ГІДРОПРИВОД

Електронний підручник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ	ДОДАТКИ
НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА	СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ		УКЛАДАЧІ

2. ГІДРОАПАРАТИ

Тема 2.4: Гідродроселі.

1. Призначення гідродроселів, їх конструкції та принцип дії.

1. Призначення гідродроселів, їх конструкції та принцип дії.

Дроселі і регулятори витрати призначені для регулювання витрати робочої рідини в гідросистемі або на окремих її ділянках і пов'язаного з цим регулювання швидкості руху вихідної ланки гідродвигуна. Дроселі виконуються за двома принциповими схемами.

Рис.1. Лінійний дросель: 1 - корпус, 2 – гвинт.

Лінійні дроселі, в яких втрати тиску пропорційні витраті рідини. У таких дроселях втрати тиску визначаються втратами тиску по довжині. Змінюючи довжину каналу, по якому рухається рідина, можна змінити втрати тиску і витрата через дросель. Прикладом лінійного дроселя служить гідроапарат з дросельним каналом (рис.1).

У цьому дроселі рідина рухається по гвинтових прямокутної канавці, довжину якої можна змінювати поворотом гвинта. Площа живого перерізу і довжину каналу встановлюють з умови отримання в дроселі необхідного перепаду тисків і виключення забрудненість каналу механічними домішками, що містяться в робочої рідини. У таких дроселях за рахунок збільшення довжини каналу можна збільшити площу його живого перетину, виключивши тим самим засмічення дроселя під час його роботи.

Нелінійні дроселі характеризуються тим, що режим руху рідини через них турбулентний, а перепад тисків практично пропорційний квадрату витрати рідини, тому такі дроселі часто називають квадратичними. У них втрати тиску визначаються деформацією потоку рідини і вихроутворення, викликаними місцевими опорами. Зміна перепаду тиску, а, отже, і зміна витрати рідини через такі дроселі досягається зміною або площі прохідного перетину, або числа місцевих опорів.

У регульованих (рис.2, а, б, в, г) і нерегульованих (рис.2, д, е) нелінійних дроселях довжина шляху руху рідини зведена до мінімуму, завдяки чому втрати тиску і витрата практично не залежать від в'язкості рідини і змінюються тільки при зміні площі робочого прохідного перерізу. Максимальну площу встановлюють з умови пропуску заданої витрати рідини через повністю відкритий дросель, мінімальну - з умови виключення забрудненість робочого вікна.

У пластинчастих дроселях (рис.2, е) опір залежить від діаметра отвору, який, однак, можна зменшити лише до певної межі (d _min> 0,5 мм), що обмежує забрудненість під час роботи такого дроселя. Для отримання великого опору застосовують пакетні дроселі з низкою послідовно з'єднаних пластин (рис.2, д). У таких дроселях відстань між пластинами l має бути не менше (3 ... 5) d, а товщина пластин s не більше (0,4 ... 0,5) d.

Рис.2. Принципові схеми нелінійних дроселів:
а - голчастого; б - комбінованого; в - коркового щілинного;
г - коркового ексцентричного; д - пластинчастого пакетного;
е - пластинчастого; е - умовне позначення регульованого дроселя;
1 - корпус, 2 - голка; 3 - діафрагма; 4 - пробка; 5 - пластина; 6 – втулка.

Сумарний опір пластинчастого дроселя регулюється підбором пластин, а перепад тиску визначається за формулою:

де γ - питома вага рідини; ζ - коефіцієнт місцевого опору отвору; n - число пластин; υ - середня швидкість потоку рідини в прохідному отворі пластини.

До нелінійних дроселів відносяться також і комбіновані дроселі, в яких втрати тиску по довжині і місцеві втрати співмірні між собою за величиною і в рівній мірі впливають на витрату рідини через дросель (рис.6.11, б). На характеристику комбінованих дроселів впливає в'язкість робочих рідин. Тому такі дроселі доцільно застосовувати в гідросистемах, в яких температура робочої рідини змінюється в невеликих межах.

