|
В большинстве дискретных пневмоприводов, работающих от заводской сети в обычных условиях, теплообмен с окружающей средой не имеет существенного значения. Вместе с тем приводы иногда работают в условиях высоких температур, например, приводы электросварочных машин, а также специального назначения. Поэтому при их расчете необходимо учитывать процесс теплообмена или хотя бы приближенно оценить его влияние на динамику пневмопривода.
Учет теплообмена оказывается сложной задачей, так как в систему расчетных уравнений вводятся дополнительные уравнения, характеризующие температуру в полостях рабочего цилиндра, и уравнения давления при этом также усложняются.
Количество тепла, передаваемого полостью пневмоприводом окружающей среде, обычно учитывают по формуле Ньютона
dQ = aF(Т - Тс) dt,
где а — коэффициент теплопередачи; FT — поверхность теплообмена; Т и Т0 — температура воздуха в полости и ее стенок.
Условия теплообмена пневматических приводов изучены мало и не имеется достаточно данных для оценки коэффициента теплопередачи, который является функцией многих величин, Поэтому для упрощения задачи некоторые исследователи значение коэффициента теплопередачи принимают постоянным, а другие — переменным, но зависящим от некоторых параметров. Будем считать коэффициент теплопередачи зависящим от удельного веса газа, как это принимают в последних работах, имея в виду, что методика расчета в основном не изменится, если в нее будут введены другие зависимости.
Для случаев, когда расчет производят с учетом теплообмена с окружающей средой в безразмерной форме, вместо уравнения используют уравнение движения. Решение это достаточно сложное, даже при использовании ЭВМ, так как коэффициент теплопередачи а и другие параметры изменяются в широком диапазоне. Чтобы приближенно оценить влияние теплообмена на динамику пневмопривода, рассмотрим два предельных случая: когда термодинамические процессы протекают весьма медленно, а теплообмен происходит настолько интенсивно, что температура в полостях рабочего цилиндра успевает сравняться с температурой окружающей среды в каждый расчетный момент времени.
Как показал анализ этих графиков и многочисленных расчетов, проведенных с помощью ЭВМ, наиболее значительно влияние теплообмена на подготовительный и заключительный периоды работы привода, когда поршень неподвижен. В это время наиболее интенсивно изменяются давления в обеих полостях (от атмосферного и почти до магистрального) и время наполнения и выхлопа для рассматриваемых случаев может отличаться в пределах до 40% (что обусловливается значениями показателей адиабаты k = 1,4 и изотермы п = 1 в уравнениях давления).
Влияние теплообмена на скорость поршня меньше, так как изменение давления воздуха, а следовательно, и сопутствующей ему температуры в период движения происходит в небольших пределах. Поэтому в обоих случаях время может отличаться на 5—10%. Однако и здесь можно утверждать, что чем больше нагружен привод и чем медленнее его перемещение, тем больше влияние теплообмена (при прочих равных условиях). Если пневматический привод работает в обычных условиях, то для приближенных расчетов можно пренебречь процессом теплообмена с окружающей средой, особенно при небольшом подготовительном времени. Если оно окажется достаточно большим, то для расчета этого периода можно воспользоваться методикой, изложенной в работах.
При исследовании пневмоприводов, термодинамические процессы в которых протекают сравнительно медленно и при этом происходит интенсивный теплообмен, целесообразно производить их расчет путем решения системы уравнений, записанных для изотермического процесса. Это несколько упрощает расчет и в то же время сохраняет некоторый запас по времени срабатывания.
|
