2.4.3. Дроссели и регуляторы расхода

Дроссель – это местное гидравлическое сопротивление, которое предназначено для создания перепада давления на определённых участках гидравлических линий. В гидроприводе дроссели применяются для регулирования скорости перемещения или вращения рабочего органа в системах с энергией до 4 кДж. Дроссели делятся на постоянные и регулируемые.

В устройствах гидроавтоматики широко применяются простые постоянные дроссели, представляющие собой отверстие в пластине и подразделяющиеся на шайбы (рис. 70, а и 70, б) и втулки (рис. 70, в). Отличаются шайбы и втулки соотношением диаметра внутреннего отверстия и его длины.

Д ля шайбы – а для втулки –

Режим движения жидкости при прохождении через шайбы и втулки, как правило, турбулентный, когда коэффициент сопротивления трения не зависит от числа Рейнольдса и перепад давления пропорционален расходу в квадрате. Поэтому эти дроссели относятся к турбулентным или квадратичным дросселям.

Расход, проходящий через дроссель

где – коэффициент расхода дросселя; площадь отверстия дросселя; плотность жидкости; перепад давления на дросселе.

Регулируемые дроссели представляют собой регулируемые гидравлические сопротивления, в которых предусмотрена возможность изменения проходных сечений в процессе работы гидропривода, что обеспечивает получение требуемой взаимосвязи между потерей давления и проходящим расходом.

По виду проходного сечения регулируемые дроссели делятся на канавочные, игольчатые, щелевые и пластинчатые. Наиболее распространённым регулируемым дросселем канавочного типа является поворотный кран (рис.44). Изменение его проходного сечения осуществляется поворотом пробки, на которой выполнена канавка треугольной или прямоугольной формы.

В интовые дроссели (рис. 45) относятся к дросселям канавочного типа и имеют большую длину отверстия, поэтому вязкость жидкости оказывает влияние на их пропускную способность.

Дроссель состоит из втулки 1, дроссельного винта 2 и уплотнения 3. Жидкость подводится к одному из отверстий дросселя, а отводиться к гидродвигателю из другого отверстия (показано на рис.45 стрелками). Осевое смещение дроссельного винта позволяет изменить длину канала, что приводит к изменению перепада давления на дросселе. В канале винтового дросселя режим движения жидкости является ламинарным и перепад давления линейно зависит от скорости и расхода. Это и определяет название дросселя – линейный.

С хемы игольчатых дросселей показаны на рис.46. Изменение площади проходного сечения достигается перемещением иглы. Из трёх схем дросселей, показанных на рис.46, предпочтение отдаётся схемам б и в. Основными потерями в этих схемах являются потери вихреобразования и отсутствует канал (как в схеме а), в котором имеют место потери трения, зависящие от вязкости. Общий недостаток игольчатых дросселей – большой периметр проходных сечений, что увеличивает влияние облитерации на пропускную способность дросселей и стабильность их работы.

При необходимости получения больших перепадов давления или малых расходов применяют дроссели с малыми сечениями или большой длиной канала. Дроссели с малыми сечениями канала подвержены засорению, а при большой длине канала перепад давления зависит от вязкости жидкости.

В ысокой эффективностью работы обладают многошайбовые дроссели инерционного типа (рис. 47). Они состоят из набора шайб с отверстиями диаметром 0,5–1,5 мм. Меняя число шайб, изменяют суммарное сопротивление дросселя. Перепад давления на одной шайбе где число шайб в дросселе. Увеличивая число шайб можно увеличить диаметр отверстий, что позволит снизить влияние облитерации на пропускную способность дросселя.

Для исключения влияния нагрузки гидродвигателя на расход или скорость движения жидкости, а значит и скорости движения его рабочего органа, применяют регуляторы скорости, которые состоят из постоянного дросселя и регулятора давления, поддерживающего в дросселе постоянный перепад давления.

Схема регулятора скорости, устанавливаемого в сливной линии, представлена на рис. 48. Регулятор состоит из пружины 1, автоматически регулируемого дросселя 2 и постоянного дросселя 3.

П ри увеличении давления входа увеличивается редуцированное давление , которое действует на площадь клапана дросселя 2 и перемещает клапан, сжимая пружину 1. Кольцевой зазор между клапаном и седлом клапана уменьшается, что приводит к увеличению потерь в зазоре и снижению до первоначального значения.

При уменьшении входного давления , что приведёт к снижению редуцируемого давления и под действием пружины клапан дросселя 2 перемещается вправо. Увеличивается зазор и снижаются потери в нём, что приведёт к увеличению редуцируемого давления до первоначального значения.

В регуляторе скорости дроссель 2 обеспечивает постоянное значение на входе дросселя 3 и перепад давления в этом дросселе, что ведёт к постоянной скорости жидкости через регулятор и скорости движения рабочего органа гидродвигателя не зависимо от нагрузки на нём.

Конструкция регулятора скорости Г55-2 показана на рис. 49.

Рабочая жидкость с давлением подводится к отверстию 8 и движется через щель, образованную плунжером 7 и корпусом 6, в полость 5 и на вход постоянной настройкой дросселя 2 с давлением . Из полости 5 жидкость через дроссельную щель в пробке 2 дросселя поступает к отверстию 1.

Р едуцированное давление действует на плунжер 7, смещению которого препятствует пружина 5.

При изменении величины входного давления (например давления в нерабочей полости гидродвигателя) изменяется и расход жидкости через щель автоматического клапана 7. Это изменяет сопротивление дросселя постоянной настройки 2, что приведёт к нарушению равновесия плунжера 7, и он переместится в новое положение, в котором редуцированное давление изменится до первоначального значения, обеспечивая постоянное значение перепада давления на дросселе постоянной настройки и, следовательно, постоянную величину расхода и скорости движения рабочего органа гидравлического двигателя.