Влияние температуры на характеристики распределителя

Введение  

Рабочие температуры масел изменяется в широком диапазоне  в зависимости условия эксплуатации распределителя. т.е. при запуске отрицательная температура, а в летний период могут достигать 70 град. При высоких темпер вязкость уменьшается, в следствии чего растут утечки, не верно выбранный зазор может привести к заклиниванию.

Т.о. анализ влияния вязкости рабочий жидкости на характеристики гидрораспределителя является важной и актуальной задачей.[1]

Целью работы является изучение влияния температуры рабочей жидкости  на  утечку и усилие перемещение золотника.

Основная часть

В качестве исследуемого образца выбран  распределитель (рис.1)  типа 4/2-ходовой, электромагнитный c пружинным возвратом [2].

Рисунок 1. Общий вид распределителя

Технические характеристики:

· Рабочее давление 6 МПа (60 бар)

· Максимально допустимое давление 12 МПа (120 бар)

· 24 В постоянного тока

· 6.5 Вт выход

· Электрическое соединение: гнездо безопасности 4 мм

· Диаметр условного прохода 4 мм.

Исследование проводилось для масла И-30А, вязкость которого изменяется от температуры Т=(0…60) ^◦С[3]

Исследование проходило в два этапа.

Первый это практический этап. На котором собиралась схема испытания распределителя (рис.3) и проводились измерения давления, расхода и температуры.

Рисунок 2. Золотник в корпусе распределителя

 Сила вязкого трения[4]:

где  - скорость перемещения золотника, м/с

- плотность жидкости, кг/м³

- кинематическая вязкость, cСт

-ход золотника, м

Утечки в гидрораспределителе определяются [3]:

где  - длина зазора, м.

Основное влияние на усилие перемещение золотника и утечку рабочей жидкости, кроме ее вязкости, оказывает зазор между корпусом и золотником.[4]

1 – клапан давления, 2 – расходомер (0 - 10 В, 0-10 л/мин), 3 – испытуемый распределитель, 4  – датчик температуры (20 – 30 В, 0-100 °C) 5 – датчик давления (15 – 30 В, 10 МПа) ,  6 – аккумулятор (6 МПа)., 7 –фильтр (5мкм) , 8 – персональный компьютер (ПК), 9 – насосная станция, 10 – аналоговый преобразователь обеспечивающий связь с ПК,.11 – устройство управления пропорциональным магнитом , 12 – блок питания.

Рисунок 3. Стенд испытаний распределителя

Под действием давления и температуры рабочий жидкости  происходит изменение зазора δ, который[4]:

где  - диаметральный зазор; мкм

,- диаметры золотника и корпуса (гильзы), м

- разность коэффициентов линейного расширения материалов сопряженных деталей корпуса и золотника, 1/град.

- разность между температурой материала сопряженных деталей и исходной температурой, град.

- давление в гидрораспределителе, МПа.

- модуль объемной упругости корпуса распределителя, Н/м²

- коэффициент Пуассона.

Для работы стенда задавались следующие параметры: температура жидкости. Для  обеспечения низких температур (0-10^◦С) рабочей жидкости гидростанция вынесена из помещения.

В качестве контролируемых параметров были выбраны  следующие: давление, расход, температура, время, контроль за которыми осуществлялся с использованием датчиков (рис.3) и програмного обеспечения FluidSIM-H (рис.4).

Установлено  что с ростом температуры в системе сила необходимая на перемещение золотника подает. Изменение силы можно определить по зависимости следующего вида . Из графика зависимости утечек от температуры видно, что с увеличением утечек падает температура, величина которых линейно увеличивается и может быть определена по зависимости .

Рисунок 4.Скриншет измерений в программе FluidSIM-H

В результате проведеных экспериментальных иследований установлены функциональные зависимости сил вязкого трения на золотнике и утечек от температуры рабочей жидкости (рис.5).

Рисунок 5. Графики зависимости: а) силы вязкого трения от температуры жидкости б) утечек от температуры жидкости

Заключение  

1) В результате  испытаний распределителя на зависимость силы трения и утечки от температуры получено что для оптимальной работы испытуемого распределителя оптимальный диапазон температур  составляет  20 - 30^◦С, т.к.  при этих условиях обеспечивается минимальная сила вязкого трения с 57-75 Н, а утечки наоборот увеличиваются с 67-80 мм³/с. перемещения золотника при минимальной утечки жидкости.

2) Установили математические зависимости изменения сил и утечки от температуры распределителя типа 4/2-ходовой, электромагнитный c пружинным возвратом.