Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотниковых гидрораспределителей, используемых для расчетов гидродинамических сил, действующих на золотниковые плунжеры в процессе функционирования.
Известно устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя [1], содержащее источник рабочей жидкости, связанный с прозрачной моделью золотникового гидрораспределителя, состоящей из золотникового плунжера и гильзы, образующих наливное и сливное дроссельные окна, а также наливную, рабочую и сливную камеры, аппарат для получения фиксированных изображений, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процессов, и измеритель углов.
Реализуемый с помощью указанного устройства способ определения углов истечения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя [1] заключается в установке золотникового плунжера относительно гильзы прозрачной модели золотникового гидрораспределителя в положение, обеспечивающее заданные значения открытия наливного и сливного дроссельных окон, подаче рабочей жидкости от источника в прозрачную модель золотникового гидрораспределителя, получении фиксированного изображения происходящего в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процесса и измерении угла наклона средней линии факела потока, исходящего из середины сечения дроссельного окна к оси золотникового плунжера, как угла истечения потока в дроссельном окне.
Недостатком указанных устройства и соответствующего ему способа является невысокая точность получаемых результатов, поскольку они позволяют получать значения углов истечения, близкие к интегральным только по величине открытия дроссельного окна, так как при этом измеряется угол наклона средней линии факела потока, исходящий из середины сечения дроссельного окна, к оси золотникового плунжера. Однако известно, что по мере удаления от сечений дроссельных окон в глубь золотниковых камер углы истечения потоков из-за действия отраженных от стенок камер потоков и образующихся при этом вихревых зон могут сильно изменяться и даже менять свое направление на противоположное. Кроме этого, форма дроссельных окон может отличаться от прямоугольной, что создает условия для неравномерного течения рабочей жидкости через дроссельные окна. По этой причине указанные устройство и способ определения углов истечения потоков применимы лишь в случаях, когда дроссельные окна имеют прямоугольную форму, а глубина камеры, из которой поток вытекает через дроссельное окно, равна глубине камеры, в которую этот поток втекает, или когда эти глубины неограниченных размеров. Но такие соотношения в технической практике встречаются чрезвычайно редко. В связи с этим при расчетах гидродинамических сил, действующих на золотниковые плунжеры гидрораспределителей в процессе их функционирования, желательно использовать значения углов истечения потоков, близкие не только к интегральным по величине открытия дроссельных окон, но и близкие к интегральным по глубине и ширине камер.
Известно устройство для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя [2], содержащее источник рабочей жидкости, связанный с прозрачной моделью золотникового гидрораспределителя, состоящей из золотникового плунжера и гильзы, образующих наливное и сливное дроссельные окна, а также наливную, рабочую и сливную камеры, аппарат для получения фиксированных изображений, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процессов, и измеритель углов, при этом в рабочей и сливной камерах прозрачной модели золотникового гидрораспределителя на не менее двух растяжных элементах установлены флажковые флюгеры, причем растяжные элементы флажкового флюгера, установленного в рабочей камере, одними своими концами крепятся к ближнему краю прилежащей к наливному дроссельному окну поверхности пояска золотникового плунжера, а другими своими концами к удаленному в глубь рабочей камеры краю прилежащей к наливному дроссельному окну стенки гильзы, при этом растяжные элементы флажкового флюгера, установленного в сливной камере, одними своими концами крепятся к ближнему краю прилежащей к сливному дроссельному окну поверхности гильзы, а другими своими концами к удаленному в глубь сливной камеры краю прилежащей к сливному дроссельному окну стенки пояска золотникового плунжера, причем длина каждого из флажковых флюгеров превышает значение половины заданного максимального открытия соответствующего дроссельного окна и меньше половины значения глубины соответствующей камеры, при этом каждый флажковый флюгер выполнен в виде цилиндрического держателя, жестко прикрепленного к средним частям растяжных элементов соответствующей камеры, и индикационных лепестков разной длины, расположенных в каждом из промежутков между соседними растяжными элементами камеры, причем каждый индикационный лепесток с помощью не менее двух петель установлен на цилиндрическом держателе с возможностью вращения индикационного лепестка относительно цилиндрического держателя, а петли жестко соединены с индикационным лепестком, при этом на краях основания каждого индикационного лепестка расположено по одной петле. Реализуемый с помощью данного устройства способ определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя является наиболее близким из аналогов - прототипом [2] и заключается в установке золотникового плунжера относительно гильзы прозрачной модели золотникового гидрораспределителя в положение, обеспечивающее заданные значения открытия наливного и сливного дроссельных окон, подаче рабочей жидкости от источника в прозрачную модель золотникового гидрораспределителя, получении фиксированного изображения происходящего в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процесса, измерении углов наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в рабочей камере на выходах наливных дроссельных окон посередине сечения наливного дроссельного окна и посередине глубины рабочей камеры, а также измерении углов наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в сливной камере на выходах сливных дроссельных окон посередине сечения сливного дроссельного окна и посередине глубины сливной камеры, вычислении средних значений углов наклона к оси золотникового плунжера индикационных лепестков флажковых флюгеров в рабочей камере на выходах наливных дроссельных окон и в сливной камере на выходах сливных дроссельных окон как углов истечения потоков в наливных и сливных дроссельных окнах золотникового гидрораспределителя.
