Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 118

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

коэффициенты расходов ц в течение переходного процесса остаются постоянными. В результате интегрирования получим.

Для сочетания Д —Д

, А

\

,

 

2г, — і

 

ßißs

 

 

ßf (2г, — І)+ г,

 

t = ---- Carets: —

------

 

arctg

Уг,(I —г,)

 

2/г

 

&2

Уг,(1 —г[)

 

 

 

 

2ß,ß2

 

—arctg

 

2r + ß?-rt

+

Mi_ ln

 

ß3 Ѵ\-Гі+ VWx

х

 

2 V (r+ß?)(r,-r)

2cp

 

 

Рз ѵт=7[- V W i

 

 

 

 

 

V Рз— г + > Г1— г

+ с ,

 

 

 

(46)

 

 

 

 

Vßl—r— \/ гх— г

 

 

 

 

где С — постоянная

 

 

 

 

 

 

интегрирования,

которую

находят

из

начальных условий;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cp =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИГ'

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= j /

— ^ + - ^ г + (р;

Р* —і /

2 +

Ш + ф;

 

ß3 =

 

— + ф; ß4 —

 

— Ч— —

 

 

 

V

2

 

 

 

 

 

 

 

2k"-

 

 

 

 

 

2

2£2

 

 

 

Для сочетания режимов истечения НД

 

 

 

 

t = A

- г / Щ - .

А

1п

л / - — 1— —

+ С,

(47)

 

У

Г2

 

К

Г,

 

 

J

 

где г2 = Р2 ІР\-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для сочетания режимов истечения Д —Н

 

 

 

 

t = A-

 

2k arctg j /

 

 

 

 

 

 

 

 

+ с.

4k"-+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(48)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для сочетания режимов истечения ИН

 

 

 

(49)

 

 

 

 

t = А ln I k г1

1+ С.

 

 

 

 

Вслучае, когда fі или /2 обращаются в нуль, выражения

(46)— (49) вырождаются соответственно в уравнения опо­ рожнения или заполнения глухой камеры.

При fі = 0 для докритического истечения

t = —А ------

1+С

7 З а к а з 993

97


II для надкритического истечения

t = —А In-----1- С.

При /2 = Одля докрптического истечения

/ = Лі arctg I /

'-+С -,

где

V

т±г 1

 

 

1

V

/ 2

1

І\ | /

RT

и для надкритического истечения

t —АJгI + С.

Отметим, что уравнения переходных процессов в междрос­ сельных камерах зависят не от абсолютных значении давлении Po, Р1 , Ръ а от их отношении /т, /'2, г. Для расчета переходного

процесса в междроссельной камере необходимо заранее знать, какие сочетания режимов истечения будут иметь место во время его протекания (возможны три различных сочетания режимов истечения через первый и второй дроссели), к какому сочетанию режимов истечения относится исходный статический режим и каковы его параметры. Эта задача может быть решена с по­ мощью графика, представленного на рис. 34 и построенного с использованием уравнений статики пневматической и проточ­

ной камеры. Кроме

того, при

расчете

переходного

процесса,

протекающего в междроссельной

камере,

необходимо

знать

также величины коэффициентов

расхода ц, и р2

дросселирую­

щих органов. Проточная пневматическая камера

в устройствах

пневмоавтоматики

выполняется

чаще всего

в виде

усилителя

сопло — заслонка

(рис. 35). Зависимость коэффициента

расхо­

да

от параметров

дросселя

сопло — заслонка,

входящего

в состав такого усилителя, обычно

задается

графически.

Кри­

вые,

выражающие

указанную

зависимость,

 

приведены

на рис. 15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 6. Для усилителя сопло — заслонка

(рис. 35), имеющего постоян­

ный дроссель типа жиклер с Щ= 0,427 мм, переменный дроссель сопло—за­

слонка с с12 = 2,02 мм и объем междроссельной

камеры V = 462 см3, опреде­

лить временную характеристику рі = /(/) при

изменении расстояния между

соплом и заслонкой скачком от Лс = 0.037 мм до /іуі.т = 0,083 мм. Абсолют­

ное давление питания р0 = 0.25 МПа, абсолютное давление за

вторым дрос­

селем р2 = 0,1 МПа.

 

Прежде чем приступить к построению переходного процесса, следует опре­

делить давление в междроссельной камере /щ при исходном

статическом

режиме и давление Ріѵгт при новом установившемся статическом режиме. Так как коэффициент расхода р2 для второго дросселирующего органа не являет­ ся постоянным, а зависит при постоянном открытии /і от давлении перед соп­ лом и после него, значения указанных выше давлений следует искать методом последовательного приближения.

98


Найдем значение ріь. Учитывая, что на'исходном

статическом режиме

/і;с = 0,037 мм, а давление в междросселыюп камере

лежит в

пределах

0.25 МПа йз ріс

0,1 МПа, берем в первом приближении Цо = 0.4 (рис. 15, б).

Постоянным дросселем служит жиклер, поэтому можно

считать,

что рі =

—const = 0,8.

 

 

 

Найдем отношение

 

 

:rid?

 

( / 1/ / 2), =

^1 — ^— :

= 1,22.

 

 

 

При помощи графика на рис. 34, учитывая, что г = 0,4, находим г2 = 0,47.

