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

Универсальная характеристика позволяет вычислить нагру­ зочную способность ТУ, пользуясь условиями функциональной устойчивости (см. п. 6, гл. I). Для этого необходимо задаться минимальной кратностью сигналов k = р уШа х /Р в тІп и построить

характеристику переключения, соответствующую нулевой на­ грузке на выходе. Очевидно, этой нагрузке будут соответство­ вать наихудшие условия по помехоустойчивости, так как в этом случае уровень остаточных давлений максимален. Затем надо провести прямую под углом а таким, что tg>a = k. Точка пересе­

чения этой прямой с характеристикой переключения, соответ­ ствующей минимальной нагрузке (п = 0) определяет р ^ п, Р^Ц.

характеристики переключения, целиком находящиеся внутри незаштрихованной области, обладают функциональной устойчи­ востью и обеспечивают заданную кратность сигналов.

Теперь строим характеристики переключения, соответствую-

Рис. 154 и 152, а — д л я плоского ТУ фирмы М аксам .

318

щие работе на п = 1, 2, 3 и т. д. элементов. Максимальное числа

элементов, соответствующее нахождению характеристики внутри И-области, равно нагрузочной способности. В данном случае нагрузочная способность равна шести.

При построении характеристики переключения для данного числа п параллельно соединенных входов элементов, необходимо

на универсальную характеристику нанести суммарную входную' характеристику п входов, полученную умножением на п ординат

входной характеристики, и по точкам ее пересечения с выходны­ ми характеристиками построить характеристику переключения.

2. Методы улучшения статических и эксплуатационных характеристик

Турбулентные усилители основного типа (как цилиндриче­ ские, так и плоские) характеризуются следующими существен­ ными недостатками:

1) высокий уровень остаточных давлений, снижающий по­ мехоустойчивость устройств;

2)достаточно низкие допустимые давления питания, затруд­ няющие преобразование выходной информации и повышающие опасность засорения;

3)чувствительность к вибрациям.

В последние годы предложено несколько модификаций ТУ, в той или иной степени свободных от отмеченных недостатков. В этих элементах эффект турбулизации струи комбинируется с другими аэродинамическими эффектами.

Элементы с отклонением турбулизованной струи. Высокий уровень остаточных давлений, являющийся принципиальным недостатком классического ТУ, определяется тем, что турбулент­ ная струя несет энергию, доля которой и воспринимается прием­ ным каналом. Эта доля, как отмечалось, существенно меньше энергии, передаваемой ламинарной струей, однако она все ж е достаточно велика.

Естественным способом уменьшения остаточных давлений представляется введение тех или иных средств, обеспечивающих отклонение струи от первоначального направления после ее турбулизации. Удобнее всего осуществить отклонение турбулизо­ ванной струи, использовав эффекты взаимодействия струи со стенкой.

Один из способов заключается в следующем. Вблизи струи в рабочей камере устанавливается прямолинейная или криволи­ нейная стенка (рис. 155, а); расстояние между осью струи и стен­ кой выбирается таким, чтобы ламинарная струя не касалась стенки. Поэтому ламинарная струя течет в направлении оси канала питания. После ж е турбулизации угол расширения струи увеличивается, струя соударяется со стенкой, притягивается к ней (в силу эффекта Коанда) и течет вдоль нее (этот эффект

319

Рис.J55.Усовершенствованныетурбулентныеусилители:

струя не попадает в приемный канал и давление на выходе ста­ новится равным нулю (рис. 155, б).

Упомянутая стенка может быть выполнена также в виде диффузора с большим углом раскрытия. В этом случае (рис. 155, в) ламинарная струя не касается горловины диффузо­

ра и сохраняет прямолинейное направление. Диаметр же турбулизованной струи оказывается больше диаметра горлови­ ны диффузора. Струя заполняет диффузор; однако из-за боль­ шого угла раскрытия диффузора происходит отрыв потока. В результате поток течет вдоль образующей диффузора и не попадает в приемный канал. Это тоже приводит к устранению остаточного давления.

Отклоняющую стенку можно выполнять в виде острой кромки (рис. 155, г) [113, 114]. В этом случае будет иметь место

не притяжение турбулизованной струи, а ее отражение в сто­ рону, противоположную стенке.

Три рассмотренных способа уменьшения остаточных давле­ ний приводят примерно к одинаковым результатам. Первые два способа практически не отличаются по характеру протекающих процессов, поэтому выбор того или иного способа обусловли­ вается соображениями технологичности и конструктивными соображениями.

Еще одним способом отклонения струи после турбулизации является введение внутренней обратной связи [100]. Сущность его может быть понятна из рассмотрения рис. 155, д. Ламинар-

320

ная струя полностью попадает в приемный канал, либо образует встречный обратный поток; турбулизованная ж е струя соуда­ ряется со стенкой, течет вдоль нее, попадает в вогнутые зоны 1 или 2 и направляется в сторону струи. Соударяясь со струей,

отраженные потоки отклоняют ее, устраняя тем самым остаточ­ ные давления.

Усилитель с полуограниченной струей. Анализ устойчивости

ниям. Следует отметить, что использование полуограниченной струн позволяет не только уменьшить чувствительность к вибра­ циям, но и повысить давление питания элемента из-за более высокого предела устойчивости полуограниченной струи.

3. Расчет характеристик

Обычно различают два типа расчетов: проектный и повероч­ ный. Целью проектного расчета является выбор основных раз­ меров турбулентных усилителей, обеспечивающих либо задан­ ные требования к параметрам, либо максимальную величину критерия качества. Цель поверочного расчета— получение харак­ теристик ТУ по заданным размерам.

Основные геометрические размеры ТУ. Геометрия ТУ опреде­

/у — расстоянием от среза канала питания до оси канала управ­ ления; /п — длиной канала питания.

Указанные геометрические размеры можно привести к безразмерному виду, разделив их на диаметр канала питания.