Точность определения углов истечения, получаемых с помощью указанного устройства и указанного способа, более высокая, так как они позволяют получать значения углов истечения, близкие к интегральным не только по величине открытия дроссельного окна, но и близкие к интегральным по глубине золотниковой камеры, в которую втекает поток рабочей жидкости, а также близкие к интегральным по ширине этого дроссельного окна. Однако углы наклона векторов скоростей долей потоков, расположенных в камерах перед дроссельными окнами, также оказывают влияние на результирующие значения углов истечения потоков, но при определении углов истечения с помощью указанных устройства и способа, углы наклона векторов скоростей этих долей потоков не учитываются. В связи с этим точность определения углов истечения потоков в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей также оказывается невысокой.
Задачей изобретения является повышение точности определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя за счет учета углов наклона векторов скоростей долей потоков рабочей жидкости, находящихся в камерах перед входами в дроссельные окна, т.е. получении значений углов истечения потоков, близких к интегральным по всей длине сечения потока, перпендикулярного плоскости открытия дроссельного окна, а также проходящего через ее середину и перпендикулярного оси золотникового плунжера.
Технический результат достигается тем, что в известном способе определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя, заключающемся в установке золотникового плунжера относительно гильзы прозрачной модели золотникового гидрораспределителя в положение, обеспечивающее заданные значения открытия наливного и сливного дроссельных окон, подаче рабочей жидкости от источника в прозрачную модель золотникового гидрораспределителя, получении фиксированного изображения происходящего в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процесса, измерении углов наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в рабочей камере на выходах наливных дроссельных окон посередине сечений наливных дроссельных окон и посередине глубины рабочей камеры, а также измерении углов наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в сливной камере на выходах сливных дроссельных окон посередине сечений сливных дроссельных окон и посередине глубины сливной камеры, вычислении средних значений углов наклона к оси золотникового плунжера индикационных лепестков флажковых флюгеров в рабочей камере на выходах наливных дроссельных окон βн.вых и сливной камере на выходах сливных дроссельных окон βс.вых камерах, в отличие от известного способа измеряют углы наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в наливной камере на входах наливных дроссельных окон посередине сечениия наливных дроссельных окон и посередине глубины наливной камеры, а также измеряют углы наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в рабочей камере на входах сливных дроссельных окон посередине сечения сливных дроссельных окон и посередине глубины рабочей камеры, вычисляют средние значения углов наклона индикационных лепестков флажковых флюгеров в наливной камере на входах наливных дроссельных окон βн.вх и в рабочей камере на входах сливных дроссельных окон βс.вх, вычисляют значения углов истечения потоков рабочей жидкости в наливных βн и сливных βс дроссельных окнах по выражению
где lн - глубина наливной камеры;
lр - глубина рабочей камеры;
lс - глубина сливной камеры.
Благодаря заявленному способу появляется возможность определять углы истечения потоков к осям золотниковых плунжеров, близкие к интегральным не только по величине открытия и ширине дроссельного окна, но и по глубинам камер как на выходах, так и на входах дроссельных окон, а в конечном итоге по всей длине сечения дроссельного окна, перпендикулярного плоскости его открытия, а также проходящего через его середину и перпендикулярного оси золотникового плунжера.
Таким образом, совокупность всех указанных существенных признаков способа позволяет повысить точность определения углов истечения потоков, так как получаемые при этом результирующие значения углов истечения потоков в дроссельных окнах учитывают углы наклона векторов скоростей долей потоков, расположенных не только в камерах на выходах, но и в камерах на входах дроссельных окон.
Так как заявленная совокупность существенных признаков способа позволяет получить указанный технический результат, то заявленный способ соответствует критерию "изобретательский уровень".
Суть заявленного способа определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя поясняется с помощью фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4.
На фиг.1 изображен пример экспериментальной установки для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя.
На фиг.2 изображена прозрачная модель золотникового гидрораспределителя 2 в разрезе.
На фиг.3 изображен флажковый флюгер в увеличенном масштабе, а на фиг.4 изображен вид на этот флажковый флюгер сверху.
