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

рекомендуется выбирать расстояние I в конце второй трети ин­ тервала неустойчивости:

1 = ал + 0,6(Д—а,).

Для определения а, Гартман рекомендует эмпирическую зависимость следующего вида:

а, = d c[l +0,041(10,2^ —0,93)2];

здесь ро — избыточное давление питания в МПа; величину Д подсчитывают по формуле (174).

Важным параметром, влияющим как на частоту излучения, так и на отдаваемую мощность, является /г. При увеличении h возрастает время, необходимое для повторения цикла колеба­ ний, а значит снижается частота излучения. Резонансная по­

ным вариантом Гартман считает свистки с h = dp, однако допу­

ческпх устройствах часто бывает очень важно добиться постоянства частоты свистка при

изменении давления питания ро. Для свистка, представленного на рис. 185, удавалось получить такой режим работы, когда при изменении давления питания от 0,03 до 0,08 МПа частота [ оста­ валась постоянной. Характеристика такого вида при докритическом истечении из сопла приведена на рис. 186.

Рост выходной мощности свистка может быть достигнут, если сделать диаметр резонатора гір больше диаметра сопла dc,

3 2 9

у. e. k = > 1 . Так как струя на выходе из сопла расши­

ряется, то такой выбор соотношения dp п dK обеспечивает более полное использование энергии струп. Однако увеличивать диа­

получили распространение свистки с цилиндрическим резонато-

Издаваемый свистком при нормальном питающем давлении р0

звук не является звуком пластинки («колеблющегося ножа»), на который набегает вытекающая из прямоугольного сопла струя, усиленного цилиндрическим резонатором. Так, если струя воздуха набегает на нож без резонатора при нормальном дав­ лении питания ро, равном примерно 0,005 МПа, что соответ­ ствует скорости 42,7 м/с, звук не возникает, каково бы ни было относительное расположение ножа 1 и сопла 2 (рис. 187,6). При нормальном питающем давлении ро звук также не появ­ ляется, если нож 1 с соплом 2 находится на некотором расстоя­

становится краем резонатора.

330

При работе свистка в нормальных условиях звук получается чисто синусоидальным и почти без гармоник.

Если давление р0 повышается, то появляется «звук струи» и

■свисток имеет цилиндрический резонатор, то часть струп, попа­ дая в последний, завихряется и, выходя через прорезь, отклоняет периодически основную струю. Этим объясняется ■большая мощность, излучаемая таким свистом при ро = = 0,2 -у- 0,3 МПа, т. е. при сверхзвуковом истечении из сопла.

При небольшом давлении питания (нормальном) явления протекания струн по внутренней стенке резонатора (завихре­ ние струн) не обнаруживается. Это подтверждается тем, что при нормальном давлении питания частота свистка и интенсивность излучения не нарушаются при разных положениях предмета в резонаторе: если в резонаторе сделать лопасть и менять ее положение относительно оси (рис. 187, д), то частота остается постоянной. При высоких давлениях интенсивность излучения зависит от положения лопасти.

Большое количество экспериментов, проведенных со свист­ ками, имеющими резонаторы различной формы (прямоуголь­ ные, сферические, эллиптические и т. д.), выявили преимущество свистков с цилиндрической формой резонаторов с круглым основанием.

Частота звука (круговая), излучаемого свистком, может быть рассчитана по формуле

где коэффициент К незначительно зависит от длины прорези свистка (для свистка, показанного на рис. 187,г, величина К равняется 0,713); V — объем камеры свистка.

Как следует из последнего выражения, частота для полицей­ ского свистка не зависит от ширины b (при одновременном из­ менении резонатора и прямоугольного сопла).

Как показали проведенные опыты, частота излучаемого звукового сигнала при докритическом истечении сильно зависит от питающего давления (рис. 188, а).

Для получения более стабильной частоты следует работать при больших питающих давлениях и сверхзвуковом истечении воздуха из сопла (рис. 188,6). Эскизы свистков в обоих случаях приведены на рисунке.

331

Работа свистка при нормальном давлении подобна работеочень короткой органной трубы, у которой давление в резонато­ ре в каждый данный момент времени одинаково. При этом выходящая из отверстия воздушная струя колеблется под влиянием звуковых волн, возникающих в резонаторе. К продоль­ ной скорости струи, вдоль линии AB, добавляется поперечная скорость. При этом давление в резонаторе в каждый момент во' всех точках одинаково.

Рис. 188. Зависимость частоты свистков f от давления питания р0:

а— звуковое истечение; б — сверхзвуковое истечение

Втечение первого полуперпода работы свистка воздух наполняет резонатор, а в следующий полуперпод поступивший воздух выбрасывается наружу. Поэтому для получения коле­

баний струю часто несколько направляют ко внутренней части резонатора. Все это подтверждает теорию Гельмгольца и Релея о поддержании колебаний с помощью струп, периодически отклоняющейся у «ножа».

Мощность излучения свистка выражается как произведение площади отверстия сопла 5 = ЬЬ на интенсивность звука / = р2 /ра\

Wa= ^ ,

где р — эффективное значение акустического давления на вы­ ходе из свистка; р — плотность воздуха; а — скорость звука.

Затраченная мощность — это мощность воздушной струп на выходе из сопла:

воздуха из сопла.

Тогда коэффициент полезного действия свистка л _. W'a __ 2 Ь6 У-

P2aS^ '

332