Попов Д.Н.. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. Часть 2. Страница 4

При смене режимов течения среды в зазоре между торцом сопла и заслонкой наблюдается нестабильность в величине гидродинамической силы, которая может усиливаться из-за кавитации, если давление около внутренней кромки сопла падает ниже атмосферного. Экспериментальные исследования показывают, что картина течения сохраняется близкой к принимаемой для сопла с острыми кромками, если приблизительно (djd_z) < 1,2 [85].

Гидродинамические силы, действующие на затворы клапанов, могут определяться почти так же, как силы, действующие на заслонки. Необходимо только учитывать, что при обтекании затвора клапана поток может отклоняться от его оси на угол 0, отличающийся от 90° (см. рис. 11.13, а и б). В связи с этим»уравнение количества движения, записанное для проекций на ось х, совпадающую с осью клапана, будет иметь вид

где Q_kji — расход среды, протекающей через клапан; F_n =?= тсйУА площадь проходного сечения подвода; P^f_rfl — гидродинамическая реакция от действия Затвора клапана на поток.

Остальные величины, кроме Р_ин, указаны на схеме (рис. 11.13, а). Величина Р_ин, как и для заслонки, вычисляется приближенно по формуле (11.31) после замены в ней /_с на /_п и F_c на ^р_а.

При установившемся движении среды, а также в тех случаях, когда можно пренебречь Р_ин, величина гидродинамической силы P_rд, приложенной со стороны потока к затвору клапана, по уравнению (11.42) получается равной

в которых |л_кл — коэффициент расхода клапана при вычислении расхода по площади Р_кл; е_кл — коэффициент сжатия потока. Площадь F_kл будем определять по подъему затвора клапана с помощью приближенной зависимости

При приближенном вычислении функции (Ц.48) можно пренебрегать потерями энергии в потоке на участке между контрольными сечениями 1 — 1 и 2 — 2 и принимать е_кл « (х_кл. Для углов 8 меньше 90° значения К_кл (h_KJd_Kл, б) получаются меньше единицы, и согласно зависимости (11.48) гидродинамическая сила от действия потока на затвор клапана будет меньше гидростатической силы, нагружающей затвор закрытого клапана и равной (р_п — р_Сл)^_п- Если затвор и седло клапана имеют конфигурацию, показанную на рис. 11.13, б, то угол б оказывается больше 90®. В этом случае К_кл (h_KJl/d_KJl, б) становится больше единицы, соответственно гидродинамическая сила увеличивается по сравнению с гидростатической силой.

Угол 0, от которого зависит величина гидродинамической силы, определяет направление вектора скорости потока среды, обтекающей клапан. Поток при некоторых формах клапана может отходить от поверхности затвора. Например, из теории плоских струйных течений известно, что для потока, вытекающего из щели с расположенными на одной прямой прямоугольными кромками, угол 8 равен 69° (рис. 11.13, в). Кроме формы клапана на угол б влияют соотношения размеров щели между затвором и седлом, а также скорость истечения среды. Поэтому у одного и того же клапана угол 8 может иметь разные значения. Вследствие то прилипания потока к поверхности затвора клапана, то отрывного течения гидродинамическая сила может быть переменной во времени и вызывать автоколебания клапана. По такой же причине могут возникать автоколебания золотников. Кроме того, автоколебания золотников могут быть связаны с эффектом «отрицательного» демпфирования, возникающего из-за влияния инерции рабочей среды т величину гидродинамической силы [13].