Пластинчатые

ДРОССЕЛИ И РЕГУЛЯТОРЫ СКОРОСТИ

Для регулирования скорости перемещения или вращения рабочего органа двигателя применяются дроссели, представляющие собой регулируемые сопротивления, площади проходных отверстий которых можно изменять в процессе работы гидроприводов.

В зависимости от вида проходного отверстия дроссели делятся на:

игольчатые;

канавочные;

щелевые;

Определяющими особенностями дросселей являются форма отверстия и соотношение между величиной площади проходного отверстия и его длиной.

Чем больше отверстие и чем меньше его периметр, тем меньше влияние облитерации на пропускную способность; чем меньше длина проходного отверстия, тем меньшее влияние оказывает вязкость жидкости на расход и тем стабильнее работает дроссель.

Чем больше длина отверстия, тем больше влияние на потери напора оказывают потери по длине, на величину которых, в свою очередь, влияет вязкость жидкости.

У дросселей, имеющих малую длину отверстия, потери напора обусловлены главным образом резким изменением эпюр распределения скоростей; происходит турбулизация потока, при которой потери напора перестают зависеть от вязкости жидкости.

Рис.19. Схемы дросселей игольчатого типа

С этой точки зрения лучшим будет дроссель с минимальной длиной проходного отверстия, так как изменение температуры жидкости, а, следовательно, и вязкости, не будет оказывать влияния на пропускную способность дросселя.

На рис. 19 представлены схемы дросселей игольчатого типа. Изменение площади проходного сечения достигается перемещением иглы (направление потока показано стрелками).

Из трёх схем худшей будет схема а, так как в ней между иглой и отверстием образуется канал, в котором на потери напора влияют силы трения, зависящие от вязкости жидкости.

Игольчатые дроссели представленные на схемах б и в, в этом отношении лучше.

Однако проходные отверстия во всех трёх схемах имеют большой периметр, вследствие чего на пропускную способность и её стабильность может оказывать влияние облитерации.

Рис.20. Схемы дросселей канавочного типа

У дросселей канавочного типа (рис. 20) изменение площади проходного отверстия достигается либо при повороте пробки (схема а), либо при её перемещении (схема г и д). На боковой поверхности пробки сделаны канавки.

На схемах 20, б и 20, в канавки имеют треугольную и прямоугольную форму соответственно и расположены эксцентрично по отношению к наружной поверхности пробки.

Разновидностью дросселей канавочного типа являются винтовые дроссели (рис. 21, а).

Рис. 21. Схемы винтовых дросселей

На боковой поверхности пробки нанесена винтовая нарезка; при перемещении пробки относительно корпуса изменяется длина винтового канала, по которому жидкость попадает из одной полости дросселя в другую.

Дроссели канавочного типа имеют большую длину отверстия (особенно винтовые), поэтому вязкость жидкости влияет на их пропускную способность.

На рис. 21, б приведена схема дросселя щелевого типа. При повороте полой пробки, в которой сделана щель, изменяется площадь проходного отверстия. Так как толщина стенки δ мала, то пропускная способность такого дросселя до определённого расхода мало зависит от вязкости жидкости.

Очень хорошие результаты были получены при испытании дросселя пластинчатого типа (рис. 22). Дроссель состоит из набора шайб, в которых сделаны отверстия диаметром 0,5÷1,5 мм. Меняя число шайб в корпусе путём перемещения штока, изменяют сопротивление дросселя. Направление течения жидкости указано стрелками.

Рис. 22. Схема дросселя пластинчатого типа

Расход через дроссель определяется по формуле

, (11)

где μ _д — коэффициент расхода дросселя;

Ω_д — площадь проходного отверстия дросселя;

Δ p — перепад давления в дросселе.

У пластинчатых дросселей общий перепад давления Δ p распределяется между шайбами, через которые протекает жидкость.

Перепад давления на одной шайбе равен ~ Δ p / n, где n — число шайб, через которые протекает жидкость.

Увеличивая n, можно при пропуске данного расхода существенно увеличить площадь проходного отверстия в шайбе, а, следовательно, уменьшить влияние облитерации на пропускную способность дросселя.

