Однако при этом необходимо учесть, что поскольку при заданных условиях диаметр d одношайбового дросселя будет меньше диаметра шайб многошайбового дросселя dn, разными при постоянных Q и Ар

будут также и числа Re —— . Значение этого числа для многошайбово-

7

го пакета будет равно

Re' = A . Re. dn

С учетом выражения (301) эта зависимость числа Re от числа шайб примет вид

Re'

Расход через дроссельный пакет зависит при всех прочих равных условиях от расстояния I между шайбами, оптимальным значением ко­ торого следует считать п = 5d. Опыты показали, что при уменьшении это­ го расстояния с п = Ы до n = 4d расход снижается на 15%; при увеличе­ нии до n = 8d расход практически не изменяется.

Облитерация каналов дросселей

Устойчивая работа дроссельного регулятора при малом расходе может быть достигнута лишь при небольшом перепаде давления, для обеспечения которого приходится применять большое число последова­ тельно соединенных сопротивлений (диафрагм). При уменьшении числа диафрагм и соответственно увеличении перепада давления на одной шайбе наблюдается нарушение стабильности расхода при малых его значениях, происходящее вследствие облитерации (см. стр. 79) и засо­ рения проходных каналов. Практика показывает, что в одношайбовом дросселе минимальный стабильный расход практически составляет не менее 150—200 см3/мин.

Влияние облитерации на расход жидкости заметно сказывается при величине диаметра канала менее 0,10 мм, при диаметре же 0,01—0,02 мм возможно полное прекращение расхода.

Для предотвращения облитерации канала дросселя одной из поверх­ ностей, образующих этот канал, сообщают какое-либо (поступательное или поворотное) движение относительно второй поверхности. При этих движениях можно добиться относительно малых стабильных расходов. Согласно литературным данным, при вращательных движениях дрос­ сельного золотника были получены (при малых перепадах давления 1 — 2 кГ/см2) расходы 10 см3/мин. При вибрирующей дроссельной заслонке в схеме сопло-заслонка (см. стр. 321) при перепаде давления 1 кГ/см2 (диаметр сопла 0,5 мм, номинальный зазор между срезом сопла и за­ слонкой около 0,01 мм, частота вибраций заслонки 50 гц и амплитуда вибраций около 10—15 мк) был получен минимальный стабильный рас­ ход 1,5 см3/мин. Облитерация также устраняется применением в схеме сопло—заслонка вращающейся заслонки или совершающей поворотные движения (угол 5—10°). При вращении заслонки 1 об/мин) был по­ лучен минимальный расход 3 см3/мин (диаметр сопла 0,5 мм\ зазор меж­ ду срезом сопла и заслонкой 0,02 мм; Ар = 1 кГ/см2).

Влияние облитерации дроссельных каналов можно уменьшить пу­ тем пульсирующих изменений (импульсов) перепада давления в про­ ходном сечении.

На рис. 206 представлена схема дросселя с вращающейся пробкой, с помощью которого осуществляют пульсирующую подачу жидкости.

Дроссель состоит из вращающейся относительно неподвижного плунжера 5 пробки 1, при вращении которой ее канал 3 за каждый обо­ рот соединяется на короткое время с каналом 4, выполненным во втул-

269

ке 2. Сопротивление дросселя регулируют изменением длины его канала с помощью осевого смещения плунжера 5. Для того чтобы устранить

влияние пульсации подачи на приводимый механизм (на выход систе­ мы), число оборотов пробки 1 должно быть более 600 об!мин. Мини­ мальный устойчивый расход этого дросселя при 100 кГ/см2 составляет ^30 см3/мин.

ДРОССЕЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ГИДРОДВИГАТЕЛЯ

Простейшим регулятором скорости гидродвигателя является дрос­ сель, который может быть установлен как на линии питания гидравли­ ческого двигателя на входе (рис. 207, а), так и в сливной магистрали на

жет значительно увеличиться, поскольку дроссель этому увеличению здесь не противодействует. В равной мере эта схема непригодна для ра­ боты в режиме больших ускорений выходного звена (поршня или валика).