Экспериментальная установка для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя состоит из источника рабочей жидкости 1, связанного с прозрачной моделью золотникового гидрораспределителя 2, включающей золотниковый плунжер 3 и гильзу 4, образующих наливное 5 и сливное 6 дроссельные окна, а также наливную 7, рабочую 8 и сливную 9 камеры, аппарата 10 для получения фиксированных изображений 11 процессов, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2, и измерителя углов 12.
В наливной камере 7 на входе наливных дроссельных окон 5, в рабочей камере 8 на выходе наливных дроссельных окон 5 и на входе сливных дроссельных окон 6, а также в сливной камере 9 на выходе сливных дроссельных окон 6 прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 с помощью растяжных элементов 10 установлены флажковые флюгеры, состоящие из цилиндрического держателя 13, который может быть выполнен, например, из куска проволоки, индикационных лепестков 14 различной длины, которые могут представлять собой, например, пластиковые пластины, и петель 15, которые также могут быть выполнены из проволоки и соединяться с индикационными лепестками, например, с помощью клея.
После установки золотникового плунжера 3 относительно гильзы 4 прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 в положение, обеспечивающее заданные значения открытия наливного 5 и сливного 6 дроссельных окон, и включении источника рабочей жидкости 1 в наливную полость 7 прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 начинает поступать рабочая жидкость, при этом цилиндрический держатель 13 и основания индикационных лепестков 14 каждого из флажковых флюгеров по причине деформации растяжных элементов 10 оказываются практически посередине сечения соответствующего дроссельного окна (5 или 6) и посередине глубины той камеры (7, 8 или 9), в которой расположен данный флажковый флюгер. Потоки рабочей жидкости, поступающие соответственно в наливную 7, рабочую 8 и сливную 9 камеры прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2, оказывают гидростатическое и гидродинамическое давление на индикационные лепестки 14 флажковых флюгеров, в результате чего индикационные лепестки 14 флажковых флюгеров с помощью петель 15 поворачиваются в наливной 7, рабочей 8 и сливной 9 камерах относительно цилиндрических держателей 14 и принимают положения, очень близкие к направлениям суммарных векторов скоростей соответствующих долей потоков.
Способ определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя заключается в следующем. Устанавливают золотниковый плунжер 3 относительно гильзы 4 прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 в положение, обеспечивающее заданные значения открытия наливного 5 и сливного 6 дроссельных окон. Подают рабочую жидкость от источника 1 в прозрачную модель золотникового гидрораспределителя 2. В установившемся режиме с помощью аппарата 10 для получения фиксированных изображений, происходящих в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя 2 процессов, получают фиксированное изображение 11 потоков вместе с индикационными лепестками 13 флажковых флюгеров, после чего с помощью измерителя углов 12 по фиксированному изображению 11 измеряют углы наклона векторов скоростей долей потоков как углы наклона индикационных лепестков 14 флажковых флюгеров к оси золотникового плунжера 3. После измерения вычисляют средние значения углов наклона индикационных лепестков 14 каждого из флажковых флюгеров, находящихся в долях потоков рабочей жидкости, истекающих из дроссельных окон и втекающих в дроссельные окна, т.е. получают значения углов наклона векторов скоростей долей потоков, близкие к интегральным не только по величине открытия и ширине дроссельных окон, но и близкие к интегральным по глубине камер, в которых расположены данные флажковые флюгеры. Таким образом определяют значения углов наклона к оси золотникового плунжера индикационных лепестков флажковых флюгеров, близкие к интегральным по глубине наливной камеры 7 на входах наливных дроссельных окон 5 (βн.вх), по глубине рабочей камеры 8 на выходах наливных дроссельных окон 5 (βн.вых), по глубине рабочей камеры 8 на входах сливных дроссельных окон 6 (βс.вх) и по глубине сливной камеры 9 на выходах сливных дроссельных окон 6 (βс.вых).
Поскольку получаемые значения углов наклона векторов скоростей долей потоков к оси золотникового плунжера βн.вх, βн.вых, βс.вх и βс.вых являются близкими к интегральным по глубинам тех камер, где расположены соответствующие доли потоков, то их вклады в результирующие значения углов истечения потоков в дроссельных окнах пропорциональны глубинам этих камер, т.е.
βн.вхlн,
βн.выхlр,
для наливного дроссельного окна, и
βс.вхlр,
βс.выхlс,
для сливного дроссельного окна.
Для получения результирующих значений углов истечения потоков в дроссельных окнах следует отнести соответствующую сумму вкладов долей потоков на входе и выходе дроссельного окна к сумме глубин камер на его входе и выходе, т.е.
