Конструктивные схемы пневмосопротивлений

Пневмосопротивления и пневмоемкости

Описание функционирования элементов пневмоавтоматики базируется на описаниях процессов в пневматических сопротивлениях и емкостях. Рассмотрим подробнее эти устройства и приложение теоретических основ для получения конретных технических характеристик устройств и агрегатов пневматических приводов ЛА.

Ниже мы доволно подробно рассмотрим пневматические сопротвления. Конструктивное исполнение пневматических емкостей будет рассмотено при анализе источников сжатого газа на основе баллона.

Пневмосопротивления. Часто употребляют в этом же смысле определения - пневмодроссель, дюза. В общем случае пневмосопротивление это местное сужение в газовом канале. Для управления свойствами потока пневмодроссели могут быть постоянными и регулируемыми, а также комплексными, в которых одновременно по некоторому закону изменяются сопротивления сразу нескольких каналов.

Постоянные сопротивления технически решаются в виде сужения канала, как показано на рисунке или специальной вставки в канал.

Основной характеристикой такого пневмосопротивления является величина проходного сечения A = d 2/4 и коэффициент расхода, который находится в пределах 0,4<<0,9. Для практических расчетов обычно принимают = 0,7.

Постоянные пневмосопротивления часто делают в виде вставок в канал, что упрощает изготовление и использование всего устройства. Ниже приведены различные вставные пневматические сопротивления. В основном, это стальные шайбы с центральным калиброванным отверстием для прохода газа. Для уплотнения шайб предусмотрены ножевые уплотнения, которые врезаются в сжимающие шайбу плоскости, тем самым обеспечивая уплотнение. Естественно, твердость поверхностей, между которыми зажимается шайба, должна быть меньше твердости материала шайбы.

Переменные пневматические сопротивления имеют устройство того или иного вида, позволяющее изменять величину проходного сечения А. Широкое распространение имеет элемент сопло-заслонка, приведенный ниже на рисунке

Проходное сечение в данном дросселе образуется боковым цилиндрическим зазором между соплом с диаметром dc и заслонкой. Площадь проходного сечения определяется как

А = dcx.

Максимальное значение проходного сечения дросселя определяется площадью сопла и получается при x _m = 0.25 d_c. Это несложно показать,приравняв площадь бокового зазора p d _cx и площадь проходного сечения сопла (окружности) p d _c²/4.

В этой схеме на заслонку воздействует газовый поток и требуется порой немалое усилие для ее перестановки, поэтому иногда применяют элемент сопло-заслона с перерезывающим движением заслонки.

Возможно применение и произвольного вида заслонки для получения заданного закона изменения проходного сечения A = f(x).

Примером комплексного пневматического сопротивления может служить элемент пневмораспределителя типа струйная трубка. Конструктивно данное устройство реализуется двумя элементами: подвижной струйной трубкой и неподвижными приемными окнами. На примере ниже показаны конструктивные решения струйной трубки с прямоугольными прходными сечениями (левый рисунок) и круглыми проходными сечениями (правый рисунок). Левый рисунок реализует переменное сопротивление золотникового типа (с прямоугольными проходными сечениями), правый рисунок реализует классическую струйную трубку. На правом рисунке виден торец струйной трубки (1). Струйная трубка закреплена на валу, который одновременно является валом электромеханического преобразователя (ЭМП). ЭМП служит для углового перемещения (поворота) струйной трубки.

Ниже приведена пневматическая схема указанного комплексного пневматического сопротивления, на которой стрелками показаны направления потоков.

В данной кострукции имеются две площади втекания А 11и А 12и две площади вытекания А 21 и А 22, которые совместно изменяются при перемещении торца струйной трубки x.

Строго говоря закон изменения площадей проходных сечений является нелиненым, но его вполне возможно представить в виде кусочно линейных отрезков для каждой из площадей, где точки излома определяется предельными значениями указанных площадей.

A 1 max= d св ²/4, A 1 min= 0, A2max= d п ²/4, A2min= d _п з.

Координаты точек по перемещению x определяются по условиям внутреннего или наружного касания соответствующих окружностей.

На рисунке изображены графики изменения площадей проходных сечений одной половины переменного комплексного дросселя. Вторя половина симметрична приведенной. Элемент струйная трубка применяется в пневматических приводах для управления давлениями в полостях силового цилиндра. Особенностью данного распределителя является наличие утечек в газовом тракте. Это вытекает из необходимости передавать газ под давлением от неподвижного элемента А через подвижные элементы В (ниппель) и С (струйная трубка) к другому неподвижному элементу (D). Необходимость элемента В связана стем, что струйная трубка (С) при повороте удлиняет газовый тракт. Удлинение незначительно, но вызывает существенные противодействующие усилия. Усилия снимаются за счет скольжения ниппеля по врутренней поверхности струйной трубки. Хотя все соприкасания подвижных элементов сделаны с минимальными зазорами, но все равно имеются утечки.

Элемент сопло-заслонка широко применяется в различных запорных устройствах (кранах, клапанах), где его обычно называют запорной парой. Варианты исполнения запорных пар будут рассмотрены при анализе пневмоклапанов. Следует отметить, что при работе на горячих газах в приведенном участке газового тракта струйной трубки происходит существенное температурное напряжение. Данный факт определяет материал (жаропрочный) изготовления элементов приведенного газового тркта.