Из схемы, представленной на рис. 207, а, видно, что при резком сни­ жении подачи жидкости в цилиндр путем дросселирования на входе в него, поршень будет перемещаться под действием силы инерции движу­ щейся массы.

270

Последнее имеет особо «важное значение для схем с гидродвигате­ лем вращательного движения (с гидромотором), который может рабо­ тать в переходных режимах с высокой скоростью выходного вала, при которой инерция вращающихся узлов двигателя и присоединенной к не­ му массы внешней нагрузки может достигать значительной величины. При установке же дросселя в сливной магистрали увеличению (забросу) скорости выходного вала оказывает сопротивление этого дросселя. Од­ нако при резком торможении гидромотора в линии между гидромото­ ром и дросселем могут возникнуть недопустимо высокие давления. Для предохранения системы и гидромотора от подобного давления в этой ли­ нии необходимо установить предохранительный клапан а (рис. 207, в).

Кроме того, схемы с регулятором в сливной магистрали более устой­ чивы против автоколебаний и в особенности при малых скоростях дви­ жения гидравлического двигателя, чем схемы с регулятором в линии пи­ тания, что обусловлено в основном более высокой жесткостью первых систем и более интенсивным демпфированием (рассеиванием) энергии колебаний. Как известно, основными причинами этих колебаний являют­ ся упругость системы и трение в цилиндре и в приводимом им узле. Жидкость, подаваемая насосом в рабочую полость силового цилиндра (гидродвигателя), содержит некоторое количество нерастворенного воз­ духа. Поэтому объем смеси с повышением давления в начале сжатия уменьшается за счет сжатия этого воздуха. Поскольку давление в рабо­ чей полости силового цилиндра при расположении регулирующего дрос­ селя в сливной магистрали (см. рис. 207,6) больше давления в той же полости при расположении регулирующего дросселя на линии питания (см. рис. 207,а), то пузырьки воздуха будут сжаты в первом случае больше, чем во втором. В соответствии с этим и жесткость первой сис­ темы будет больше, чем второй.

К преимуществам установки дросселя в сливной магистрали отно­ сится также то, что тепло, выделяемое при дросселировании, удаляется в бак, а не поступает в двигатель, как это имеет место при установке ре­ гулятора на линии питания.

Условие равновесия сил, действующих на поршень, в схеме силового

где Л/?вх= /7Н *— /7 р и крвш— Р\ —рСл — перепад давления на дросселе при установке его соответственно на входе и на выходе;

271

D и d —диаметр поршня и штока.

Из выражений (303) и (304) следует, что перепад давления на дрос­

в схеме с дросселем на входе и на выходе будут при всех прочих равных условиях, равны между собой. В соответствии с этим зависимость ско­ рости от нагрузки в этих схемах будет одинаковой.

В некоторых случаях применяют схемы с дросселем, подключенным параллельно гидроцилиндру (риФ const), в которых излишек жидкости отводится в бак не через переливной клапан, а через дроссель, установ­ ленный параллельно с цилиндром (на линии, соединяющей магистраль подводимого давления с баком) (см. рис. 207, г). В этой схеме масло, по­ даваемое насосом в объеме QH, делится на два параллельных потока, один из которых Qn будет поступать в двигатель (силовой цилиндр), а второй <3Дпереливаться через дроссель в бак, причем количественно эти потоки будут обратно пропорциональны сопротивлениям ветвей.

Точность регулирования скорости и ее стабильность при этом спо­ собе регулирования ниже, чем в предыдущих схемах, однако нагрев жидкости меньше. Последнее обусловлено тем, что давление при парал­ лельном подключении дросселя пропорционально нагрузке, и лишь при максимальной ее величине оно достигнет значения, на которое отрегу­ лирован переливной клапан насоса.

Дроссельные регуляторы с постоянным перепадом давления

Чтобы исключить влияние на расход жидкости, а следовательно, и на скорость гидравлического двигателя нагрузки последнего, приме­ няют дроссельные регуляторы, которые позволяют обеспечить при изме­ нении нагрузки практически постоянный перепад давления и соответст­ венно этому постоянный при прочих равных условиях расход жидкости. Эти регуляторы состоят из двух дросселей, один из которых имеет по­ стоянную настройку, второй — автоматически регулируемую.

