Гидравлический дроссель принцип работы

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

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.

Гидродроссели, регулируемые, с обратным клапаном

Гидродроссель — это местное гидравлическое сопротивление, предназначенное для снижения давления в потоке рабочей жидкости.Очень важен в работе современной гидравлики.

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 в гидродросселе (перепада давления на гидродросселе) от расхода Q рабочей жидкости, проходящей через него. По виду этой зависимости различают линейные и квадратичные дроссели.

Гидродроссели принцип работы

Линейные гидродроссели. На рис. 1, 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 длинны Lk дросселирующего канала за счет вращения винтовой головки 3.

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 практически не применяются.

Квадратичные гидродроссели.

Характеристика этих гидродросселей мало зависит от температуры рабочей жидкости, поэтому они получили наибольшее распространение в объемных гидроприводах.

Простейшим настраиваемым гидродросселем является жиклер (рис. 1, б) очевидно, что 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 (рис. 1, в). Такой гидродроссель состоит из набора шайб, отверстия в которых смещены друг относительно друга.

Варианты условных обозначений настраиваемого (нерегулируемого) гидродросселя в схемах гидросистем приведены на (рис. 1, г).

В регулируемых гидродросселях наиболее часто используются крановые, золотниковые, клапанные (в частности, игольчатые) запорно-регулирующие элементы, а также дроссели типа «сопло— заслонка».Рассмотрим конструктивные особенности этих типов гидродросселей.

У кранового гидродросселя (рис. 1, д) изменение площади проходного сечения обеспечивается за счет поворота в корпусе 2 на некоторый угол φ запорно-регулирующего элемента (крана) 4 вокруг оси, нормальной плоскости рисунка.

Недостатком конструкции такого гидродросселя является то, что его запорно-регулирующий элемент не разгружен от давления в потоке жидкости. Это при значительном рабочем давлении является причиной возрастания момента, необходимого для управления краном. Поэтому крановые гидродроссели используются в низконапорных гидросистемах.

У золотникового гидродросселя (рис. 1, е, ж) изменение площади проходного сечения обеспечивается за счет некоторого осевого смещения х запорно-регулирующего элемента (золотника) 5 в отверстии корпуса 2.

На рисунке даны два варианта конструкции золотникового гидродросселя. В золотниковом гидродросселе, показанном на рис. 1, е, запорно-регулирующий элемент 5 не разгружен от давления. Поэтому усилие управления им зависит от давления в потоке жидкости, что является недостатком.

На практике такие конструкции используются только в гидросистемах с низким рабочим давлением. В золотниковом гидродросселе, конструкция которого приведена на рис. 1, ж, жидкость под давлением поступает между двумя поясками золотника. Возникающие при этом силы давления, действующие на золотник в осевом направлении, взаимно уравновешиваются. Усилие управления при этом должно преодолевать только силу трения между золотником 5 и гильзой (корпусом) 2.

Торцевые полости в корпусе этого гидродросселя, как правило, сообщаются с гидробаком дренажными гидролиниями.

В клапанном, или игольчатом, гидродросселе (рис. 1, з) изменение площади проходного сечения происходит за счет вертикального перемещения запорно-регулирующего элемента 6 с углом конуса β относительно седла 7 (элемент 6 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.

В гидродросселе типа «сопло—заслонка» (рис. 1, и) изменение площади проходного сечения происходит за счет перемещения запорно-регулирующего элемента 8 (плоская заслонка) относительно сопла 9 (элемент 8 приближается к соплу или удаляется от него).

Следствием этого является изменение расстояния х от заслонки до торца сопла, а следовательно, изменение сопротивления гидродросселя потоку жидкости вытекающему из него. Следует обратить внимание на то, что в этом гидродросселе усилие, необходимое для управления заслонкой, пропорционально потерям давления на гидродросселе. Эта зависимость может использоваться при проектировании систем автоматического управления объемным гидроприводом.

Одним из основных условий получения стабильной характеристики гидродросселя «сопло—заслонка» является выбор наружного диаметра dH торца сопла из диапазона (1,2. 1,3)dс, где dc — диаметр отверстия сопла. Условное обозначение регулируемого гидродросселя на схемах гидросистем приведено на рис. 1, к.

Гидравлический дроссель

Дроссель — гидравлическое сопротивление, которое может быть как регулируемым так и постоянным. Регулируемые дроссели используются в гидравлических приводах для регулирования скорости движения гидравлических двигателей, за счет перемены дроссельного проходного сечения, и, как следствие, изменения перепада давления на гидравлическом сопротивлении.

Устройство регулируемого дросселя

Площадь проходного сечения, выполненного в корпусе дросселя 1 изменяется в зависимости от положения запорно-регулирующнго элемента. В представленном примере показан игольчатый дроссель с коническим запорно-регулирующим элементом.

В момент касания поверхностей конуса и отверстия в корпусе, проходное сечение дросселя полностью закроется, течение жидкости через дроссель в этом случае невозможно.

При вращении рукоятки конус будет перемещаться. При его перемещении влево, проходное сечение дросселя будет увеличиваться, при перемещении вправо — уменьшаться.

Типы проходных сечений дросселей

Рассмотрим наиболее распространенные типы регулируемых дросселей.

Игольчатый дроссель

Конический или игольчатый запорно-регулируемый элемент перекрывает отверстие. Дросселирующая щель в переставленной конструкции коротка, смоченный периметр — небольшой.

Главным достоинством игольчатого дросселя является незначительное влияние вязкости на характеристики, а недостатком — чувствительность к чистоте рабочей жидкости из=за возможности попадания засорений в малый зазор при небольших расходах.

Щелевой дроссель

Запорно-регулирующий элемент, перемещаясь в гильзе, полностью или частично перекрывает дросселирующие отверстие.

Как и игольчатый дроссель чувствителен к загрязнениям, при этом пригоден для работы в широком диапазоне вязкости рабочей жидкости.

Щелевой дроссель лучше использовать для регулирования больших расходов.

Дроссель с продольной канавкой

В запорно-регулирующем элементе выполнена наклонная лыска и канавка прямоугольного или треугольного сечения. Величина сопротивления дросселя определяется положением запорно-регулирующего элемента относительно отверстия, выполненного в гильзе.

Дросселирующая щель в аппаратах данного типа относительно короткая, смоченный периметр небольшой.

Дроссели с продольной канавкой хорошо приспособлены для работы на малых расходах.

Вычисление расхода через дроссель

Величина расхода жидкости через дроссель зависит от размера дроссельной щели и перепада давления на дросселе. Расход через дроссель можно определить по формуле:

где Q — расход, А — площадь проходного сечения дроссельной щели, ΔP — перепад давления на дросселе, ρ — плотность рабочей жидкости, k — коэффициент расхода (k=0,6. 0,9)

Так как расход через дроссельную щель зависит от давления на ее входе и выходе, дроссели используют для регулировки скорости движения выходных звеньев гидродвигателей (например гидроцилиндров) с постоянной нагрузкой, либо в приводах где изменение скорости при перемене нагрузки допустимо или желательно.

Если влияние нагрузки на скорость движения выходного звена нагрузки — используют специальные устройства — регуляторы расхода.

Обозначение дросселя на схеме

Условное обозначение дросселя показано на следующем рисунке.

В гидроприводах часто используют дроссели с обратным клапаном, которые обеспечивают регулирование скорости только в одном направлении. Такой объединенный элемент обозначается на гидросхеме следующим образом.

Исполнения промышленных дросселей

В промышленных гидроприводах применяют дроссели стыкового, фланцевого, модульного, встраиваемого монтажа.

Дроссели стыкового и фланцевого монтажа изготавливаются, как правило, для больших расходов.

Встраиваемые дроссели размещают в специальной монтажной плите, в которой выполнены соответствующие каналы, либо в корпусе, который может обеспечить, резьбовой, фланцевый, модульный или стыковой монтаж.

Модульный монтаж позволяет расположить дроссель совместно с другими элементами в общей модульной плите.