Введем понятие равновесного давления в рабочей камере гидроцилиндра (см. рис. 2.15) и равновесного усилия гидроцилиндров (см. рис. 2.16). Это величины, при которых момент от усилия гидроцилиндров, действующий на ТПК с изделием, уравновешивает момент от собственного веса ТПК с изделием и при нулевой скорости ТПК будет находиться в состоянии равновесия. Очевидно, что до тех пор, пока давление в гидроцилиндрах не превысит равновесное, подъем не может начаться. Это происходит примерно в 1,8 с.
Толщина сгоревшего слоя пусковых шашек подобрана таким образом, что они полностью выгорают приблизительно в момент начала подъема (см. рис. 2.13-2.14). Это позволяет с одной стороны уменьшить продолжительность времени от воспламенения до начала подъема (если бы этих шашек не было – оно было бы существенно больше), а с другой стороны – уменьшить ускорение ТПК сразу после начала подъема (если бы эти шашки продолжали гореть, начало подъема было бы более резким).
После того, как давление в вытеснителе и гидроцилиндрах превысило равновесное, ТПК начинает разгоняться – на см. рис. 2.17 видно, что на протяжении t=1,8÷3 c ускорение остается положительным и сравнительно большим. После этого (при t=3÷5,5 c) ускорение падает, хотя и остается положительным. На этой стадии при сравнительно большой угловой скорости подъема ТПК из-за увеличения расхода в напорной магистрали увеличивается перепад давления на дросселе (6 на рис. 2.1). Это приводит к снижению давления в гидроцилиндрах относительно давления в вытеснителе. Поскольку это снижение определяется скоростью, получается динамическая система с преобладающим демпфированием, в которой скорость стремится к постоянному значению, при котором сила (в данном случае это усилие гидроцилиндров) уравновешивает внешнюю силу (в данном случае она определяется моментом от сил веса и равна равновесной силе) – (см. рис. 2.16). Некоторое увеличение угловой скорости связано с прогрессивностью поверхности горения основных шашек (см. рис. 2.13 в), которая приводит к увеличению массовыделения.
В момент времени t=4,5 с происходит переход к выдвижению второй ступени гидроцилиндров. При этом рабочая площадь скачком падает, что вызывает провал суммарного усилия (см. рис. 2.16). Это вызывает самую интенсивную за все время подъема вибрацию ТПК и изделия – до 4,4 м/с2 (см. рис. 2.17). Заметим, что виброускорения были бы еще выше - до 9м/с2, если бы в системе не было дросселя переменного сечения (6 на рис 2.1). Для снижения вибрации при переключении ступеней в этот момент происходит резкое увеличение проходного сечения дросселя. Учитывая, что при этом также резко уменьшается расход жидкости в гидроцилиндры (объемный расход с точностью до эффектов сжимаемости равен произведению рабочей площади на скорость выдвижения гидроцилиндров), это приводит к уменьшению перепада давления между вытеснителем и гидроцилиндрами с 70 кг/см2 до переключения ступеней до 20 кг/см2 после, и соответствующему увеличению давления в гидроцилиндрах (см. рис. 2.15), в результате чего усилие гидроцилиндров оказывается даже выше, чем до переключения ступеней (см. рис. 2.16). Это увеличение, однако, происходит не мгновенно: сказывается сжимаемость жидкости, поэтому на рис. 2.16 виден провал и поэтому не удалось полностью избежать вибрации.
Заметим, что уменьшение скорости подъема не решает проблему виброускорений при переключении ступеней. При малой скорости перепад давления на напорной магистрали мал, т.е. давление в вытеснителе практически равно давлению в гидроцилиндрах и равно равновесному давлению. Поэтому ничто не сможет компенсировать уменьшение рабочей площади и произойдет остановка (прекращение) подъема до тех пор, пока в газовой камере вытеснителя не сгорит такая масса твердого топлива, которая повысит давление до нового равновесного значения. Остановка выдвижения гидроцилиндров также вызовет мощные виброускорения.
При выдвижении второй ступени гидроцилиндров равновесное усилие начинает падать. Это в сочетании с продолжающимся увеличением поверхности горения шашек приводит к увеличению скорости подъема (см. рис. 2.11-2.12) и перепада давления между вытеснителем и гидроцилиндрами (за счет увеличения давления в вытеснителе - см. рис. 2.15). Чрезмерное увеличение скорости подъема затруднит процесс торможения, поэтому размеры основных шашек подбираются таким образом, чтобы незадолго до переключения со второй на третью ступень гидроцилиндров шашки полностью выгорели.
Переключение ступеней происходит примерно при t=7,3 с. Как и при переключении с первой на вторую ступень, возникает провал усилия гидроцилиндров (см. рис. 2.16), для частичной компенсации которого снова происходит увеличение проходного сечения дросселя 6 (после переключения со второй на третью ступень это сечение достигает максимального значения). Дополнительной причиной уменьшения усилия гидроцилиндров является быстрое увеличение давления в камере противодавления примерно до 40 кг/см2. Это значение определяется сочетанием скорости подъема и проходного сечения дросселя в магистрали слива из камеры противодавления (9 на рис. 2.1). Вначале выдвижения последней ступени это сечение максимально (см. рис. 2.19), однако еще увеличить его нельзя: конструкция дросселя позволяет изменять проходное сечение в ограниченных пределах (соотношение максимального и минимального проходных сечений не может превышать 50-100) и увеличение максимального проходного сечения приведет к кратному увеличению минимального проходного сечения и, соответственно, к увеличению угловой скорости ТПК при полном вытягивании гидроцилиндров. По этой причине важно уменьшить гидравлическое сопротивление других элементов магистрали слива.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.