Вопрос 86

Ударные явления в гидравлических приводах прессов и способы их предупреждения. Компенсаторы гидроударов.

При резком изменении скорости движения жидкости в трубопроводе (быстром закрытии или открытии клапанов, практически мгновенной остановки траверсы и т. д.) возникает волна повышенного давления жидкости, называемая гидравлическим ударом.

По Н. Е. Жуковскому при мгновенном закрытии затвора оста­новка перед ним жидкости и связанное с этим повышение давления вследствие упругости жидкости и стенок трубы распространяется в виде ударной волны по трубе с определенной скоростью а к резервуару [20, 29].

Рассмотрим прямой горизонтальный трубопровод с постоянными диаметрами и толщиной стенки. Потерями напора на трение пренебрегаем.

Назовем периодом трубопровода (L — длина трубопровода). Все, что произойдет в трубопроводе со скоростью и давлениями с момента мгновенного закрытия затвора (t = 0), можно представить в виде восьми последовательных фаз распространения гидравлического удара (рис. 90) за время от 0 до 20.

Рассмотрение фаз гидравлического удара позволяет сделать следующие выводы:

1)ударная волна повышенного давления, достигая резервуара, меняет свое направление на обратное и возвращается к затвору в виде волны пониженного давления той же абсолютной величины;

2)от закрытого затвора ударная волна пониженного давления отражается, удваивая свою абсолютную величину

Если затвор закрывается постепенно и время закрытия Т₃ < 0, то ударное давление у затвора достигает той же величины, что и при мгновенном закрытии.

Пренебрегая потерями на трение, максимальное давление ударной волны найдем исходя из того, что при торможении столба жидкости его кинетическа.я энергия переходит в работу по деформации стенок трубы и деформации сжатия жидкости:

Прямой гидравлический удар возможен при быстром закрытии золотника или клапана распределителя в следующих случаях: если линия от аккумулятора до пресса имеет значительную длину; при соприкосновении бойка с поковкой во время хода приближения; при резком повышении или понижении нагрузки и т. д.

При закрытии затвора за время, большее Т₃> 0, ударное давление определяют с помощью цепочки уравнений, связывающих изменение напора с изменениями скорости.

Цепочные уравнения можно получить из общих представлений о гидравлическом ударе, используя закон изменения количества движения. Для первого периода, когда отсутствуют обратные волны, имеем:

Для снижения ударных давлений в гидросистемах прессов устанавливают компенсаторы гидроударов (рис. 91). При повышении давления жидкость перемещает поршень компенсатора, сжимая упругий элемент (газ или пружину).

Компенсаторы рассчитывают приближенно, исходя из условия поглощения ими всей энергии движущегося столба жидкости от аккумулятора или наполнительного бака до компенсатора [45].

Кинетическую энергию жидкости, движущейся в трубе, к моменту перекрытия трубопровода найдем из выражения (136).

Процесс сжатия воздуха в компенсаторе принимают адиабатическим (показатель адиабаты n=1, 4), тогда энергию, поглощаемую компенсатором, можно выразить

Рис. 91. Компенсаторы гидроударов: