Гидравлические распределители

Гидравлические распределители предназначены для изменения направления потока рабочей жидкости в гидравлических магистралях. Распределители, применяемые в сельскохозяйственных машинах, бывают золотникового, кранового и клапанного типа. В зависимости от числа внешних гидролиний распределители применяются одно-, двух-, трех- и многосекционного исполнения. По числу фиксированных позиций бывают двухпозиционные, трехпозиционные и четырехпозиционные распределители. По виду управления распределители можно классифицировать: с ручным, механическим, электрическим, гидравлическим, пневматическим и комбинированным управлением.

Золотниковые распределители по конструкции золотника могут быть с цилиндрическим (преимущественно в сельскохозяйственном гидроприводе) и плоскими золотниками. Основными элементами этих распределителей являются золотник с поясками и цилиндр (гильза) с окнами.

На рисунке 5.1 приведена принципиальная схема четырехлинейного трехпозиционного золотникового распределителя. Золотниковые распределители могут выполняться разгруженными и неразгруженными. На рисунке 5.1 показан разгруженный золотниковый распределитель. Его золотник разгружен от осевых усилий из-за равенства площадей, на которые действует давление жидкости на выходе из распределителя. При отсутствии крайних поясков на золотнике появляется осевое усилие, направленное справа налево.

Недостатком золотниковых распределителей является возможность появления облитерации (зарастание отверстия молекулами жидкости).

Для борьбы с облитерацией в гидравлических системах с небольшим давлением выполняют пояски золотников с нулевым или даже неполным перекрытием окон. Разумеется, что в последнем случае утечки через золотник увеличиваются.

Рисунок 5.1 — Золотниковый распределитель

Крановые распределители (рисунок 5.2) характерны тем, что для изменения распределения жидкости в гидросистеме необходимо повернуть запорный элемент распределителя вокруг своей оси. Конструктивно запорный элемент может быть выполнен в виде цилиндрической конической, шаровой пробки или в виде плоского поворотного крана — золотника. В запорном элементе имеются проходные каналы для жидкости.

Рисунок 5.2 — Крановый распределитель:

а — простой: б — разгруженный

На рисунке 5.2, а приведен простейший крановый распределитель. При повороте пробки осуществляется изменение направления движения жидкости в системе после распределителя.

Крановые распределители могут выполняться неразгруженными и разгруженными. В неразгруженных кранах (рисунок 5.2, а) давление в камере, связанной с линией нагнетания, не уравновешивается с другой стороны, что приводит к одностороннему прижатию пробки, увеличение момента для ее поворота и увеличению утечек. Поэтому при больших давлениях применяет только разгруженные краны (рисунок 5.2, б), у которых диаметрально противоположные полости соединены каналами.

При построении условных обозначений распределителей число позиций запорного элемента изображают числом квадратов, а проходы (каналы) в распределителе — линиями со стрелками, показывающими направление потоков рабочей жидкости в каждой позиции. Запорный элемент изображают в исходной позиции, необходимо мысленно передвинуть соответствующий квадрат на место исходной позиции, оставляя внешние гидролинии в прежнем положении. Управление распределителем показывается на малых сторонах общего прямоугольника, составленного из квадратов.

Клапанные распределители применяются в основном в тех гидросистемах, где требуется высокая герметичность. По этой причине запорный элемент выполняют, как правило, в виде конического или шарового клапана.

Рисунок 5.3 — Клапанный распределитель:

1 — толкатель; 2 — уплотнения; 3 — седло клапана; 4 — клапан; 5 — пружина

На рисунке 5.3 приведен клапанный распределитель с коническим запорным элементом. Основными деталями распределителя являются клапан 4 с центрирующим плунжером, прижимаемый к седлу 3 пружиной 5, и толкатель 1, воздействующий на клапан для его открывания. Чаще всего толкатель приводится в действие от электромагнита. В клапане 4 имеются отверстия для его уравновешивания от давления. С целью герметизации рабочей камеры в проточке корпуса для толкателя установлены манжетные уплотнения 2.

Распределители этого типа могут работать при весьма высоких давлениях (до 32 МПа). Достоинством их также является большой срок службы. К недостаткам следует отнести малые расходы (до 5 л/мин) и значительные усилия, необходимые для управления.

На сельскохозяйственных уборочных машинах устанавливают многосекционные гидравлические распределители. Их технические характеристики приведены в приложении 12.

Рабочая секция такого распределителя показана на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 — Секция распределителя:

1, 9 — пружины; 2 — поршень, 3 — обратный клапан, 4 — втулка; 5 — корпус;

6 — пробка; 7 — золотник; 8, 11 — шайбы; 10 — дистанционная втулка

В корпусе 5 находятся золотник 7, поршень 2 с двумя толкателями, шариковые обратные клапана 3 с втулками 4 и пружинами 1, которые пробками 6 крепятся к корпусу. Золотник 7 в нейтральное положение устанавливается под действием пружины 9, опирающейся торцами на шайбы 8 и 11. Шайбы при нейтральном положении золотника усилием пружины прижимаются к торцевым поверхностям расточек корпуса и стакана. При перемещении золотника вверх или вниз одна из шайб касается торца расточки стакана, а вторая шайба, перемещаясь совместно с золотником, сжимает пружину. Ход золотника ограничен дистанционной втулкой 10. В корпусе под золотником имеется пять кольцевых расточек, через крайние расточки проходят сквозные сливные отверстия, а через центральную расточку — нагнетательный канал. Две средние расточки соединены с полостями над и под поршнем 2.

Распределение потока рабочей жидкости происходит следующим образом. При перемещении золотника распределителя, например, вверх, нагнетательный канал соединяется с полостью, расположенной под поршнем. Под действием силы давления рабочая жидкость открывает верхний запорный клапан и поступает в нагнетательную магистраль гидравлического устройства. Одновременно с открытием верхнего клапана поршень 2 под действием силы давления рабочей жадности перемещается вниз и своим толкателем смещает нижний запорный клапан, открывая путь жидкости со сливной магистрали.

На рисунке 5.5 показан гидравлический распределитель типа Р75–43. В корпусе 3 размещены три золотника 1, предохранительный 22 и перепускной 6 клапаны. Сверху и снизу корпус закрыт крышками 2 и 9. Управление золотником осуществляется рычагами 21. Для подвода рабочей жидкости в корпусе золотника имеются полость Н, каналы управления 20 и слива 19.

При нейтральном или "плавающем" положении золотника рабочая жидкость заполняет полость Н, управляющий и сливной каналы. Перепускной клапан 6 вследствие разности площадей и перепада давления в дроссельном отверстии 5, преодолевая силу пружины 4, открывается и рабочая жидкость делится на два потока: часть по каналам 20 и 19 поступает в сливную полость, а другая непосредственно через рабочее окно 7 в сливное окно 8.

Рисунок 5.5 — Схема распределителя:

1 — золотники; 2, 9 — крышки, 3 — корпус, 4, 10, 12 — пружины; 5 — дроссельное отверстие; 6, 22 — перепускной и предохранительный клапана; 7, 8 — рабочее и сливное окна; 11 — толкатель; 13 — втулка; 14 — обойма; 15 — фиксатор; 16 — направляющая; 17 — гильза; 18 — клапан; 19, 20 — каналы слива и управления; 21 — рычаг

В рабочих положениях золотник 1 перекрывает кромкой канал управления 20, давление жидкости по обе стороны дроссельного отверстия 5 выравнивается и перепускной клапан 6 закрывается. Жидкость поступает в полость высокого давления и в зависимости от положения рычага управления проходит в одну из полостей А (Б) и к гидродвигателю, а затем со сливной магистрали через полость Б (А) и рабочие окна распределителя она поступает на слив.

При плавающем положении золотника обе магистрали, идущие к исполнительному гидродвигателю, сообщаются со сливной полостью распределителя, а насос разгружается и через перепускной клапан перекачивает жидкость в резервуар. Золотник фиксируется в определенных положениях при помощи шариковых фиксаторов 15, которые удерживаются в гнездах втулкой 13 и пружиной 12. Автоматическое устройство возврата золотника в нейтральное положение находится в нижней части самого золотника. Оно состоит из гильзы 17 с клапаном 18, который прижат к гнезду единой и направляющей 16.

Регулировку клапана на давление осуществляют винтом пружины клапана. В нижней части гильзы расположен толкатель 11. На наружную цилиндрическую поверхность золотника надета обойма 14 с тремя внутренними расточками, куда входят шариковые фиксаторы 15. Когда золотник находится в “плавающем^” положении, фиксаторы располагаются в верхней расточке, при положении "опускание" — в средней а при положении "подъем^” — в нижней. На золотник через обойму 14 действует пружина 10, помещенная между нижними и верхними стаканами. При верхнем положении обоймы, когда она касается выступа корпуса распределителя, пружина через стакан, который резьбой соединен с золотником, отжимает последний вниз. При нижнем положений, когда стакан касается нижней крышки, пружина через стакан отжимает золотник вверх.

Работа автомата возврата золотника в нейтральном положении протекает так. При повышении давления в одной из магистралей до допустимого максимального значения открывается шариковый клапан 18 и жидкость, по осевому каналу поступает внутрь золотника, действует на толкатель, который, в свою очередь, сдвигает вниз втулку 13 фиксаторов. При этом фиксаторы выходят из расточки обоймы, и пружина 10 возвращает золотник в нейтральное положение. При понижении в системе давления шариковый клапан под воздействием пружины закрывает осевой канал, и пружина 12 возвращает толкатель в исходное положение.

В корпусе 1 (рисунка 5.6) имеются запорные клапаны 2, электромагниты 3, клапаны и цилиндрический золотник 4. Золотник имеет кольцевые проточки, цилиндрические пояски, радиальные и осевые сверления, в которых размещены седла клапана 7, центральная втулка 5, кольца. В нейтральное положение золотник устанавливается пружинами 6.

Рисунок 5.6 — Электрогидравлический распределитель:

1 — корпус; 2 — запорный клапан; 3 — электромагнит; 4 — цилиндрический золотник; 5 — центральная втулка; 6 — пружина; 7 — седло клапана; 8 — игла; 9 — якорь электромагнита

Управление золотником осуществляется кнопкой управления, электрический сигнал от которой поступает на якорь 9 электромагнита, посредством которого смещается игла 8. Золотник открывает канал управления и жидкость поступает в правую или левую секцию запорных клапанов и далее к гидроцилиндрам.

Электрогидравлический распределитель ЭГР–4 предназначен для распределения потока рабочей жидкости от насоса с управлением разгрузкой к гидродвигателю исполнительного механизма. Распределитель состоит из датчиков сервоуправления 1 и 4 (рисунок 5.7), электромагнитов 2 и 3, плунжера 8, рабочих каналов 11 и 12, канала управления 6, подводящего канала 7, обратного клапана 9, подпружиненного реверсивного золотника 5 и выпускного клапана 10.

Рисунок 5.7 — Схема электрогидравлического распределителя:

1, 4 — датчики сервоуправления; 2, 3 — электромагниты; 5 — канал управления; 7 — подводящий канал; 8 — плунжер; 9 — обратный клапан; 10 — выпускной клапан; 11, 12 — рабочие каналы

Работает электрогидравлический распределитель в таком порядке. При фиксировании навесного устройства канал управления сообщается через датчик 4 при обесточенном электромагните 3 со сливом, что обеспечивает разгрузку подводящего канала. Под действием давления в рабочем канале 12, создаваемого весом орудия, обратный и выпускной клапаны разобщают этот канал со сливом.

При подъеме орудия включают электромагнит 3, который перемещает датчик 4 и разобщает канал управления со сливом. При этом под действием давления в канале управления посредством реверсивного золотника плунжер смещается влево от исходного положения, сообщая подводящий канал с рабочим каналом 12, а рабочий канал 11 — со сливом.

Опускание навесного устройства происходит под собственным весом при включении электромагнита 2, который, перемещая датчик 1, сообщает пружинную полость выпускного клапана со сливом. Под действием давления, создаваемого весом навесного орудия, выпускной клапан открывается, что обеспечивает перетекание рабочей жидкости из рабочего канала 12 на слив.

При одновременном включении электромагнитов происходит принудительное опускание навесного орудия.

Распределители с плоскими золотниками и крановые распределители применяют при небольших расходах и давлениях жидкости в промышленных машинах и установках.

Клапанные распределители применяются в быстроразъемных соединениях трубопроводов и в гидрозамках.

Расход жидкости через золотник распределителя:

,                               (5.1)

где S_р — площадь проходного сечения рабочего окна;

μ_р — коэффициент расхода;

Δр — перепад давления;

ρ — плотность рабочей жидкости.

Если золотник цилиндрический, а проточка в гильзе кольцевая, то площадь проходного сечения:

,                                      (5.2)

где d₃ — диаметр золотника;

х — перемещение золотника (открытие окна).

Когда золотник имеет коническую часть с углом α, а проточка в гильзе кольцевая, то площадь проходного сечения:

,                                       (5.3)

Если золотник имеет нарезанные под углом α шлицы шириной b, то площадь проходного сечения:

,                                  (5.3)

где z — число золотников.

Испытания распределителя

На испытательном стенде провести испытания распределителя;

– ознакомиться с лабораторной установкой, с применяемыми приборами, изучить принципы регулирования площади проходного сечения золотника распределителя;

– запустить установку. Убедившись, что режим установился (показания приборов не изменяются), произвести измерения давления р_н и р_сл, расхода Q масла при положении рычага управления золотником распределителя 1, 2, 3, 4. Данные измерений записать в таблицу 5.1;

– построить опытную характеристику зависимости расхода масла через распределитель oт величины перемещения золотника.

Таблица 5.1 — Результаты испытания распределителя

Лабораторная работа № 6

«Конструкции клапанов, дросселей расхода,
регуляторов, делителей и сумматоров потока»

Цель:изучить устройство, принцип работы, регулировки и основные характеристики клапанов, дросселей, регуляторов потока, делителей и сумматоров потока.

Задание:

1) изучить устройство, принцип работы и классификацию клапанов, дросселей и регуляторов потока;

2) исследовать характеристики гидравлических клапанов.

Гидравлические клапана

Клапан — это автоматический гидроаппарат, который при действии переменного расхода и давления рабочей жидкости изменяет проходное сечение гидролинии. Их классифицируют — по назначению: на напорные (предохранительные и переливные), редукционные и разности давлений; по действию — на прямого и непрямого действия. Предохранительные клапана служат для защиты гидроприводов от давлений рабочих жидкостей, превышающих допустимые. Все они периодического действия, так как при нормальном режиме работы гидропривода находятся в закрытом состоянии, а включаются в действие только при превышении давления в гидросистеме.

Предохранительные клапана

Предохранительные клапана прямого действия — шариковые, конусные, плунжерные, золотниковые, мембранные (рисунки 6.1, а, б, в) — состоят из корпуса 1, запорного устройства 2, пружины 3, регулировочного винта 4, изменяющего силу сжатия пружины (F_пр). В процессе работы при превышении значения давления р жидкости в гидроприводе выше расчетного пружина сжимается на величину Dh и запорное устройство открывает путь жидкости в сливную магистраль. Закрытие клапана происходит при уменьшении давления до расчетного значения.

Предохранительные клапана устанавливаются на насосе или сразу за ним. Это уменьшает повышение давления в гидроприводе при срабатывании клапана.

Рисунок 6.1 — Схемы предохранительных клапанов:

а — шариковый; б — конусный; в — плунжерный; г — золотниковый; д — мембранный; 1 — корпус; 2 — запорное устройство; 3 — пружина; 4 — регулировочный винт

Обратные клапана

Обратные клапана предназначены для пропускания жидкости только в одном направлении. В зависимости от конструкции запорного элемента, чаще всего они бывают шариковыми или коническими, реже тарельчатыми.

Принципиальная схема первых двух не отличается от приведенных на рисунке (рисунки 6.1, а, б) предохранительных клапанов. У предохранительных клапанов будут меньшими сечения проходных каналов. Схема тарельчатого обратного клапана приведена на рисунке 6.2.

Обратные клапана применяются в сложных схемах гидропривода, состоящих из нескольких насосов, a также подпитки систем и реверсивных магистралях.

Рисунок 6.2 – Обратный клапан:

1 — корпус; 2 — запорное устройство; 3 — пружина;
4 — регулировочный винт

Клапан с шариковым рабочим органом состоит из корпуса 1 (рисунок 6.1, а) с седлом 2, клапана 3, цилиндрической пружины 4 и крышки 5. Пружина клапана имеет малую жесткость и практически не оказывает сопротивления рабочей жидкости. При работе жидкость из полости А проходит в полость Б и далее в магистраль, поднимая клапан 3 от седла 2 за счет усилия, создаваемого давления. При обратном движении рабочей жидкости клапан 3 силой давления плотно прижимается к седлу, перекрывая проход жидкости из полости Б в полость А (беспружинные оборотные клапаны устанавливают только в вертикальном положении, чтобы сила тяжести прижимала запорный элемент к седлу).

Переливные клапана

Переливной клапан предназначен для поддержания заданного давленая в месте его подключения за счет непрерывного слива рабочей жидкости. Принципиально переливной клапан отличается от предохранительного только постоянством своего действия, что предъявляет к его конструкции ряд требований:

– скорость жидкости, протекающей через клапан, должна быть сравнительно небольшой (не более 5–8 м/с);

– запорный элемент не должен подвергаться колебательным явлениям;

– пропускная способность клапана должна быть значительной (в пределе равной подаче насоса).

Для увеличения чувствительности клапана и повышения стабильности давления в гидросистеме золотник делают дифференциальным или к основному клапану пристраивают вспомогательный. На рисунке 6.3 показан переливной клапан.

Рисунок 6.3 – Переливной клапан:

1 — корпус; 2 — запорное устройство; 3 — пружина;
4 — регулировочный винт

Редукционный клапан

Редукционный клапан предназначен для поддержания заданного более низкого давления рабочей жидкости в отводимом от него потоке по сравнению с давлением в подводимом к нему потоке. Редукционный клапан, как и переливной, при работе открыт и отличается от него тем, что поддерживает постоянное давление жидкости после себя в потоке, в то время как переливной — до себя. На рисунке 6.4, а приведена схема клапана, предназначенного для больших перепадов давления.

Рисунок 6.4 – Схема редукционного клапана:

1 — корпус; 2 — запорное устройство; 3 — пружина; 4 — регулировочный винт

Гидролинией А к запорному элементу 2, выполненному в виде дифференциального золотника, подводится жидкость высокого давления р₁, а по гидролинии 4 отводится жидкость с пониженным давлением р₂. Если давление в полости 3 снизится, то оно снизится и в полости 7, и сила давления жидкости, действующая на запорный элемент 2 снизу, окажется больше суммарного усилия пружины и силы давления, действующей на запорный элемент сверху. Последний приподнимается вверх, уменьшится сопротивление щели между седлом и запорным элементом и давление в полости 3 повысится. При повышении давления в полости 3 произойдет обратное явление. Величина редуцированного давления регулируется с помощью винта 10. Для устранения колебаний запорного элемента в соединительную трубку 6 вставлена втулка 9 с капиллярными отверстиями. Полость 5 соединена с линией слива. Редукционные клапаны применяются в схемах с несколькими потребителями, питающимися от одного насоса, но требующими разных давлений.

Перепускной клапан

Перепускной клапан служит для слива рабочей жидкости в системе при работающем насосе и выключенном потребителем ее гидравлической энергии.

Перепускной клапан (рисунки 6.5, а, б) состоит из корпуса 1, клапана 2, цилиндрической пружины 3, запорного клапана 4, рабочей полости А, сливного канала Б и канала управления С.

Рисунок 6.5 — Перепускной клапан:

а — закрытое положение; б — рабочее положение; 1 — корпус; 2 — клапан;
3 — пружина; 4 — запорный клапан

При функционировании гидропривода золотник управления перекрывает канал управления С, а жидкость через рабочую полость А поступает к исполнительному рабочему органу, давление жидкости р над цилиндрической частью клапана и давление в рабочей полости равны, поэтому за счет разности площадей верхней и нижней S частей клапана и жесткости с пружины возникает сила F_р, прижимающая конус клапана к седлу.

Если золотник управления открывает канал С и соединяет его со сливом, то за счет разности давлений в надклапанной камере и рабочей полости А происходит подъем клапана, часть рабочей жидкости проходит через сверление в цилиндрической его части и через запорный клапан на слив, а основной поток жидкости в полость В. При этом происходит разгрузка насоса, так как давление нагнетания равняется давлению слива жидкости.

При расчете предохранительных клапанов, необходимо подбирать параметр посадочного гнезда и жесткость пружины, так как давление жидкости р₁ действуя на поверхность клапана, площадью S создает силу F₁, противодействующую силе сжатой пружины F_пр. При нормальной работе гидропривода F₁<F_пр, т. e. клапан закрыт, а в случае увеличения F₁ — F₁>F_пр, клапан закрыт.

Расход через золотник клапана определяется по формуле:

,                           (6.1)

где μ_кл — коэффициент расхода, μ_кл = 0,6–0,72;

S_кл — площадь дроссельной щели;

ρ — плотность рабочей жидкости;

р₁ — давление срабатывания предохранительного клапана;

р_сл — давление слива.

Для шарикового клапана:

,               (6.2)

где d_ш — диаметр шарика;

d_ср — средний диаметр;

А — коэффициент.

,                     (6.3)

,                                (6.4)

где D — диаметр проходного сечения нагнетательного отверстия клапана;

D_у — наружный диаметр уплотнительного пояска клапана.

Для конусного клапана площадь:

,                             (6.5)

где α — угол конусности седла клапана, α = (30–60)º для конического и шарикового клапанов;

h — высота поднятия клапана от поверхности седла.

.                  (6.6)

Жесткость пружины предохранительного клапана определяется:

.               (6.7)

Давление срабатывания предохранительного клапана при известной жесткости пружины находится по формуле:

.                                   (6.8)

Гидравлические замки

Гидравлические замки и запорные клапаны предназначены для управления потоком рабочей жидкости, т. е. пропускания жидкости в одном направлении и запирания в обратном. Они используются в гидроприводах для автоматического запирания рабочей жидкости в полостях гидроцилиндров и гидродвигателей с целью их стопорения в заданном положении и управляются механическими звеньями, электромагнитами, пневмо- и гидроэлементами.

Гидравлические замки могут быть односторонними и двусторонними, с шариковыми и коническими клапанами.

Односторонний гидрозамок состоим из шарикового клапана 2 (рисунок 6.6, в), установленного в корпусе 1, пружины 3 и толкателя 4. Под действием пружины клапан отводится от гнезда, и рабочая жидкость свободно поступает из полости А в полость Б и обратно. Если оказать воздействие на толкатель 5 при помощи, например, механического звена 4, которое прижимает клапан к седлу, то происходи запирание полости Б. Такая конструкция запорного клапана применяется на гидроцилиндрах. Механическое звено 4 в этом случае устанавливается в определенном положении на штоке поршня, и перемещается вместе с ним.

Двусторонний гидрозамок состоит из корпуса 1 (рисунок 6.6, г), двух запорных клапанов 2 и 9, пружин 3 и 10, клапанов плавающего поршня 6 с толкателями 4, 8 и пружинами 5, 7. В корпусе гидрозамка имеются полости А и Г, которые соединены с исполнительным рабочим органом гидропривода (гидродвигателем), и полости Б и В, связанные с напорной или сливной магистралью.

Рисунок 6.6 — Гидравлические замки:

а — шариковый; б — конический; в — односторонний; г — двусторонний:1 — корпус; 2 — запорное устройство; 3 — пружина; 4 — толкатель; 5 — пружина; 6 — гидроцилиндр

Работа гидрозамка. При нейтральном положении электромагнит обесточен, поршень с толкателями находится в среднем положении, подвод и отвод жидкости к плоскостям Б и В отсутствует, то есть гидродвигатель застопорен в определенном положении. Если соединить полость Б с напорной магистралью, а В со сливной, тогда поршень 6 с помощью электромагнита сместится вправо и толкатель откроет клапана 9. При этом клапан 2 будет работать как обратный, клапан 9 — как клапан распределителя. Рабочая жидкость под давлением откроет клапан 2 и поступит из полости Б в полость А, а слив рабочей жидкости будет происходить из полости Г в полость В через открытый толкателем клапан 9. Рабочий цикл повторяется аналогично в случае переключения распределителем полостей нагнетания и слива (Б, В) гидрозамка.

Регуляторы расхода

Регуляторы расхода объединяют устройства, предназначенные для управления расходом рабочей жидкости. К ним относятся: дроссели, регуляторы потока, делители и сумматоры потока.

Дроссели

Дроссели представляют собой регулируемые местные сопротивления, площади проходных отверстий которых можно изменять в процессе работы и тем самым изменять расход жидкости.

В зависимости от формы проходного отверстия и регулирующего элемента дроссели делятся на игольчатые, щелевые, канавочные, пластинчатые (рисунок 6.7). Наиболее характерной особенностью дросселя является форма проходного и отверстия и соотношение между его площадью и периметром смачивания. Чем больше отверстие и чем меньше его периметр смачивания, тем меньше сказывается вязкость жидкости на расходе, тем стабильнее работает дроссель. Поэтому при выборе дросселей следует ориентироваться на те, у которых гидравлический радиус имеет максимальное значение.

Изменение площади проходного отверстия у игольчатых дросселей (pрисунок 6.7, а) достигается за счет осевого перемещения иглы. Недостаток игольчатых дросселей — склонность к облитерации вследствие значительного параметра кольцевой щели.

Площадь проходного отверстия у щелевых дросселей (рисунок 6.7, б) изменяется при повороте полой пробки, в которой сделана щель. Так как толщина стенки пробки мала, то пропускная способность дросселя практически не зависит от вязкости жидкости. Не возникает в щелевом дросселе и облитерация. Поэтому дроссели этого типа нашли наибольшее применение.

Пластичный дроссель (рисунок 6.7, в) состоит из набора шайб с отверстиями.

Рисунок 6.7 — Схемы дросселей:

а — игольчатый; б — щелевой; в — пластинчатый; г — канавочный

Расход меняется с изменением числа шайб, находящихся на пути потока жидкости. На характеристику дросселя этого типа мало влияют облитерация и вязкость жидкости, но он хуже работает на загрязненных жидкостях, чем щелевой. У канавочных дросселей (рисунок 6.7, г) изменение площади проходного отверстия достигается поворотом пробки, на боковой поверхности которой сделаны эксцентричные каналы треугольной или прямоугольной формы. Канавочные дроссели склонны к облитерации и при малых расходах на их пропускную способность влияет вязкость жидкости.

Регуляторы потока

Регулятор потока предназначен для обеспечения заданного расхода вне зависимости от величины перепада давления между входным и выходным патрубками аппарата. Он состоит из дросселя и клапана разности давлений, поддерживающего постоянный перепад давления на дросселе.

На рисунке 6.8 приведена схема регулятора потока Г 55–2.

Рисунок 6.8 — Регулятор потока:

1 — выходное отверстие; 2 — пробка; 3 — канал; 4 — обводной канал;

5 — рукоятка; 6 — лимб; 7 — пружина; 8 — корпус; 9 — золотник;

10 – полость; 11 — входное отверстие; 12 — шток

Жидкость подводится к отверстию 11, проходит щель, образованную золотником 9 и корпусом 8, в полость 10 и далее. Через дроссельную щель в пробке 2 — к выходному отверстию 1.

При уменьшении давления в отверстии 1 по обводному каналу 4 пониженное давление подается в полость над поршнем золотника 9, По этой причине золотник поднимается вверх и уменьшит площадь проходной щели между золотником и корпусом 8, благодаря чему уменьшится давление и в полости 10. При увеличении давления на выходе регулятора процесс будет протекать в обратном направлении.

Таким образом, перепад давления на дросселе останется неизменным.

Если в отверстии 1 давление постоянное, а подводимое к отверстию 11 уменьшится, то из-за уменьшения суммарного давления жидкости на золотник 9 снизу он под действием пружины 7 и давления на поршень сверху опустится вниз и увеличит проходное отверстие между корпусом 8 и золотником 9. Давление в полости 10 увеличится. При увеличении давлений в отверстии 11 процесс будет протекать в обратном направлении. Таким образом, и в этом случае клапан разности давлений будет поддерживать постоянный перепад на дросселе.

Плавное регулирование расхода происходит за счет изменения площади проходного отверстия дросселя при вращении лимба 6, грубое — при повороте рукоятки 5. Утечки жидкости из аппарата отводятся через отверстие 3.

Расход через дроссель любой конструкции определяется по формуле истечения через малые отверстия и щели:

,                                   (6.9)

где μ_др — коэффициент расхода дросселя, μ_др = 0,64…0,7 для игольчатых, μ_др = 0,75…0,8 для щелевых;

S_др — площадь проходного отверстия дросселя;

Dр — перепад давления в дросселе.

Дроссель может быть установлен последовательно или параллельно с гидродвигателем.

При последовательном включении дросселя он может быть установлен в напорной или сливной гидролинии. Без учета потерь давления и утечек в гидролинии давление гидродвигателя р_д и расход Q_д будут равны:

р_д = р_н – Dр_др,                                  (6.10)

Q_д = Q_н – DQ.                                  (6.11)

Обе схемы не обладают постоянством скорости выходного звена гидродвигателя при переменной нагрузке. Поэтому гидропривод с дроссельным регулированием применяется главным образом в машинах с малоизменяющейся нагрузкой или когда с увеличением нагрузки необходимо уменьшить скорость исполнительного органа, и наоборот.

В случае необходимости дроссельного регулирования с независимой скоростью выходного звена гидродвигателя от нагрузки применяют регуляторы потока. Тогда:

Q_д = Q_н– Q_рег,                                      (6.12)

р_д = р_н = Dр_рег,                                     (6.13)

где Dр_рег = Dр_др + Dр_к — перепад давления на регуляторе;

Dр_др — перепад давления на дросселе регулятора;

Dр_к — перепад давления на клапане разности давлений регулятора.

При постоянном сопротивлении дросселей и переменной нагрузке (переменном давлении р_д — гидродвигатель) будет изменяться и давление на регуляторе потока Dр_рег., но только за счет изменения давления на клапане разности давлений регулятора Dр_к. Поэтому расход через регулятор в этих условиях будет определяться только сопротивлением дросселя, что позволит, при переменной нагрузке на гидродвигателе р_д иметь постоянную скорость υ_д выходного звена гидродвигателя.