Гидравлический дроссель принцип работы
Гидравлические дроссели
Гидродроссель – регулирующий гидроаппарат, устанавливающий определенную связь между перепадами давления на самом дросселе и расходом жидкости через него. Дроссели, представляющие собой гидравлические сопротивления, разделяют на регулируемые и нерегулируемые.
Регулируемые дроссели используют, например, в гидроприводах для регулирования скорости движения выходных звеньев гидродвигателей.
По принципу действия различают дроссели вязкостного сопротивления, потеря давления в которых определяется сопротивлением потоку жидкости в канале большой длины, и дроссели вихревого сопротивления, потеря давления в которых определяется в основном деформацией потока жидкости и вихреобразованием в канале малой длины.
Дроссели первого типа получили название линейных, так как потеря давления в них обусловлена трением при ламинарном режиме течения жидкости, т. е. является практически линейной функцией скорости течения жидкости. Линейные дроссели применимы только при малых скоростях течения жидкости, т. е. при малых значениях потерь давления (обычно меньше 0,3 МПа) и в условиях достаточно стабильной температуры.
Рисунок 3.1. Схема линейного дросселя
На рис. 3.1 показана конструктивная схема линейного дросселя, в котором гидравлическое сопротивление регулируется изменением длины дроссельного канала однозаходного винта путем ввинчивания или вывинчивания винта 2 в корпус 1.
Дроссельный канал можно рассматривать как трубку прямоугольного или треугольного, в зависимости от профиля резьбы, сечения и расчет потерь давления в первом приближении можно вести по общим формулам гидравлики для расчета путевых потерь в трубопроводах.
В дросселях второго типа изменения давления происходят практически пропорционально квадрату скорости потока жидкости, ввиду чего такой дроссель называют квадратичным. Его характеристика практически не зависит от вязкости жидкости. На рис. 3.2 показаны конструктивные схемы квадратичных (турбулентных) дросселей. Широко применяются в гидроавтоматике простые дроссели в виде тонкой шайбы с круглым отверстием и острыми кромками (см. рис. 3.2, а). Дросселирующие свойства отверстий в таких шайбах обусловлены в основном потерями энергии при внезапном сужении и расширении потока жидкости.
а – дроссельная шайба; б – пакет шайб; в – золотниковый дроссель; г – крановый дроссель
Рис 3.2 Схема квадратичных (турбулентных) дросселей
При разработке гидросистем часто требуется дроссель, обладающий высоким гидравлическим сопротивлением (большим перепадом давления) и стабильной расходной характеристикой. Обеспечить подобные требования одной дроссельной шайбой не представляется возможным, поскольку размер ее отверстия при этом может быть столь малым, что возможно его засорение загрязнениями жидкости. Поэтому применяются многоступенчатые дроссели из нескольких последовательно расположенных дроссельных шайб (см. рис. 3.2, б), принцип действия которых также основан на многократном сужении и расширении потока жидкости.
Сопротивление такого дросселя регулируется при данном размере отверстия подбором количества шайб. Практика показывает, что на расходные характеристики такого дросселя влияют расстояние l между шайбами (оно должно быть не меньше (3…5)d, где d – диаметр отверстия) и толщина d дросселирующей шайбы, которая обычно выбирается не более (0,4…0,5)d. Диаметр d отверстий в шайбах должен быть не менее 0,3 мм, чтобы исключить возможность их засорения.
На рис. 3.2, в показана схема регулируемого золотникового дросселя, в котором рабочее проходное сечение создается кромками корпуса 1 и золотника 2. Для изменения площади данного сечения дросселя необходимо перемещать золотник в осевом направлении. В крановом дросселе (см. рис. 3.2, г) это сечение создается между расточкой корпуса 1 и узкой щелью, выполненной в полом кране 2. Для изменения площади рабочего проходного сечения необходимо повернуть кран в ту или иную сторону.
Широкое применение в регулирующей гидроаппаратуре, системах гидроавтоматики и следящем гидроприводе находят регулируемые гидравлические дроссели типа сопло-заслонка. Они представляют собой устройства, состоящие из сопла и плоской заслонки, которая перемещается вдоль оси сопла и изменяет площадь кольцевой щели между торцом сопла и заслонкой, что приводит к изменению гидравлического сопротивления дросселя.
