Файл: Лебедев И.В. Элементы струйной автоматики.pdf

управления by/bn = 0,5 -г- 2,0 для данных относительных значе­

ний длины стенки L/bn = 10,5 и глубины Н/Ьи = 2 , 2 практически ложатся на одну кривую (кривая 1), т. е. параметры a/bn, Ьу/Ьп

и а мало влияют на расход переключения. Там ж е нанесены кри­ вая 2, соответствующая Н/Ьп = 1 , 1 и кривая 3, соответствующая большей безразмерной длине стенки L/bn = 21.

Сопоставление кривых 2 и 3 с кривой 1 показывает, что при

увеличении длины стенки расход переключения увеличивается, а при уменьшении относительной глубины — уменьшается.

Рассмотрим теперь влияние числа Рейнольдса. При увеличе­ нии числа Рейнольдса безразмерный расход переключения сна­ чала увеличивается, а затем при достаточно больших значениях числа Re мало зависит от него.

Если же верхний канал управления закрыт, то безразмерный расход переключения уменьшается по мере увеличения Re (см. кривую 4). Однако такое уменьшение имеет место только при

достаточно малых углах наклона и малых смещениях стенок. При больших же углах наклона или смещениях безразмерный расход переключения практически не зависит от того, закрыт или

открыт верхний канал управления. Эта зависимость проявляет­ ся только при а = 10° э- 12° и а/Ьи ^ 0,25, а при а > 15° и

а/Ьп > 0,25 этого явления не наблюдалось. Согласно опытам при

малых углах наклона стенок на переключение струи влияет ее притяжение к противоположной стенке. Однако в реальных эле­ ментах расстояния между стенками, как правило, таковы, что указанное влияние не имеет места. Таким образом, безразмер­ ный расход переключения мало зависит от величины смещения

157

стенки а/bn, ширины канала управления Ьу/Ьп и угла наклона

стенки а и существенно увеличивается с увеличением длины стенки L/bn и глубины Н/Ьп.

Рассмотрим теперь результаты измерений давления переклю­ чения, выполненных при различных значениях числа Рейнольд­

На рис. 63, б приведены графики зависимости давления пе­

реключения от числа Рейнольдса при различных величинах сме­ щения стенки а/Ьп для Н/Ьп = 2 ,2 ; Ь/Ьп = 10,5 и а = 15°. Как

видно, безразмерное давление переключения зависит от Re и а/Ьп. При малых значениях Re величина давления переключения

этих графиков следует, что с увеличением ширины канала управ­ ления давление переключения уменьшается.

Рас. 63. Зависимость давления и расхода переключения от основных па­ раметров:

158

Давление переключения существенно возрастает при умень­ шении смещения и наклона стенки (рис. 63, б, г). Это объясняет­

ся тем, что при соударении струи управления с силовой струей образуется область повышенного давления вблизи среза сопла управления. Такое повышение давления эквивалентно увеличе­ нию сопротивления канала управления (см. п. 4).

Описанные эксперименты, а также данные, опубликованные

При достаточно большом смещении стенки переключение проис­ ходит в результате восполнения расхода, эжектируемого струей из циркуляционной зоны. Притяжение струи к противоположной стенке на переключение в этом случае не влияет.

При малых смещениях и малых углах наклона стенок по ме­ ре увеличение расхода управления увеличивается разрежение между струей и противоположной стенкой. В этом случае пере­ ключение струи происходит в результате совместного действия восполнения эжектируемого расхода и уменьшения давления у противоположной стенки. Поскольку в реальных элементах используется, как правило, первый способ переключения, в даль­ нейшем ограничимся только его рассмотрением.

По данным опытов можно сделать следующие выводы о вли­ янии числа Re на параметры переключения. Безразмерные дав­ ление и расход переключения существенно зависят от числа Рейнольдса в области низких чисел Re (Re < 2 - ІО3): с увеличе­ нием Re указанные параметры возрастают. Скорость этого воз­ растания убывает по мере увеличения Re и при достижении не­ которых предельных значений Renp безразмерный расход пере­ ключения от Re не зависит. Заметим, что величина Renp тем больше, чем меньше относительная глубина Н/Ь„.

Таким образом, расход переключения зависит только от па­ раметров, определяющих расход, эжектируемый струей, т. е. от числа Рейнольдса, относительной глубины Я/Ьп, длины стенки L/bn, и практически не зависит от смещения стенки. Из этого

факта, а также из известного положения (см. п. 4 гл. Ill), что с уменьшением смещения увеличивается угол отклонения струи при соударении двух плоских струй, следует, что безразмерный расход переключения практически не зависит от того, насколько струя отклонена в результате соударения со струей управления.

По мере увеличения числа Рейнольдса безразмерное давле­ ние переключения возрастает, причем при достижении опреде­ ленной величины Re давление переключения становится поло­ жительным. Число Re, при котором это давление равно 0, уве­ личивается с увеличением смещения стенки а/Ьп и ширины соп­ ла управления Ьу/Ьп. При положительном давлении переключе­

ния невозможно использовать элемент в качестве усилителя (элемента ИЛИ — НЕ ИЛИ). Это объясняется тем, что струя,

159

переброшенная к левой стейке сигналом, поданным в правый ка­ нал управления (рис. 62), не вернется к правой стенке после снятия сигнала управления даже в том случае, если левый канал

а. По мере возрастания расхода управления увеличивается длина циркуляционной зоны. Этот процесс сначала является ус­ тойчивым — каждому значению расхода управления соответст­ вует определенная длина циркуляционной зоны (этот случай рассмотрен в предыдущем параграфе). Затем, при определенном значении расхода Qy процесс становится неустойчивым и проис­ ходит увеличение длины циркуляционной зоны, приводящее к от­ рыву струи от стенки даже при неизменном значении ру.

б. При сравнительно коротких стенках L/b„ < 1 5 -^ 2 0 струя

отрывается от стенки, когда край струи достигает конца стенки. Этот случай имеет место в большинстве реальных элементов. Остановимся в связи с этим на его подробном рассмотрении.

Определим расход переключения, приняв наряду с допуще­ ниями, указанными в предыдущем параграфе, следующее допол­ нительное предположение: поперечное сечение струи (в створе конца стенки) относится к основному участку струи. Это допу­

в пределах основного участка струи.

В момент отрыва от стенки край струи еще соприкасается с концом стенки, поэтому возвратный поток отсутствует и

Q n e p = Q a -

Подставляя в это условие выражение (207), находим

Для определения расхода переключения по полученному вы­ ражению необходимо знать координату сечения струи, проходя­ щего через конец стенки:

5 = 5 /б 0 = 2S/b0,

где öo — половина ширины сопла.

Для определения величины 5 принимаем предположение о том, что изменение направления первоначального импульса не влияет на расход переключения.

Тогда из рис. 64 следует

О С = R — ух\ г/і = б0 + S) tg ß;Si = /?Ѳ,

и, следовательно,

160