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;

· Пластинчатые.

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. 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. 97 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.

У дросселей канавочного типа (рис. 98) 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 б и 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. 99, а). 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. 99, 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. 100). 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.

Расход через дроссель определяется по формуле

,

где μ _д – коэффициент расхода дросселя;

Ω _{д –} площадь проходного отверстия дросселя;

- перепад давления в дросселе.

У пластинчатых дросселей общий перепад давления распределяется между шайбами, через которые протекает жидкость. Перепад давления на одной шайбе равен ~, где п – число шайб, через которые протекает жидкость. Увеличивая п, 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 . 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 скорости состоит из дросселя и регулятора давления, поддерживающего в дросселе постоянный перепад давления.

На рис. 102, а приведён общий вид регулятора скорости типа Г55-2, а на рис. 102, б – его условное изображение. Жидкость подводится к отверстию 8, проходит через щель, образованную плунжером 7 и корпусом 6, в полость 5 и далее, через дроссельную щель в пробке 4, к отверстию 2. сверху на плунжер давит пружина 3. Роль регулятора давления выполняет плунжер 7. при уменьшении давления за дроссельной щелью плунжер поднимается, благодаря чему уменьшается площадь проходной щели, образованной плунжером и корпусом 6, и давление в полости 5 уменьшается.

Обозначим давление в полости 5 – р₅ и в отверстии 2 – р₂. Примем, что давление над плунжером 7 равно р₂. Тогда, пренебрегая силами трения и инерцией плунжера, будем иметь

где F_n – усилие пружины 3;

D – диаметр плунжера 7.

Отсюда

Если изменением усилия пружины можно пренебречь ввиду малых перемещений плунжера, то р₅ - р₂ = const, т. е. регулятор давления поддерживает постоянный перепад давления в дросселе, вследствие чего расход через дроссель

,

также будет величиной постоянной.

На рис. 103, а изображён регулятор скорости типа Г55-1 (дроссель с регулятором и предохранительным клапаном), а на рис. 103, б приведено его условное изображение.

Жидкость подводится к отверстию 9, проходит через дроссельную щель в пробке 3 и далее к отверстию 1 и двигателю. Частично жидкость из полости 8 попадает в полость 10 и сбрасывается в приёмный резервуар. С уменьшением давления в полости 4 плунжер 7 регулятора давления поднимается, благодаря чему увеличивается площадь отверстия, отделяющего полость 8 от полости 10. пренебрегая изменением усилия пружины 5, будем иметь

где, аналогично, р₈ и р₄ – давления в полости 8 и 4.

При F_n= const, р₈ - р₄ =const, следовательно, и здесь плунжер 4 автоматически поддерживает постоянную разность давлений в дросселе. При этом, если в отверстии 1 давление окажется больше давления, при котором срабатывает шариковый клапан 6, то последний поднимается. Благодаря демпферу 2, представляющему собой отверстие малого диаметра, в полости 4 давление окажется меньше, чем в полости 1, и плунжер 7, поднявшись, увеличит проходное отверстие между полостями 8 и 10. жидкость начнёт сбрасываться в приёмный резервуар.

Дата добавления: 2014-01-07