Лекция 6

6.1. Гидродроссели

Гидродроссель – эторегулирующий гидроаппарат, предназначенный дляполучения заданнойвеличинырасходапри данной величинеперепада давлениявподводимом и отводимом потокахрабочей жидкости.

Гидродроссельпредставляет собойместноегидравлическоесопротивление, которое также может использоватьсядля снижения давлениявотводимом потокерабочей жидкости приданном расходе.

Важной особенностьюгидродросселяявляетсято, чтопроходное сечениев немне изменяетсяпод действиемпотокарабочей жидкости.

Применениегидродросселей в качестверегулирующих элементовобъемных гидроприводовтребуетот нихдвух качеств:

- возможность получения характеристикигидродросселяжелаемого вида;

- сохранение стабильностихарактеристикигидродросселяво время эксплуатации.

Под характеристикой гидродросселя понимаетсязависимость потерь давленияΔp_дрв гидродросселе (перепада давления на гидродросселе)от расходаQ рабочей жидкости, проходящейчерез него.

По видуэтойзависимости различаютгидродроссели:

- линейные – имеютлинейную характеристику

Δp_др=KQ; (6.1)

- квадратичные – имеют квадратичную характеристику

Δp_др=KQ. (6.2)

Линейность характеристикилинейного гидродросселя на практикеобеспечивается за счетналичия в его конструкциипротяженного канала малогопроходногосечения,внутрикоторого получаютламинарный режим теченияжидкости (см. закон Пуазейля).

На рис. 6.1 приведена конструктивная схемалинейногорегулируемого гидродросселя, в котором дросселирующимканалом является винтовая линия прямоугольного сечения, нарезаннаяна поверхностицилиндрическогоплунжера1,образующегопрецизионнуюпарусповерхностью гильзы2.Регулированиегидродросселяосуществляетсяизменениемрабочейдлиныlк дросселирующегоканалаза счетвращения винтовойголовки3.

Основным недостатком линейныхгидродросселейявляется нестабильностьиххарактеристики, а именно:зависимость крутизныих характеристикиот температурырабочей жидкости (от ее вязкости).Из-заэтойтемпературной нестабильностихарактеристикилинейные гидродросселив системахавтоматического управленияобъемными гидроприводами (системах гидроавтоматики)практически не встречаются.

Квадратичные гидродроссели в отличие от линейныхимеют стабильную характеристику,не зависящую от температурыжидкости. В связи с этимквадратичные гидродроссели получилинаибольшеераспространениев гидроприводах исистемах гидроавтоматики.

Простейшимквадратичнымнерегулируемым (настраиваемым) гидродросселем являетсяжиклер, представляющий собойотверстие в тонкой стенке, из которого происходитистечение жидкости под уровень.

Расчетной формулойдля такого гидродросселяявляетсяформулаистечения

, (6.3)

Рис. 6.1. Типовые конструктивные схемы гидравлических дросселей

из которой получаем выражение, определяющееегохарактеристику:

, (6.4)

где μ–коэффициент расхода, дляминеральных маселв области квадратичного сопротивления его можно принимать равнымμ = 0,65;

S_o–площадьпроходногосечения отверстияв гидродросселе.

Недостатком этого гидродросселя является то, что для получения на нем достаточно большого перепада давления для относительно малых по величине значений расхода в гидродросселе следует иметь отверстие очень малой площади. При этом даже если удастся изготовить такое отверстие, то во время эксплуатации высока вероятность его засорения. Как следствие – изменение характеристики гидродросселя, т.е. надежность работы такого гидродросселя будет низкой. Поэтому на практике при решении подобной задачи рекомендуется использовать пакетные гидродроссели (рис. 6.1).

Такой гидродроссель состоит изнаборашайб. Припроектированиипакетного гидродросселя необходимопредусмотреть взаимную фиксацию шайбс целью получениямаксимального разведения отверстийв соседних шайбах.

Регулируемым называется гидродроссель, в которомплощадьего проходногосечения можноизменятьпутемвоздействияна егозапорно-регулирующий элементиз вне.

К регулируемымотносятсякрановые, золотниковые, клапанные (игольчатые) гидродроссели, гидродроссельтипа «сопло-заслонка»и др.

У кранового гидродросселя (см. рис. 6.1)недостаткомявляетсяувеличение необходимогомомента управленияпробкойпри значительномрабочемдавлении питания. Поэтомукрановые гидродросселирекомендуетсяиспользоватьв низконапорныхгидросистемах.

У золотникового гидродросселя запорно- регулирующий элемент (золотник) совершаетосевое перемещениев корпусе,изменяя при этомплощадь проходного сечениягидродросселя за счетизменениявеличиныкольцевого зазорамеждуторцемзолотника ипроточкойв корпусе.Недостаткомзолотниковогогидродросселя являетсязависимостьусилия управлениязапорно-регулирующим элементомот рабочего давленияпитания.

В клапанном, илиигольчатом, гидродросселе (рис. 6.1)изменениеплощадипроходного сеченияпроисходит за счетперемещениязапорно-регулирующегоэлементаотносительноседла, приближаясь или удаляясь от него.Недостатком этого гидродросселяявляется зависимость усилия, необходимого дляуправленияего запорно-регулирующим элементом,от рабочего давленияпитания.

В гидродросселе типа «сопло-заслонка» запорно- регулирующий элемент (плоская заслонка)перемещается вдоль осисопла, приближаясь или отдаляясь от него.Следствиемэтогоявляетсяизменениерасстояниязаслонки от торца сопла, а значит, изменениесопротивления потокужидкости, вытекающемуиз сопла. В этом гидродросселеусилие, необходимоедля управления заслонкой,пропорциональновеличинепотерь давленияна гидродросселе. Этаособенностьможетиспользоватьсяпри проектированиисистем автоматического управленияобъемным гидроприводом.

Для увеличения расходарабочей жидкости, протекающейчерез дроссельвобратном направлении, в нем иногда предусматриваютустановку обратного клапана(рис. 6.2).

Рис. 6.2. Регулируемый дроссель с обратным клапаном