Расход, протекающий через дроссель, зависит не только от площади проходного отверстия, но и от перепада давления Δ p. Если в процессе работы гидропривода изменяется перепад давления (что имеет место, например, при переменной нагрузке, приложенной к исполнительному органу), то изменяется и расход через дроссель, а, следовательно, и скорость перемещения (вращения) исполнительного органа.

Поэтому в гидроприводах получили распространение регуляторы скорости, с помощью которых стабильная скорость исполнительного органа обеспечивается независимо от приложенной к нему нагрузки.

Регулятор потока (или регулятор скорости) состоит из пробочного дросселя и гидроклапана разности давлений. Гидродроссель является регулируемым сопротивлением (с переменным проходным сечением) и обеспечивает заданный расход жидкости, а гидроклапан (типа редукционного клапана) — постоянную разность давления на дросселе.

Дроссель и клапан собраны в одном корпусе 9 регулятора (рис. 23).

Рабочая жидкость подводится по трубопроводу к входному отверстию 14 регулятора и, пройдя через щель 13, образованную плунжером 12 и выточкой в корпусе 9, попадает в полость 17.

Из полости 17 жидкость через проходное отверстие 3 в дроссельной пробке 2 попадает в выходное отверстие 1 регулятора, к которому присоединен трубопровод гидросистемы.

Изменение расхода жидкости, пропускаемой через регулятор потока, осуществляют путем изменения площади проходного отверстия в дросселе. Для этой цели следует повернуть с помощью рукоятки 5, укрепленной на лимбе 6, дроссельную пробку 2 в нужную сторону.

Пропускная способность регулятора определяется по формуле

(12)

где Q — расход рабочей жидкости; p ₁ и p ₂ — давление рабочей жидкости соответственно на входе и на выходе; S _д — площадь проходного отверстия дросселя; μ _д — коэффициент расхода.

При постоянных значениях S _д и μ _д расход Q принимает постоянное значение, если разность p ₁ – p ₂ = const. Давление жидкости в гидросистеме объемного привода (гидропривода) зависит от нагрузки, сообщаемой рабочей машиной гидродвигателю. Изменение давления жидкости в гидросистеме в процессе работы гидропривода связано с изменением нагрузки, а изменение давления влечет за собой изменение расхода в соответствии с формулой (12) и, следовательно, изменение скорости гидродвигателя.

Для получения стабильной заданной скорости гидродвигателя, работающего с переменной нагрузкой, в гидросистеме привода ставится регулятор потока, в котором гидроклапан разности давлений автоматически поддерживает постоянную разность давления в проходном отверстии дросселя.

Действие регулятора основано на работе пружины 7, передающей усилие на плунжер 12. Пружина ставится с большим начальным натягом (поджатием х ₀), поэтому ее усилие F _п практически не меняется при малом изменении натяга х, связанного с ходом плунжера, т.е. F _п = c (х ₀ – х) ≈ const, где с — жесткость пружины.

Ход плунжера х связан с изменением давлений жидкости p ₁ и p ₂ (см. рис. 23) в проходном отверстии дросселя. При наличии в конструкции соединительных каналов 4, 11, 16 и камер 8, 10, 15 выполняется условие равновесия плунжера 12 (без учета сил трения) х ₀ >> x.

p ₁ S _п = p ₂ S _п + F _п, (13)

где S _п — площадь торцевой проекции плунжера.

Рис. 23. Вид регулятора потока в разрезе

Тогда, учитывая свойство пружины, можно записать

(14)

т.е., благодаря гидроклапану разности давлений, как это следует из (14), расход через дроссель 2 для каждого его положения поддерживается постоянным. Так, например, если давление на входе в дроссель 2 увеличивается, то плунжер перемещается вверх и уменьшает размер х щели. При этом гидравлическое сопротивление щели становится больше и давление p ₁ уменьшается до первоначального значения.

Гидравлические качества регулятора потока оцениваются семейством расходных характеристик, построенных по уравнению (14) для различных открытий дросселя S _д.

Дата добавления: 2014-01-03