для наливного дроссельного окна, и
для сливного дроссельного окна.
Приводя выражения (2) и (3) к общему виду, получаем представленное выше выражение (1), по которому затем и вычисляют значения углов истечения потоков рабочей жидкости в наливных 5 (βн) и сливных 6 (βс) дроссельных окнах.
В результате использования более точных значений углов истечения потоков рабочей жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, получаемых с помощью заявленного способа, повышается точность расчетов гидродинамических сил, действующих на золотниковые плунжеры в процессе функционирования при проектировании золотниковых гидрораспределителей, так как получаемые результирующие значения углов истечения потоков близки к интегральным не только по величине открытия и ширине дроссельных окон, но и по всей длине сечения дроссельного окна, перпендикулярного плоскости открытия дроссельного окна, а также проходящего через его середину и перпендикулярного оси золотникового плунжера. Полученные преимущества позволяют рекомендовать заявленный способ для использования в различных отраслях промышленности, где используются золотниковые гидрораспределители.
Источники инфомации:
1. Palczak E.: Experimentelles Bestimmen der Durchflubzahlvon hydraulischen Wegeventilen/ Maschinenmarkt 1993-99 N с.88, 90, 93.
2. Патент RU 2262010 C2, МПК7: F15B 19/00 (прототип).
Способ предназначен для определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя. Способ заключается в установке золотникового плунжера относительно гильзы прозрачной модели золотникового гидрораспределителя в положение, обеспечивающее заданные значения открытия наливного и сливного дроссельных окон, подаче рабочей жидкости от источника в прозрачную модель золотникового гидрораспределителя, получении фиксированного изображения происходящего в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процесса, измерении углов наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в наливной, рабочей и сливной камерах на выходах и выходах дроссельных окон посередине их сечений и посередине глубин камер, в которых расположены данные флажковые флюгеры, вычислении средних значений углов наклона индикационных лепестков флажковых флюгеров в этих камерах и вычислении значений углов истечения потоков рабочей жидкости в наливных и сливных дроссельных окнах по приведенному выражению. Технический результат - повышение точности определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотниковых гидрораспределителей. 4 ил.
Способ определения углов истечения потоков рабочей жидкости в сечениях дроссельных окон золотникового гидрораспределителя, заключающийся в установке золотникового плунжера относительно гильзы прозрачной модели золотникового гидрораспределителя в положение, обеспечивающее заданные значения открытия наливного и сливного дроссельных окон, подаче рабочей жидкости от источника в прозрачную модель золотникового гидрораспределителя, получении фиксированного изображения происходящего в прозрачной модели золотникового гидрораспределителя процесса, измерении углов наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в рабочей камере на выходах наливных дроссельных окон посередине сечений наливных дроссельных окон и посередине глубины рабочей камеры, а также измерении углов наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в сливной камере на выходах сливных дроссельных окон посередине сечений сливных дроссельных окон и посередине глубины сливной камеры, вычислении средних значений углов наклона к оси золотникового плунжера индикационных лепестков флажковых флюгеров в рабочей камере на выходах наливных дроссельных окон βн.вых и сливной камере на выходах сливных дроссельных окон βс.вых, отличающийся тем, что измеряют углы наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в наливной камере на входах наливных дроссельных окон посередине сечений наливных дроссельных окон и посередине глубины наливной камеры, а также измеряют углы наклона к оси золотникового плунжера каждого из индикационных лепестков флажковых флюгеров, установленных в рабочей камере на входах сливных дроссельных окон посередине сечений сливных дроссельных окон и посередине глубины рабочей камеры, вычисляют средние значения углов наклона индикационных лепестков флажковых флюгеров в наливной камере на входах наливных дроссельных окон βн.вх и в рабочей камере на входах сливных дроссельных окон βс.вх, вычисляют значения углов истечения потоков рабочей жидкости в наливных βн и сливных βc дроссельных окнах по выражению
где lн - глубина наливной камеры;
lр - глубина рабочей камеры;
lс - глубина сливной камеры.
| RU 2003136290 C1, 27.05.2005 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ ИСТЕЧЕНИЯ ПОТОКОВ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В СЕЧЕНИЯХ ДРОССЕЛЬНЫХ ОКОН ЗОЛОТНИКОВОГО ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ | 2002 |
|
RU2220332C2 |
| УЧЕБНЫЙ СТЕНД ДЛЯ СНЯТИЯ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕГУЛИРУЕМЫХ НАСОСОВ | 1992 |
|
RU2007628C1 |
| DE 4040919 А1, 25.04.1999 | |||
| ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ | 2002 |
|
RU2224318C1 |
