сравнительно невысокое быстродействие распределительной аппаратуры и невысокие рабочие давления (не превышающие 32 МПа). Это позволяет представить их математическими моделями с сосредоточенными параметрами [2].
Гидролиния, соединяющая гидронасос с распределителем, представлена уравнениями [1, 2, 15, 26]:
|
|
|
|
Q |
|
|
Q |
|
dpн |
k |
|
; |
|
|
|
|
|
(3.26) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
лин |
|
|
н |
|
|
dt |
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
dл |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
kл 0,25 π |
dл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.27) |
||||||||||||
|
Lл |
Eж |
δл E |
|
; |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
||||||||
p |
н |
p |
лин |
|
|
2 λл ρж Lл |
Q |
|
Q |
лин |
2 |
; |
(3.28) |
||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
π2 dл5 |
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
75 Re 1 при Re |
л |
2300, |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
λл |
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.29) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при Reл |
2300; |
|
||||||||||||||
|
|
0,3164 Re |
л |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
Reл |
|
2 Qн Qлин |
, |
|
|
|
|
|
|
|
(3.30) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
π dл νж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где Qн, Qлин – расходы рабочей жидкости соответственно на входе и выходе из насосной гидролинии; kл – коэффициент упругости гидролинии; dл – диаметр насосной гидролинии; Lл – длина насосной гидролинии; Eж – объемный модуль упругости рабочей жидкости; Eл – модуль упругости материала стенки насосной гидролинии; δл – толщина стенки насосной гидролинии; рл, рн – давление соответственно на входе и выходе из насосной гидролинии; λл – коэффициент потерь давления по длине насосной гидролинии; ρж – плотность рабочей жидкости; Reл – число Рейнольдса потока насосной гидролинии; νж – коэффициент кинематической вязкости жидкости.
Гидролиния, соединяющая распределитель с гидроцилиндром, представлена уравнениями [1, 2, 15, 26]:
|
|
Q |
|
Q |
расп |
|
dpрасп |
k |
лин |
; |
|
|
|
|
(3.31) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
цил |
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лин |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
kлин |
0,25 d |
лин |
|
Lлин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
(3.32) |
||||||
|
|
Eж |
|
лин |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Eлин |
|
||||||||
p |
расп |
p |
цил |
|
2 лин ж Lлин |
Q |
расп |
Q |
2; |
(3.33) |
||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 dлин5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
цил |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
65
|
1 |
при Reлин 2300, |
||||
75 Reлин |
||||||
λлин |
|
|
0,25 |
|
|
(3.34) |
|
|
|
при Reлин |
2300; |
||
0,3164 Reлин |
||||||
|
Reлин |
2 Qрасп Qцил |
, |
(3.35) |
||
|
|
|||||
|
|
|
π dлин νж |
|
||
где Qрасп, Qцил – расходы рабочей жидкости соответственно на входе и выходе из гидролинии распределителя; kлин – коэффициент упругости гидролинии; dлин – диаметр гидролинии распределителя; Lлин – длина гидролинии распределителя; Eлин – модуль упругости материала стенки гидролинии распределителя; δлин – толщина стенки гидролинии распределителя; рцил, ррасп – давление соответственно на выходе и входе гидролинии распределителя; λлин – коэффициент потерь давления по длине гидролинии распределителя; ρж – плотность рабочей жидкости; Reлин – число Рейнольдса потока гидролинии распределителя.
Гидролиния, соединяющая гидроцилиндр со сливной магистралью распределителя, представлена уравнениями [1, 2, 15, 26]:
|
|
|
Qлс |
Qцс |
dpцс |
|
dt kсл; |
|
|
(3.36) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
dсл |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
kсл |
0,25 dсл |
Lсл |
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.37) |
|||||||||
|
|
|
|
сл |
E |
|
; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ж |
|
сл |
|
|
|||||||
p |
|
p |
лс |
|
2 сл ж Lсл |
|
Q |
|
Q |
лс |
2; |
(3.38) |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
цс |
|
|
|
|
2 dсл5 |
|
|
|
|
|
|
цс |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
75 Re 1 |
при Re |
|
2300, |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
сл |
|
|
|
сл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.39) |
λсл |
|
|
|
|
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
при |
Reсл 2300; |
|
|||||||||||||
|
0,3164 Reсл |
|
|||||||||||||||||||
|
|
Re |
|
2 Qцс |
Qлс |
, |
|
|
|
|
|
|
(3.40) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
сл |
|
π dсл νж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где Qцс, Qлс – расходы рабочей жидкости соответственно на входе и выходе сливной гидролинии; kсл – коэффициент упругости гидролинии; dсл – диаметр сливной гидролинии распределителя; Lсл – длина сливной гидролинии; Eсл – модуль упругости материала стенки сливной гидролинии; δсл – толщина стенки сливной гидролинии; рлс, рцс – давление соответственно на выходе и входе сливной гидролинии; λсл – коэффициент потерь давления по длине сливной гидролинии; ρж – плотность рабочей жидкости; Reсл – число Рейнольдса потока сливной гидролинии.