Дроссели
В схемах с насосами постоянной подачи скорость движения исполнительных механизмов регулируют изменением проходных сечений дросселей или неполным включением золотников гидрораспределителя. Дроссельный способ регулирования скорости ввиду больших потерь мощности менее эффективен, особенно при эксплуатации гидроприводов большой мощности. Однако гидравлические схемы с дроссельным регулированием проще и дешевле, поэтому для привода небольшой мощности или редко включаемого привода, например для плавного пуска и остановки машины, нередко применяют дроссельное регулирование, при котором часть рабочей жидкости сливается в бак, а ее энергия переходит в тепло.
При дроссельном регулировании в мобильных машинах (например, кранах) используют три способа установки дросселя в гидросистеме: на входе, выходе и ответвлении (рис. 5а). Включение дросселей в гидросистему может быть последовательным или параллельным гидродвигателю.
В результате исследований установлено, что при последовательной установке дросселя и гидромотора полный КПД гидросистемы с нелинейным дросселем ? н.д.
0,385g (где g — проводимость дросселя), а с линейным дросселем — ? н.д.
В гидросистемах машин с дросселем, установленным параллельно гидродвигателю, регулирование скорости должно производиться без перелива части потока через предохранительный клапан. При этом КПД гидросистемы с нелинейным дросселем ? н.д.= 1-g. Установлено, что гидросистема с параллельным включением дросселя при одинаковых глубине регулирования и нагрузках всегда имеет более высокий КПД.
В гидросистемах строительных, дорожных и горных машин дроссель устанавливают на напорный (регулирование на входе) (рис. 5а) или сливной (регулирование на выходе) гидролиниях или параллельно гидродвигателю. Например, на одноковшовых экскаваторах в основном применяют дросселирование на выходе.
Рис.5. Установка дросселей в гидропередаче на входе (а), выходе (б) и на ответвлении (параллейно гидродвигателю) (в).
В гидросистемах самоходных машин дроссель чаще устанавливают на напорный (регулирование на входе — рис. 5а) или сливной (регулирование на выходе — рис. 56) гидролиниях или параллельно гидродвигателю.
При использовании дросселей в системах регулирования следует иметь в виду, что они не обеспечивают постоянную скорость перемещения или вращения исполнительного механизма при переменных нагрузках. Расход рабочей жидкости, протекающей через дроссель, зависит от перепада давления, величина которого определяется нагрузкой, приложенной к исполнительному механизму. Поэтому дроссели следует применять в гидросистемах, работающих при мало изменяющихся нагрузках, а также и тогда, когда допустимы изменения скорости (в основном в гидросистемах различных вспомогательных устройств.
В самоходных машинах часто применяют регулируемые дроссели с обратным клапаном. Они предназначены для ограничения потока рабочей жидкости в одном направлении и свободного пропускания его в другом направлении.
На рис. 6 показан общий вид и габаритные размеры типового регулируемого дросселя с обратным клапаном.
Рис.6. Общий вид дросселя.
Конструктивно это дроссель щелевого типа с посадкой запорно-регулирующего элемента на седло. Дроссель имеет резьбовое присоединение. Его устанавливают на входе в гидроцилиндр или на выходе из него. Не рекомендуется изменять рабочее сечение дросселя под давлением.
При направлении потока от В к А рабочая жидкость проходит через дроссель, а при направлении потока от А к В — через обратный клапан. Поток через дроссель с обратным клапаном зависит от перепада давления в подводимом и отводимом потоках и вязкости жидкости. Обратный клапан открывается при давлении 0,05 МПа.
Наши группы в Telegram, Viber. Присоединяйтесь!
Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!
Гидравлические дроссели. Принципы действия и устройство
Гидравлический дро́ссель — регулирующий гидроаппарат, предназначенный для создания гидравлического сопротивления потоку жидкости. Дополнительное гидравлическое сопротивление создаётся за счёт изменения проходного сечения потока жидкости. Изменением гидравлического сопротивления гидродросселя создаётся необходимый перепад давлений на тех или иных элементах гидросистем, а также изменяется величина потока жидкости, проходящего через гидродроссель.
Условное графическое обозначение гидродросселя: а)регулируемый гидродроссель; б)нерегулируемый гидродроссель. Гидродроссели по типу запорного элемента подразделяются на игольчатые, золотниковые, щелевые, тарельчатые и др. Регулируемый дроссель — это такой дроссель, у которого площадь его проходного сечения можно менять путём воздействия на его запорно-регулирующий элемент извне. Иногда функцию гидродросселя выполняют гидрораспределители. Гидродроссели используются в системах дроссельного регулирования гидропривода. Также гидродроссели используются в системах водоснабжения.
