4.5. Управляющие (дросселирующие) гидрораспределители

В таких гидроаппаратах совмещены функции распределителя и дросселя, т.е. они одновременно являются распределительными и дросселирующими устройствами. Конструктивно они аналогичны обычным гидрораспределителям, однако золотник дроссельного управления может занимать не два или три положения, а бесконечное множество, изменяя расход от +Q_max 0 - Q_max за счет постепенного перекрытия проходных сечений.

П одвод жидкости в камеры золотника и отвод из них, так же как и в направляющих гидрораспределителях, производится через круговые (кольцевые) проточки в корпусе (рис.4.3, 4.4), соединенные с трубопроводами. Благодаря выполнению каналов питания по всей окружности достигают максимального значения размера проходного окна как по окружности П = D (иногда этот размер называется длиной окна), так и его площади f =Dx .

По величине перекрытий каналов поясками плунжера в нейтральном положении различают распределители: с «положительным» перекрытием h>t, с «отрицательным» перекрытием h<t и с «нулевым» перекрытием h=t (идеальный золотник). Золотниковые пары с различным перекрытием имеют различные статические и динамические характеристики [8,11,16]. Важной характеристикой золотниковой пары является зависимость изменения площади дроссельной щели от хода х золотника рис.4.6.

Рис.4.6. Безразмерные зависимости площади

дроссельных

щелей от степени их

открытия

Если дроссельная щель выполнена в виде круговой (кольцевой) проточки в корпусе (гильзе), занимающей 360^о, то зависимость f=(х) является линейной (кривая 1).

Если щель занимает только часть окружности (длина щели П = D ), то нарастание площади при данном положении золотника уменьшается (кривые 2, 3). Выбирая длину щели (и ее форму), можно подобрать требуемый закон изменения открытия щели F=(х ), см.[6, 15].

Условное обозначение управляющего золотника аналогично обозначению распределителя, но дополняется двумя параллельными линиями, рис.4.7, б.

а б

Рис. 4.7. Условное обозначение гидрораспределителей:

а – трехпозиционный гидрораспределитель;

б – управляющий (многопозиционный) гидрораспределитель

Гидравлические характеристики управляющего гидро-распределителя несколько отличаются от характеристик обычного гидрораспределителя. Так, при малых величинах открытия зависимость Р=f(Q) значительно отличается от квадратичной (т.е. коэффициенты  и  не остаются постоянными).

В работе [8] и др. для расчетов предполагается использовать ступенчатое изменение коэффициентов сопротивления и расхода. В диапазоне чисел , соответствующих малым степеням открытия расходных окон, коэффициент расхода может быть приближенно принят равным  = 0,5( = 4,0); при Re>260 (при больших х) коэффициент =0,60,62.

При проектировании управляющих гидрораспределителей диаметральные размеры можно выбрать по табл. 4.1, как и для обычного гидрораспределителя. Максимальное открытие золотника или максимальная площадь дросселирующей щели определяются в зависимости от расхода жидкости и потребного или допустимого перепада давления. Обычно максимальная площадь дросселирующей щели гидрораспределителя подсчитывается уже на стадии выбора параметров по соотношению вида: , где обычно Q=Q_н*, а перепад давления выбирается в зависимости от принятой схемы гидропривода. Максимальное отверстие:

х_max =f / D. (4.4)

Ширина расходного окна h может быть определена из условия

. (4.5)

Ширина уплотнительного пояска плунжера

T=h+2с,

где перекрытие в первом приближении можно принимать с 0, т.е. t=h .

4.6. Пример.

Выбрать и рассчитать параметры и построить характеристику управляющего четырехщелевого гидрораспределителя для условий примеров 2.3, 3.1 и 3.2.

1. Исходные данные

Гидропривод с постоянным давлением питания; диаметр нагнетательного трубопровода d₂=10 мм; жидкость – масло индустриальное И20 ( =890 кг/м³ =20 С_ст = 20, 10^-6 м²/с ) Р_ко=4,5 Мпа, Q₀ = 0,875^.10^-3 м³ (см. пример 2.3); Р_тр.о =1,59 МПа (см. формулу (3.8)).

Коэффициент расхода примем постоянным =0,6 (=2,77).

2. Максимальная площадь дросселирующей щели по (4.4)

.

3. Диаметральные размеры в зависимости от диаметра нагнетательной магистрали d₂= 10 мм по табл.4.1. Диаметр уплотнительных поясков D= 22 мм, диаметр штока D₁= 15 м (обозначения размеров здесь и далее см. рис.4.4).

4. Полагая, что длина щели составляет , по соотношению (4.4) определим .

5. Ширина расходного окна h=7x_max =7^.0,4=2,8 мм.

Принимая перекрытие С=0 (нулевое перекрытие), определим ширину уплотнительного пояска t=h=2,8 мм.

6. Задаваясь рядом расходов Q= 0…1 ^. 10^-3 м³/с и х=0…1, рассчитаем расходно-перепадную характеристику по соотношению вида (4.3). Для упрощения вычислений формулу (4.3) преобразуем:

, (4.6)

где

.

Рис.4.8. Характеристики управляющего

четырехщелевого гидроусилителя

Расходно-перепадная характеристика для х=f =0,25; 0,5; 0,75 и 1 показана на рис.4.8. Если вычисления и построение проведены правильно, то кривая при х=1 должна пройти через точку с координатами ( Р_ко-Р_{тр о}; Q₀).

59