66
|
Рис. 3.25. Структурная схема насосной гидролинии |
|
|
Уравнения (3.26) – (3.30) позволяют представить насосную гид- |
|||
ролинию в |
виде структурной схемы, представленной на рис. 3.25. |
||
Значения коэффициентов передачи этой структурной схемы: |
|
||
|
kл1 |
2 ρж Lл ; |
(3.41) |
|
|
π2 dл5 |
|
|
kл2 |
2 π dл νж . |
(3.42) |
Рис. 3.26. Структурная схема распределительной гидролинии |
|
||
Уравнения (3.31) – (3.39) позволяют представить распределительную гидролинию в виде структурной схемы, представленной на рис. 3.26. Значения коэффициентов передачи этой структурной схемы:
kлин1 |
|
2 ρж Lлин |
; |
(3.43) |
|
||||
|
|
π2 dлин5 |
|
|
67
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kлин2 2 |
dлин ж . |
(3.44) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.27. Структурная схема сливной гидролинии
Уравнения (3.36) – (3.40) позволяют представить сливную гидролинию в виде структурной схемы, представленной на рис. 3.27. Значения коэффициентов передачи этой структурной схемы:
kсл1 |
2 ρж Lсл |
; |
(3.45) |
|
|
||||
|
|
π2 dсл5 |
|
|
kсл2 2 |
dсл ж ; |
(3.46) |
||
Сила, действующая на опору, приведена к штоку гидроцилиндра, она вызывает изменение давления в напорной линии гидроцилиндра
[1, 2, 15, 26]:
R |
0,25 d2 d2 |
m |
dVцил |
k V |
||||||
|
dt |
|||||||||
|
цил |
ц |
ш цс |
ц |
|
|
ц цил |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
приxзол xзол1; |
|
|
0,25 d |
ц2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0 |
приxзол2 xзол2 xзол1; |
|
|
(3.47) |
|||||
pцил |
|
|
||||||||
|
|
|
|
dVцил |
|
|
|
|
||
R |
0,25 π d2 p |
m |
k V |
|||||||
|
||||||||||
|
цил |
ц цс |
ц |
dt |
|
ц |
цил |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
приxзол xзол1, |
||
|
|
2 |
2 |
|
|
|
||||
|
|
0,25 dц dш |
|
|
|
|
|
|||
где pцил – давление рабочей жидкости в напорной линии гидроцилиндра; pцс – давление рабочей жидкости в сливной линии гидроцилиндра; dц, dш – диаметры соответственно внутренний и штока гидроци-
68
линдра; mц – подвижная масса, приведенная к штоку; Vцил – скорость движения штока гидроцилиндра; kц – коэффициент вязкого трения в гидроцилиндре; xзол – положение золотника распределителя; xзол1, xзол2
– границы зоны нечувствительности распределителя соответственно на выдвижение и втягивание штока.
Давление в сливной гидролинии гидроцилиндра открытой гидросистемы определяется расходом жидкости и площадью проходного сечения местного сопротивления. Поскольку значения давлений в сливной гидролинии сравнительно малы, сжимаемостью жидкости можно пренебречь [1, 2, 15, 26]:
0,25 π d2 |
d2 |
V |
|
при x |
зол |
x |
; |
||||
|
ц |
|
ш |
цил |
|
|
|
|
зол1 |
||
при xзол2 |
|
xзол xзол1; |
|
|
|
|
(3.48) |
||||
Qцс 0 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
при x |
|
x |
|
|
, |
|
|
0,25 π d2 V |
|
зол |
зол2 |
|
|
||||||
|
ц |
цил |
|
|
|
|
|
|
|||
где Qцс – расход рабочей жидкости через сливную полость гидроцилиндра.
Скорость движения штока гидроцилиндра зависит от расхода и сжимаемости жидкости, а также упругости стенок гидроцилиндра [1, 2, 15, 26]:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dp |
|
|
|
|
||||
|
4 Q |
|
|
k |
п |
|
|
|
|
цил |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
цил |
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при xзол |
xзол1; |
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π dц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xзол xзол1; |
(3.49) |
|||||
Vцил 0 при xзол2 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dp |
|
|
|
|
|
|
|
4 Q |
|
|
k |
ш |
|
|
цил |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
цил |
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при xзол |
xзол2, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
π d2 |
d2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
ц |
|
|
|
|
ш |
|
|
|
|
|
|
|
где kп, kш – коэффициенты, характеризующие упругие свойства соответственно поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра.
|
|
|
|
1 |
|
|
dц |
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
(3.50) |
|||||
dц |
E |
|
|
|
E |
|||||||
kп Vп 0,25 Sш |
|
ж |
ц |
, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ц |
|
|||
где Vп – «мертвый» объем поршневой полости гидроцилиндра; S’ш – ход штока гидроцилиндра; ц – толщина стенки гидроцилиндра; Ец – модуль упругости материала стенки гидроцилиндра.
69