По принципу действия дроссели делятся на дроссели вязкостного сопротивления, в которых потери напора определяются вязкостным сопротивлением; дроссели инерционного сопротивления, в которых потери напора определяются деформацией потока (резким изменением сечения канала) и дроссели комбинированного сопротивления, в которых используются оба вида сопротивления.
По виду регулирования дроссели подразделяются на управляемые (проходное сечение дросселирующего отверстия в процессе работы может изменяться оператором) и неуправляемые (при работе проходное сечение остается неизменным).
По конструкции различают дроссели прямого действия, у которых расход жидкости зависит от перепада давления до и после дросселя и регуляторы скорости, поддерживающие постоянный расход жидкости независимо от величины нагрузки.
Дроссели часто применяются в сочетании с другими регулирующими устройствами.
В гидросистемах (гидронасос-гидрораспределитель-исполнительный орган) дроссель может быть установлен на входе в гидродвигатель — на напорной магистрали, на выходе — на сливе, а также параллельно гидродвигателю (исполнительному органу). Во всех случаях в системах должен быть предусмотрен предохранительный клапан, ограничивающий давление.
На рис. 5.13 показан дроссель типа Г-77, который состоит из корпуса 1, передней крышки 2, задней крышки 3, дросселя 4, лимба 5, уплотнителя б, шкалы 7, гайки 8. Жидкость в дроссель подводится через отверстие 9 и, пройдя щель 10, отводится через отверстие 11.
В зависимости от углового положения щели дросселя 4 относительно оси 0-0 проходное сечение щели изменяется, что соответственно увеличивает или уменьшает расход жидкости, проходящей через дроссель. При настройке гайка 8 отжимается для свободного поворота дросселя 4. Отрегулированное и установленное необходимое сечение щели фиксируется гайкой 8, которая поджимается к лимбу 5.
 |
В качестве дроссельных устройств применяют также специальные управляющие дроссельные золотники, рис.5.14, позволяющие плавно изменять скорость жидкости в трубопроводах за счет изменения площади рабочего окна.
В управляющем золотнике 2 жидкость подвергается двойному дросселированию. Из насоса 1 жидкость под давлением поступает в золотник. При смещении золотника от нейтрального положения в золотнике образуется два проходных окна: на входе в гидродвигатель 3 и на выходе из него. Дросселирование жидкости через эти окна сопровождается потерей энергии, которая обуславливает потерю давления.
Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 282 ; Нарушение авторских прав
Гидродроссели
Гидродроссель – это устройство, устанавливающее определенную связь между перепадом давления до и после дросселя и пропускаемым расходом.
Гидродроссель представляет собой регулирующий гидроаппарат. Особенностью его является то, что поток жидкости, проходящий через гидродроссель, не влияет на размер его проходного сечения.
Под характеристикой гидродросселя понимается зависимость потерь давления ∆рдрв гидродросселе (перепада давления на гидродросселе) от расхода рабочей жидкости Q, проходящей через него. По виду этой зависимости различают линейные и квадратичные дроссели.
Линейные гидродроссели имеют линейную характеристику ∆рдр = KQ.
На рисунке 90, а приведена конструктивная схема линейного регулируемого гидродросселя. Ламинарный режим течения обеспечивается в винтовой канавке прямоугольного сечения, нарезанной на поверхности цилиндрического плунжера 1, установленного в корпусе 2. Регулирование сопротивления гидродросселя осуществляется путем изменения рабочей длины lк дросселирующего канала за счет вращения винтовой головки 3.
Рисунок 90 — Гидродроссели: 1 -плунжер; 2 -корпус; 3 -винтовая головка; 4 -запорно-регулирующий элемент; 5 — седло; а -линейный регулируемый; б -жиклер; в -пакетный; ; г -условные обозначения дросселей; д — клапанный, или игольчатый
Основным недостатком линейного гидродросселя является зависимость его характеристики от вязкости рабочей жидкости, а, следовательно, и от температуры. Из-за этой температурной нестабильности характеристики линейные гидродроссели в системах управления объемными гидроприводами применяются редко.
Квадратичные гидродроссели имеют квадратичную характеристику. Характеристика этих гидродросселей мало зависит от температуры рабочей жидкости, поэтому они получили наибольшее распространение в объемных гидроприводах.
Простейшим квадратичным настраиваемым гидродросселем является жиклер (рисунок 90, б). Если такой гидродроссель по условиям работы гидросистемы должен обеспечить достаточно большой перепад давления при относительно малых расходах, то при этом в гидродросселе необходимо иметь отверстие очень малой площади. Однако тогда высока вероятность его засорения, а значит, самопроизвольного изменения характеристики гидродросселя, т.е. надежность работы такого гидродросселя будет низкой.
