2Вопрос. Гидравлические дроссели и регуляторы потока

Дроссели предназначены для поддержания заданного расхода рабочей жидкости в гидролинии в зависимости от перепада давлений на дросселе. Такие регулируемые дроссели применяют в гидроприводах для регулирования скорости движения выходных звеньев гидродвигателей, работающих в режимах постоянных нагрузок.

Принципиальные схемы распространенных дросселей вязкостного сопротивления представлены на рис. 8.9 [4].

Рис. 8.9. Схемы дросселей вязкостного сопротивления

В гидросистемах низкого давления распространены дроссели типа поворотного крана (рис. 8.9, а – г). Недостатком дросселей с поворотным краном является зависимость расхода жидкости через них от температуры, а также возможность засорения проходного канала, особенно при малых сечениях. В настоящее время все большее распространение получают игольчатые дроссели, конструктивные схемы которых представлены на рис. 8.9 (д – з).

Расход через дроссель при прочих равных условиях зависит не только от площади рабочего проходного сечения, но и от перепада давлений. Чем меньше перепад давлений ∆р, тем меньше расход Q, и наоборот. Так как перепад давлений зависит от нагрузки, приложенной к выходному звену гидродвигателя, то при переменной нагрузке нельзя получить с помощью одного только дросселя постоянный расход и, следовательно, стабильную скорость выходного звена гидродвигателя. Поэтому в гидроприводах с дроссельным регулированием применяют регуляторы потока – гидроаппараты, в состав которых входят помимо регулируемых дросселей также и клапаны, обеспечивающие постоянство ∆р.

Регулятором потока называют регулирующий гидроаппарат, предназначенный для поддержания заданного расхода вне зависимости от перепада давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости. Конструктивно регуляторы потока представляют собой модули, состоящие из регулируемого дросселя и клапана. При помощи дросселя, как правило, регулируется (дозируется) расход рабочей жидкости, а при помощи клапана автоматически обеспечивается постоянный перепад давлений на дросселе. Клапаны, входящие в состав регуляторов потока, могут быть включены с дросселем как последовательно, так и параллельно.

На рис. 8.10 показана конструктивная схема регулятора потока с последовательным включением клапана. В корпусе 1 регулятора размещены регулируемый дроссель 2 и золотник 4 редукционного клапана с цилиндрической пружиной 3. Полость Б клапана соединена каналом А с выходом из регулятора, а полости В и Г соединены каналами с полостью Д. Принцип работы регулятора потока заключается в следующем. Рабочая жидкость под давлением р₁= const поступает через редукционный клапан в полость Д, а затем под давлением р₂ поступает через дроссель 2 на выход регулятора под давлением р₃. В полостях В и Г на золотник 4 клапана действует давление p₂, а в полости Б – сила пружины 3 и давление р₃, зависящее от нагрузки. Сумма сил, действующих на золотник клапана (без учета сил трения):

, (8.13)

где D и d – диаметры большого и малого пояска золотника; р₂ – редуцированное давление в полости Д; p₃ – давление жидкости на выходе из регулятора.

Перепад давлений на дросселе

(8.14)

Если давление р₃ увеличится, то перепад давлений на дросселе уменьшится. В этом случае вследствие увеличения давления в полости Б золотник 4 редукционного клапана автоматически перемещается влево, увеличивая при этом рабочее проходное сечение. В результате этого расход и давление p₂ также увеличиваются. Таким образом, прежний перепад давлений на дрос-селе восстанавливается. При уменьшении давления р₃ золотник 4 клапана перемещается вправо, уменьшая при этом рабочее проходное сечение, в результате чего давление р₂ уменьшается. И в этом случае перепад давлений на дросселе 2 восстанавливается. Рассмотренная схема типична для регуляторов потока, изготовляемых по ГОСТ 21352 – 75 на номинальное давление до 20 МПа.

Рис. 8.10. Регулятор потока с последовательным включением

редукционного клапана

На рис. 8.11 показана конструктивная схема регулятора потока с параллельным включением клапанов. В корпусе 1 регулятора размещены регулируемый дроссель 2, золотник 3 переливного клапана с цилиндрической пружиной 5 и предохранительный клапан 6 с пружиной 7. Полости Б и Г переливного клапана соединены каналами с входом в регулятор, полость А – с выходом из регулятора при помощи канала с постоянным дросселем 4. Принцип работы регулятора потока заключается в следующем. Рабочая жидкость под давлением р₁ поступает в регулятор и делится на два потока: один поступает через дроссель 2 на выход регулятора, другой сливается в бак через золотник 3 переливного клапана. В полостях Б и Г на золотник клапана действует давление р₁, а в полости А – сила пружины 5 и давление p₂, зависящее от нагрузки на гидродвигателе. При увеличении давления р₂ золотник 3 клапана перемещается вниз и уменьшает рабочее проходное сечение, при этом расход через переливной клапан уменьшается. В результате давление р₁ на входе в регулятор увеличивается, и таким образом перепад давлений на дросселе 2 ∆р = р₁ – р₂ восстанавливается. При уменьшении давления р₂ золотник 3 клапана перемещается вверх и увеличивает рабочее проходное сечение, расход через клапан увеличивается, давление р₁ уменьшается. В результате перепад давлений на дросселе 2 снова восстанавливается. При давлении р₂ выше допустимого открывается предохранительный клапан 6; давление в полости А клапана падает, золотник 3 перемещается вверх, открывая проход всему потоку рабочей жидкости, поступающему в регулятор.

Рис. 8.11. Регулятор потока с параллельным включением переливного клапана

Рассматриваемая схема типична для серийно выпускаемых регуляторов потока типа ПГ55-1, АПГ55-1 и БПГ55–1 и позволяет регулировать скорость перемещения выходных звеньев гидродвигателей и предохраняет гидропривод от перегрузки. Номинальные давления 6,3, 10 и 20 МПа. Пределы регулирования давления соответственно 1,06,3; 2,010,0; 3,020,0 МПа. К основным параметрам регуляторов потока относятся условный проход, номинальное давление на входе, номинальный расход жидкости, перепад давлений, допустимое отклонение расхода и утечки жидкости, масса (без рабочей жидкости) [9].

Пример 8.2. Определить условный проход подводящего канала дросселя и максимальную площадь рабочего проходного сечения дросселя при следующих данных: расход Q = 20 л/мин, перепад давлений ∆р = 20 МПа, скорость потока в подводящем канале  = 4 м/с. Рабочая жидкость – минеральное масло.

Площадь проходного сечения

Условный проход подводящего канала

.

Принимаем D_у = 10 мм по ГОСТ 16517–82.

Билет №11