гидравлических регуляторах ыпврво-регулируюпгазЕ элементов из эластомеров, обладающих компактностью, технологичностью, лучшими динамическими свойствами, малой чувствительностью к качеству7 рабочей жидкости гидросистем. Приводятся сведения по некоторым гидравлическим регуляторам (принципы устройства и свойства), а также отдельные результаты исследования регулятора давления повышенной герметичности.

The possibility of applying hydraulic regulators shut-regulatory elements of elastomers having a compact, adaptability, better dynamic properties, low sensitivity to the quality of the working fluid hydraulic systems. Provides information on some hydraulic control (principles and properties of the device) as well as individual research results increased pressure regulator leaks.

Ключевые слова: гидравлический регулятор, эластомер, регулятор давления, регулятор расхода, регулирующий элемент, запорный элемент

Keywords: hydraulic control, elastomer, pressure regulator, flow control, control element, stop element

Применение средств гидроавтоматики в различных техно логических стационарных и мобильных машинах, летательных аппаратах, горных машинах и сельскохозяйственной технике обусловлено их уникальными возможностями которые могут быть значительно расширены при использовании деталей и элементов запорно-регулирующих устройств из эластичных материалов, больше распространенных в ушшгаительной технике. Устройства такого типа, как правило, компактны, технологичны, менее чувствительны к качеству рабочей жидкости гидросистем, отличаются лучшими динамическими свойствами, хорошо вписываются в гидравлические механизмы различного назначения.

152

К наиболее типичным из этих устройств можно отнести обратный клапан с эластичным кольцом круглого сечения [паг. 3451422 США, MKU F16K15/14], которое служит одновременно и затвором, н уплотнительным элементом. При прямом потоке жидкости, последняя поступает в канал 1, проходит по радиальным каналам П. отжимает кольцо и сливается в отводной канал Ш (рис. 1) [1].

Рес. 1. Схема обратного клапана с эластичным кольцом

При и зменении направления движения потока жидкости кольцо прижимается к седлу кольцевой конической канавки и запирает каналы П. Исследования показали, что между давлениями на входе и выходе клапана существует линейная зависимость.

Авторами разработана конструкция предохранительного клапана с использованием во втором его каскаде эластичного кольца (рис. 2).

Рнс. 2. Схема двухкаскадного предохранительного клапана

При давлении в полости I меньшем давления настройки клапана 2 первого каскада, эластичное кольцо 1 прижимается к уплотняющей поверхности вследствие разности площадей внутренней и внешней поверхностей кольца. В момент срабатывания клапана 2 при давлении, превышающем давление настройки, давление иа внешней поверхности кольца снижается. соединяя поло ста нагнетания I и слива П. давления в которых соответственно равна рЕ и ргл Небольшой стагизм (около В%), высокое быстродействие и, как следствие, небольшое перерегулирование (не более 5%), а также мачая чувствительность к загрязнению рабочей жидкости позволяют рекомендовать его для различных систем гидроавтомагики.

Надежность гидравлических регуляторов давления, работающих в условиях вибрационных нагрузок и перегрузок, зависит в значительной степени от их возможности сохранять при этом герметичность. При вынужденных колебаниях корпуса регулятора перемещаются и

Частота периодических колебаний элемента 1 совпадает с частотой действия нагрузки, а отклонения его положения от равновесного состояния относительно корпуса 6 определяется выражением [1]

£ = 7 , Л , , «»(л* + <Ро + 9 ~где?/ = (ЙГ + -а>2)- +4<52аг

При отсутствии вибрации уравнение сил, действующих на запорный элемент, имеет вид Р-т д-ржР= 0.гдеР- сила сжатия пружины; шд - масса подвижных элементов; % - ускорение силы тяжести; р - давление перед клапаном; Р- площадь действия давления^, Со - первоначальное поджатие пары «подвижный элемент-корпус». Удельное давление

д - : . гдеРу - площадь уплотняющей поверхности.

Герметичность клапана нарушится при некотором удельном давлении <7 = 3 шш к, т.е. снг = дпш1 Ру с2.Допустимое смещение запорного элемента клапана до начала разгерметизации составит .Г-ПШ1 = ^ - ¿нг. Примем ^ = В^, где коэффшшент В = (с0 - :нг_) / с0.

При вибрациях корпуса клапана 'запорный элемент получит амплитуду смещения. которая составит:

Р __а__

+ю2) + Лб2 а2

Очевидно, что при герметичность клапана будет сохраняться, в противном слу-

чае нарушится. Условие сохранения герметичности представится как Ь=а/%. тогда с учетом предыдущих зависимостей получим:

Е

Проведенные исследования показали, что нарушение герметичности происходило при 11=12 (т = 0,025 кг, с = 6.6 кН/ы, Р = 180 Н, с, = 242 кН/м, р = 460 кН м").

При неустановившихся колебаниях движение запорного элемента клапана можно выразить: = - 6У е = а(Т) со5 где со = —.

<Уг & Л

Результаты расчета и эксперимент показали, что амплитуда колебаний запорного элемента клапана зависит от скорости изменения их частоты и коэффициента демпфирования 3, при стационарных гармонических колебаниях разгерметизация происходит при определенной перегрузке.

Библиографический список

1. Сыркин В.В. Динамика предохранительного клапана с эластичным управляющим элементом / В В. Сыркин. В.Б. Петров. В.П. Пурдик П Гидропривод и гидропневматика. -Киев: Техшк. 1971. -Вып 15. - С. 33-34.

2. Бугаенхо В.Ф., Гулий Н.А., .Пинский Н.Ф. Герметичность клапанов преобразовательного типа при гармонических вынужденных колебаниях // Пневматика и гидравлика. -М Машиностроение, 1975 -Вып 2. - С. 217-225.