На практике при решении подобной задачи используются пакетные гидродроссели (рисунок 90 в). Такой гидродроссель состоит из набора шайб, отверстия в которых смещены друг относительно друга.
Варианты условных обозначений настраиваемого (нерегулируемого) и регулируемого гидродросселя в схемах гидросистем приведены на рисунке 90 г.
Регулируемые гидродросселив зависимости от вида запорно-регулирующего элемента разделяются на крановые, золотниковые, клапанные (игольчатые), а также дроссели типа «сопло–заслонка».
В клапанном, или игольчатом, гидродросселе (рисунок 90 д)изменение площади проходного сечения происходит за счет вертикального перемещения запорно-регулирующего элемента 4 с углом конуса 
относительно седла 5 (элемент 4 приближается к седлу или удаляется от него). Недостатком гидродросселя является то, что его запорно-регулирующий элемент не разгружен от давления в потоке жидкости, а значит усилие, необходимое для управления, зависит от этого давления.
Гидродроссели: разновидности и назначение
Для контроля расхода жидкости в гидравлических системах используется гидродроссели. Устройство создает жидкостное сопротивление потока, регулируя скорость работы гидродвигателя путем перепада давления. В некоторых случаях с этой задачей справляются гидрораспределители (сумматоры и делители потока).
Управление потоком с помощью дросселя называется дросселированием.
Разновидности гидродросселей
На рисунке представлены обозначения гидродросселей двух типов:
а) регулируемый тип; б) нерегулируемый тип.
На схеме дроссель обозначается в виде сужения потока. Стрелка указывает, что возможно изменение сопротивления извне. К типу (а) (регулируемые дроссели) относятся изделия, у которых внешним воздействием изменяется площадь сечения рабочего потока.
Гидравлические дроссели классифицируются по конструкции запорного элемента. Наиболее распространены:
Принцип действия
Изменение гидравлического сопротивления создает перепад давления между узлами гидросхемы.
Перепад давления находится в прямой зависимости от расхода и площади проходного сечения и в обратной – от плотности рабочей жидкости.
Соотношение описывается выражением:
Q = µ∙S 
Q – расход жидкости, см3/с;
µ – коэффициент расхода (≈0,7);
S – площадь сечения, см2;
Pad – разница давлений, Па;
ρ – плотность жидкости, г/см3.
На скорость работы механизма также влияет геометрия дросселирующей щели, которая может быть конической, прямой, кольцевой и пр.
Важный параметр – характеристика дросселя. Это зависимость падения давления в распределителе от расхода проходящей через него рабочей жидкой среды. По типу соответствующего уравнения гидродроссели бывают линейные и квадратичные (нелинейные).
Гидродроссели линейные
Другие названия – вязкостные или инерционные. Проходное сечение имеет прямой профиль. Потери давления и расход на дросселе изменяются в зависимости от длины канала. Внутри создается ламинарное течение жидкости. Поэтому данный вид может используется только в маломощных системах с потерями давления ниже 0,3 МПа.
Чем длиннее проходной канал, тем выше площадь сечения, что предохраняет гидродроссель от скопления грязи и мусора на поверхности.
Существенный недостаток линейной конструкции – зависимость от вязкости жидкости и, как следствие, от температуры потока. Это резко ограничивает применение устройств в случае больших объемов двигателей.
Гидродроссели нелинейные
Это распространенный тип дросселей, т.к. на его работу практически не влияет температура жидкости, а режим течения внутри турбулентный. Это позволяет применять устройства в мощных гидроприводах.
Характеристика описывается квадратичной зависимостью разницы давлений от расхода. При высокой скорости жидкости местное сопротивление вызывает завихрения и деформацию потока. Управление движением происходит за счет изменения количества сопротивлений либо площади сечения квадратичного дросселя.
Классификация по типам регулирования и устройства
По типу управления гидродроссели могут быть управляемыми или неуправляемыми. В первом случае оператору доступно варьировать величину проходного канала; во втором – площадь рабочего сечения изменению не подлежит. На практике часто неуправляемый тип совмещают с другими регулирующими механизмами.
По типу конструкции гидродроссели делятся на устройства прямого действия и регуляторы скорости. Расход жидкости в дросселе прямого действия зависит от перепада давления на входе и выходе. В регуляторе скорости расход рабочей среды не зависит от внешних нагрузок и является постоянной величиной.
Регулируемые гидродроссели
Рассмотрим самые распространенные виды.
