4.3. Дроссели

Дросселем называется регулирующий гидроаппарат, предназначенный для изменения расхода и давления потока рабочей жидкости в результате прохождения этого потока через местное или линейное гидравлическое сопротивление. В гидроприводах дроссели применяются главным образом для регулирования скорости выходного звена гидроцилиндров или числа оборотов гидромоторов. По принципу действия различают два типа дросселей: дроссели вязкостного сопротивления и дроссели вихревого сопротивления.

В дросселях вязкостного сопротивления потеря давления определяется гидравлическими потерями на трение в длинном дроссельном канале постоянного сечения. Регулирование сопротивления, а, следовательно, и давления здесь происходит путем изменения длины канала, поэтому дроссели этого типа называют линейными.

На рис. 4.11 приведена упрощенная схема линейного дросселя, в котором регулирование давления производится с помощью осевого смещения винта 1, с минимальным зазором помещенного в корпусе 2. При этом изменяется длина пути прохода жидкости между входным 3 и выходным 4 отверстиями. Так как сечение дроссельного канала мало, режим движения жидкости является ламинарным, и, следовательно, потери напора линейно зависят от расхода жидкости.

Рис 4.11 Рис 4.12

Так как согласно формуле Дарси-Вейсбаха

,

где - коэффициент трения;

l-длина канала;

R-гидравлический радиус канала;

U- скорость жидкости в канале,

а коэффициент трения при ламинарном режиме обратно пропорционален числу Рейнольдса Re=4RU/, то, следовательно, перепад давления в линейном дросселе оказывается зависящим от вязкости жидкости . То есть характеристика дросселя р=f(Q) изменяется с изменением температуры жидкости. Такая нестабильность характеристики является существенным недостатком линейных дросселей.

От этого недостатка свободны дроссели вихревого сопротивления, в которых потеря напора определяется в основном деформацией потока жидкости и вихреобразованием. Так как здесь изменение давления происходит пропорционально квадрату скорости (расхода), то дроссели этого типа называют квадратичными. Наиболее простое исполнение квадратичного дросселя представляет собой тонкую шайбу 1 с круглым отверстием (рис.4.12).

Бесступенчатое регулирование давления в данном дросселе осуществляется осевым смещением дроссельной иглы 2.

Другим, наиболее распространенным, исполнением квадратичного дросселя является поворотный кран (рис.4.13).

Рис 4.13 Рис 4.14

На пробке 1 крана имеется канавка переменного сечения. При повороте пробки в корпусе 2 изменяется сечение проходного канала; при этом характеристика дросселя имеет вид , где - коэффициент сопротивления дросселя. Существенным недостатком квадратичных дросселей является возможность засорения проходного канала при малых значениях расхода; ввиду этого гидравлическое сопротивление их невелико. Линейные дроссели от этого недостатка свободны, так как в них проходное сечение дроссельного канала постоянно. При разработке же гидравлических систем часто требуется дроссель, обладающий как высоким гидравлическим сопротивлением, так и стабильностью расходной характеристики. В этом случае применяются многошайбовые дроссели.

Многошайбовый дроссель (рис. 4.14) представляет собой ряд шайб 1, помещенных в общий корпус 2. Оси дроссельных отверстий в шайбах смещены друг относительно друга. Обычно диаметр расточки корпуса D более чем в 10 раз превосходит диаметр отверстия d, а расстояние между шайбами е 5d. В этом случае можно считать, что истечение соответствует истечению из малого отверстия в тонкой стенке.