Для визначення витрати рідини через дросель користуються формулою:

де ω - площа прохідного перетину дроселя; Δ P - перепад тисків у дроселя; μ - коефіцієнт витрати, що залежить від конструкції дроселя, числа Рейнольдса, форми і розмірів отвору.

Важливою характеристикою дроселів є їх рівномірна і стійка робота при малих витратах. Однак стійка робота дроселя можливо при зменшенні площі до певної межі, нижче якого витрата стає нестабільним. Це пояснюється облітерацією - зарощуванням прохідного отвори.

Сутність облітерації полягає в тому, що в мікронерівності вузьких каналів затримуються й осідають тверді частинки, що містяться в робочої рідини. Якщо розміри частинок, що забруднюють рідину, сумірні з розміром робочого вікна, то може відбутися повне його зарощування і припинення витрати рідини через дросель. При збільшенні площі робочого вікна витрата рідини відновлюється.

Причиною облітерації робочого вікна може бути не тільки недостатнє очищення робочої рідини, але і адсорбція поляризованих молекул робочої рідини на стінках щілини. Адсорбовані молекули утворюють багаторядний шар, товщина якого може досягати 10 мкм. Цей шар здатний чинити опір значним нормальним і зсуваючим навантаженням. У кінцевому підсумку відбувається поступове зменшення площі живого перетину робочого вікна, а при малих значеннях і повне його зарощування. Відповідно зменшується до нуля і витрата рідини через дросель. При зрушенні з місця запірного елемента дроселя адсорбційний шар молекул руйнується, а початковий витрата відновлюється.

Тому, щоб домогтися малої витрати у відповідальних гідросистемах, застосовують спеціальні конструкції дроселів. У таких дроселях робочому органу (голці, пробці, діафрагмі і т.д.) повідомляються безперервні обертальні або осцилюючі руху. Завдяки цим рухам на робочій поверхні прохідного вікна дроселя не утворюється шару адсорбованих молекул і не відбувається зарощування щілини.

Рис.3. Проливні характеристики
а - дроселя Г77-11; б - регулятора витрати Г55-21. 

Недоліком дроселів є нерівномірність витрати, викликана зміною перепаду тисків у дроселя. На рис.3, а наведена проливна характеристика дроселя Г77 11 Q = f (Δ P), з якої видно, що із зміною перепаду тисків (викликаного, наприклад, зміною навантаження на гідродвигун)

Рис.4. Дросель Г77-11:

1 – дросель; 2 – редукційний клапан; 3 – пружина.



Рис.5. Регулятор витрати Г55-21:

1 – дросель; 2 – редукційний клапан; 3 – пружина.

Для часткового або повного усунення нерівномірності витрати застосовують регулятори витрати, в яких перепад тисків в дроселі Δ P під час його роботи підтримується приблизно постійним. Конструктивно цей апарат складається з послідовно включених редукційного клапана і дроселя. Витрата рідини через регулятор встановлюється дроселем 1, а сталість перепаду тиску на дроселі - редукційним клапаном 2 (рис.4). При збільшенні витрати Q через дросель збільшується перепад тисків δP=P ₁ - P _2, який викликає зсув вгору запірно-регулюючого елемента клапана. Прохідний перетин зменшується, і при цьому витрата на виході з регулятора буде зменшений.

Завдяки постійності перепаду тисків у дроселя витрата рідини через регулятор і швидкість руху вихідної ланки гідродвигуна не змінюються при зміні навантаження. Вид проливної характеристики Q = f (Δ P) регулятора витрати Г55-21 наведений на рис.3, б, а його конструкція на рис.5.

При роботі гідроприводу внаслідок зміни коефіцієнта витрати μ, викликаного коливаннями температуру робочої рідини, витрата через регулятор все ж змінюється. Для серійних конструкцій регуляторів це зміна становить 10 ... 12%

Відео. Гідравлічні дроселі та регулятори потоку.

Запитання для самоконтролю

1. Вкажіть призначення дроселів.

2. Що розуміють під поняттям «лінійний дросель» та « нелінійний дросель»?

3. Основні типи нелінійних дроселів.

4. У яких випадках застосовують регулятори витрати (потоку)?

Попередня тема

На початок

Наступна тема