Следовательно, ріс = 0,212 МПа.

определяем уточненное зна­

По графику,

представленному на рис. 15, б,

чение рі 2 ' = 0,48.

 

 

 

 

 

 

Тогда (fi/j2)u

» 1 и, следовательно, ріс = 0,2 МПа.

приближении

для

Найдем установившееся

значение р\ у С т. В

первом

//уст = 0,083 мм по графику

на рис. 15, б находим ,и 2 =0,8 и

определяем

(fi/fi)г = 0,218. Пользуясь графиком на рис. 34,

находим г2 = 0,9 и р \ уст

=

= 0,108 МПа. Снова с помощью графика на рис. 15, б

находим

уточненное

значение .Ug1= 0,755 и рассчитываем (/і//2)ц = 0,29.

По графику па рис. 34 определяем г2 = 0,877 и, следовательно, pt ,-ст =

= 0.114 МПа.

 

В новом установившемся режиме отношение /1 / / 2 = 0,29.

учитывая, что

Вычислим также /2 для нового установившегося режима,

р2 = 0,755:

 

/2 = р2ги/2йс = 0,004 см2*.

 

Теперь есть все данные для расчета. Остается определить

те сочетания

режимов истечения через первый и второй дроссели, которые будут сущест­ вовать в переходном процессе. Для этого воспользуемся графиком на рис. 34.

Намечая на кривой для г = 0,4 точку исходного статического режима

(г2 = 0,5,

Г| = 0.8)

и нового установившегося значения (г2 = 0,877),

замечаем,

что вре­

менная

характеристика будет проходить сначала через

сочетание

режимов

Д — Д, а затем Н —Д и граничное значение будет г2 = 0,8, что соответствует г1 = 0,5. Это следует из равенства г —гхг2, которое действительно также в ди­

намике.

Для первого участка (Д —Д) расчет ведут по формуле (46). Постоянную интегрирования определяют из условия, что Г\ = 0,8, / = 0. На втором участке — Д) расчет следует вести по формуле (47), причем постоянную интегри­ рования определяют из условия, что гі = 0,8 при t Д Здесь 11 —время, со­

ответствующее моменту перехода от сочетания режимов истечения Д — Д кН — Д. Данные расчета сведены в табл. Г.

На рис. 50 представлена экспериментальная кривая переходного процесса. Там же нанесены расчетные точки (по табл. 1).

* Так как р2 зависит от давления перед соплом, в данном случае наибо­ лее правильным было бы разбить весь диапазон изменения р\ на участки н взять средние значения коэффициентов расхода для каждого участка. Если же ради простоты взять одно значение р2, то его следует выбирать соответст­ вующим окончанию переходного процесса, так как только в этом случае рас­ четное установившееся значение будет наиболее близко к экспериментально­ му. Физически это означает, что вместо медленно уменьшающегося в период переходного процесса эффективного проходного сечения )2 из-за уменьшения р2, обусловленного падением давления р, (см. график на рис. 15, б), взято его наименьшее возможное значение. Вследствие этого расчетная кривая переход­ ного процесса должна пройти несколько выше экспериментальной.

7*

99

 



 

 

 

 

Таблица

1

 

 

 

Расчетные данные для построения

 

 

 

 

 

переходного процесса

 

 

 

 

 

д

- д

С4!

и

~ Д

 

 

 

 

і,

 

 

 

Г

 

 

 

 

с

Л

ю

к с

- - к " -

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

° *3

 

 

о |

с

 

 

 

 

 

 

 

«_

S

 

 

0

 

 

ис

 

 

 

 

 

0,800

0,200

=6,72

0,800

0,125

 

 

1,13

0,700

0,175

7.25

0,815

0,123

 

 

2,76

0,600

0,150

7,84

0,830

0,120

Рис. 50.

Экспериментальная

3,91

0,550

0,137

8,94

0,850

0,118

кривая

переходного процес­

^ =6,72

0,500

0,125

12.25

0,877

0,114

са в междроссслыюн камере

Динамика пневматических камер, содержащих ламинарные дроссели. При выводе дифференциального уравнения (40) про­ точной камеры не было сделано никаких предположений отно­ сительно зависимости расхода воздуха через дроссели камеры от их геометрических п термодинамических параметров. Поэтому уравнение (40) и выражения для его коэффициентов могут быть использованы также и для камеры, содержащей ламинарные дроссели. Так как в формулы для расхода воздуха ламинарных дросселей площади проходных сечений не входят, то вместо них могут быть взяты проводимости дросселей а. При изменении перепадов давлений в широком диапазоне следует принять, что массовые расходы воздуха через.дроссели проточ­ ной камеры равны

G{ = си (р'І— р\), Go= а', (pi— pi),

где для капилляра

256|Хд/ЯГ ’

для щелевого цилиндрического дросселя „ _ пОб3

~ 24,ЦдIRT '

Уравнение (40) действительно и для случая включения различных (смешанных) дросселей, например, турбулентного и ламинарного. При этом необходимо окончательный вывод выражений коэффициентов дифференциального уравнения де­ лать с учетом соответствующей формулы для разности расходов G.

В устройствах пневмоавтоматики проточные камеры с лами­ нарными дросселями чаще всего используют в качестве точных

100