Щелевой. Широко применяется, в том числе на гидромоторах больших объемов. В проходном отверстии установлена полая пробка со щелью для потока. При повороте пробки изменяется площадь сечения. Таким образом, вязкость потока не оказывает влияния на пропускную способность. Недостатком является подверженность загрязнению.
Игольчатый. Запорно-регулирующий элемент имеет формы конуса. Дросселирующее отверстие короткое, омываемая поверхность малая. Как в предыдущем варианте, характеристика не сильно зависит от вязкости и температуры жидкости. Однако есть высокий риск засорения.
С продольной канавкой. Запорно-регулирующий элемент имеет срез, выполненный под углом, и прямоугольную или треугольную канавку. Взаимное расположение отверстия в гильзе и самого запирающего элемента определяет степень местного сопротивления. Площадь соприкосновения с жидкостью небольшая, щель узкая. Данный тип подходит для маломощных систем.
Формы гидродросселей
Простейшая конструкция напоминает по внешнему виду шайбу или комбинацию шайб. У таких дросселей, как правило, имеются заостренные кромки, предотвращающие загрязнение.
Более сложные и объёмные изделия (нелинейные) имеют квадратную форму. Для высокоскоростных и мощных потоков рекомендуется использовать одновременно комплект дросселей (пакетные гидродроссели). Такое решение минимизирует риски выхода из строя. Количество шайб определяет силу сопротивления. При расчете таких дросселей учитывается взаимное расположение шайб и удаленность отверстий друг от друга. Имеют значение также диаметры проходных отверстий.
Среди квадратичных дросселей с точки зрения расчетов наиболее простым является гидродроссель с золотниковым запорно-регулирующим элементом.
Применение дроссельного регулирования
Устройства используются для регуляции скорости движения потоков в гидродвигателях, гидромоторах. Однако для систем большой мощности применение мало эффективно.
В зависимости от конструкции регулятор устанавливается либо на входе в двигатель, либо на выходе (слив). Известны схемы с включением дросселя параллельно основному рабочему механизму.
Для ограничения давления в системе должен присутствовать предохранительный клапан.
Явление облитерации
В техническом смысле облитерация – это заращивание сечения отверстия в процессе эксплуатации. Для дросселя площадь рабочего сечения не может снижаться бесконечно. Существует нижняя граница, по достижении которой стабильность работы дросселя резко снижается.
Твердые включения, содержащиеся в рабочих средах, могут задерживаться материалом запирающих элементов, оседать в микротрещинах. Происходит постепенное накопление частиц. Если их размеры приближаются к габаритам щели, есть риск полного заращивания с утратой пропускной функции. Восстановление расхода произойдет при расширении рабочего окна.
Помимо механического загрязнения облитерацию может вызвать и адсорбция стенками дросселирующей щели поляризованных частиц жидкости. Молекулы со временем образуют слой толщиной до 10 мкм, влияя на местное сопротивление.
Площадь проходного сечения постепенно уменьшается. При небольших рабочих сечениях может произойти полная облитерация. Избавиться от наслоения частиц можно вращательными или поступательными движениями одной из поверхностей относительно другой. Разрушение адсорбированного слоя поляризованных частиц приведет к восстановлению необходимого расхода.
Для предотвращения адсорбции молекул в конструкцию вносят изменения, предусматривающие осцилляции или вращения рабочего тела дросселя. В результате проходное окно не засоряется и не задерживает поляризованные молекулы. Облитерация не происходит.
Когда необходим ремонт
В пространство между клапаном и корпусом гидродросселя попадают загрязняющие частицы из рабочих жидкостей. Это вызывает подклинивание клапана и создает нестабильность расхода потока. Для устранения неполадки необходимо разобрать гидродроссель, промыть все части, включая всю гидравлическую систему. После повторной сборки убедиться в восстановлении подвижности клапана. Перед запуском жидкость подлежит очистке от загрязнений.
Краткое описание гидродросселя марки ДКМ
Основное предназначение дросселей ДКМ – создание перепада давления в рабочем потоке на входе и выходе или регулирование расхода в прямом и обратном направлениях. Особенностью конструкции является наличие обратного клапана.
Рабочая жидкость – масла; рабочая температура от 20 до 50 °С; допустимый размер частиц в маслах 25 мкм.
Номинальное давление на входе: 32 МПа, максимальное – 35 МПа.
В зависимости от исполнения, номинальный расход рабочей жидкости составляет от 12,5 до 63 л/мин; перепад давления на обратном клапане – от 0,25 до 0,35.