Принципиальная схема такого регулятора, предназначенного для установки в напорную магистраль, представлена на рис. 208.

Регулятор состоит из соединенных в общем корпусе двух дросселей 1 и 2, из которых дроссель 1 представляет собой клапан (редуктор) с ав­ томатической настройкой сопротивления (перепад давления А р\ф const) в зависимости от редуцированного давления рред на выходе из него и на­ грузки Р гидродвигателя 5 и дроссель 2 с постоянной (ручной) настрой­

поступает (от насоса или иного источника расхода) через входное окно 6 и щель автоматического дросселя в проточку (камеру) 3 между двумя поясками плунжера 1 этого дросселя и от нее — к дросселю 2, пройдя

2 7 2

крывания проходного окна 6, и противодействующей им силы редуциро­

ванного давления, равного рРед=Лр2+Рд, на ТУ же площадь, где Др2 — перепад давления (сопротивление) в дросселе 2; А/п — неуравновешен­ ная площадь плунжера 1.

При установившемся режиме будем иметь

На основании последних выражений можно написать

ДЛ+^д=-Рд+-7Г'’

откуда перепад давления в дросселе 2 равен

Очевидно, при условии сохранения постоянства перепада давления Арч постоянными будут при всех прочих равных условиях и расходы жидко­ сти независимо от нагрузки Р гидродвигателя и входного давления рВх» которое должно быть лишь несколько больше /?д. Нетрудно видеть, что увеличение давления /?д, обусловленное увеличением нагрузки Р, нару­ шит равновесие плунжера 4 и он, переместившись вверх, увеличит от­ крывание (уменьшит перепад давления A/?i), компенсируя тем самым повышение нагрузки. При снижении нагрузки Р процесс будет протекать в обратном порядке.

Конструктивная схема распространенного регулятора подобного типа, предназначенного для установки в сливной магистрали, приведе­

Редуцированное давление действует через поршень 1 на плунжер 2, смещению которого противодействует пружина 4, усилие сжатия кото­ рой определяет величину редуцированного давления рред.

При изменении выходного давления рь которым в этой схеме яв­ ляется давление жидкости, отводимой из нерабочей полости гидродвига-

теля, вызванного изменением нагрузки этого двигателя, изменится мгно­ венный расход жидкости через щелевой канал автоматического дроссе­ ля <3, что в свою очередь вызовет соответствующее изменение сопротив­ ления дросселя 5 постоянной настройки (изменение редуцированного давления рред), в результате чего равновесие плунжера 2 нарушится и он переместится в новое положение, в котором потери (перепад) давления Арщ в щелевом канале дросселя 3 вновь будут равны разности нового входного и редуцированного давления

Рис. 209. Дроссельный регулятор с постоянным перепадом давления для установки в сливной магистрали гидродвигателя

Величину редуцированного давления рред без учета сил трения* а также реактивных сил потока жидкости и давления, обусловленного сопротивлением сливной линии, ведущей в бак, определяют из выра­ жения:

Рред г >

где Япр —усилие регулирования пружины 4; /„ — площадь поршня 7.

Чтобы устранить влияние на регулятор сливного давления, сливную линию соединяют через осевой канал в плунжере 2 с полостью 6. В этом случае получим постоянный перепад давления Дрдр на дросселе 5 при всех возможных изменениях значения редуцированного давления рред и перепада давления ЛрДР = рРеД—Рол, которые для этой схемы опреде­ ляются выражением

Для повышения чувствительности регулятора следует уменьшать диаметр d2 плунжера 2 и увеличивать диаметр d\ поршня 7, отношение которых зачастую доводят до d\/d2 = b. Кроме того, следует уменьшать, трение подвижных частей.

Величину рред выбирают при условии установки регулятора в слив­ ной магистрали двигателя не более 1—2 кГ/см2. Для повышения устой­ чивости регулятора против автоколебаний жидкость с давлением рред. подводится к поршню через демпфер (жиклер) 7.

2 7 4