Части II и III.

СНЯТИЕ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ И РАСЧЕТ НА ЭВМ

ХАРАКТЕРИСТИК ДРОССЕЛЕЙ И РЕГУЛЯТОРОВ ПОТОКА

Напомним, что дроссели предназначены для изменения расхода рабочей жидкости путем регулирования в них площади проходного отверстия, которая может изменяться от номинального значения (дроссель полностью открыт) до ноля (полностью закрыт). При установке дросселя в схему гидропривода его можно располагать перед гидродвигателем (на входе), за гидродвигателем (на выходе) и параллельно гидродвигателю. Дроссельное отверстие может быть выполнено в виде прямоугольной или ступенчатой щели либо более сложного по форме профиля (лыска, канавка, кольцевое отверстие и т.п.).

Изменение расхода жидкости с помощью дросселя приводит к изменению скорости движения гидродвигателя, а, следовательно, и скорости движения выходного звена (рабочих органов станка, робота и т.п.), которая изменяется плавно, бесступенчато. Дроссели - достаточно простые по конструкции и дешевые гидроаппараты, поэтому в сочетании с нерегулируемыми насосами дроссели позволяют создавать дешевые и надежные схемы управления гидроприводами.

Основным недостатком дроссельного регулирования скорости является низкий КПД схемы гипропривода в связи с большими гидравлическими и объемными потерями энергии (при дроссельном регулировании скорости часть рабочей жидкости сбрасывается через предохранительный клапан в гидробак, минуя гидродвигатель).

Дроссели разделяют на: нерегулируемые (постоянное местное сопротивление) и регулируемые (переменное местное сопротивление) и обозначают на схеме:

	- нерегулируемый дроссель
	- регулируемый дроссель

В качестве нерегулируемых дросселей используют отверстия постоянного сечения, щели, сужения для прохода жидкости (например, диафрагма с отверстием), жиклер, а также капилляры - металлические трубки малого сечения (часто применяют для гашения пульсаций давления и устанавливают перед манометрами для стабилизации их показаний).

При установке дросселей в схему гидропривода получаем нежесткую регулировочную характеристику, т.е. происходящее изменение сил и моментов, приложенных к рабочему органу, приводит к изменению скорости движения гидродвигателя и связанного с ним выходного звена станка, робота и т.п., что не всегда допустимо при выполнении с помощью гидроприводов требуемых технологических операций.

Дроссели стандартизированы по диаметру условного прохода d_y. (6-32 мм), по рабочему давлению р* (6,3-32 МПа). Перепад давлений на полностью открытом дросселе Dр_др^* лежит в диапазоне 0,2-0,3 МПа. Утечка жидкости через полностью закрытый дроссель незначительна, относительная утечка, отнесенная к номинальному расходу жидкости через дроссель, составляет 0,1-2,5%.

Регулируемые дроссели имеют, как правило, лимб с делениями, поворотом ручки управления относительно лимба осуществляется изменение площади проходного отверстия в дросселе и настройка системы гидропривода на требуемую скорость движения выходного эвена. Рассмотрим основные параметры дросселя[3]. Расход рабочей жидкости через дроссель

(3.6)

где m - коэффициент расхода дросселя; W_др – площадь проходного отверстия; Dр_др – перепад давлений на дросселе; r - плотность рабочей жидкости.

Перепад давлений на дросселе можно определить по формуле Вейсбаха:

(3.7)

где z - коэффициент местного сопротивления дросселя, зависящий от формулы проходного отверстия в дросселе и степени его открытия; V – скорость движения жидкости в трубопроводе. Величины m и z могут зависеть от числа Рейнольдса при малых значениях Re<300

(3.8)

где d_y – диаметр условного прохода дросселя; n_t – кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости (масла) при данной температуре

(3.9)

где n₅₀^° - кинематический коэффициент вязкости масла при 50°С; t_м - температура масла; n_t – показатель степени зависящей от марки масла.

При турбулентном режиме течения масла в дросселе Dр_др можно определить из формулы

(3.10)

где Dр_др^* и Q_др^* - стандартные перепад давлений и расход жидкости через дроссель.

1-корпус; 2-золотник; 3-дроссельное отверстие; 4-лимб; 5-ручка управления.

В корпусе 1 рис. 3.6 располагается золотник 2, выполненный в виде полого цилиндра со ступенчатым поперечным дроссельным отверстием 3, имеющим форму ступенчатой щели. Золотник может смещаться относительно корпуса поворотом ручки управления 5. Степень открытия дроссельного отверстия контролируется по лимбу 4, на котором имеется восемнадцать делений: ноль делений, дроссель закрыт, восемнадцать делений, дроссель полностью открыт.

Регуляторы потока (рис.3.7) предназначены для регулирования скорости движения масла в схемах гидроприводов при обеспечении жестко регулировочной характеристики, т.е. независимости скорости движения выходного звена (рабочий орган) от внешней приложенной нагрузки. Это достигается путем объединения в одной конструкции регулятора давления и регулируемого дросселя. Регулятор давления (рис. 3.7) обеспечивает постоянный перепад давлений масла на дросселе независимо от давления на входе регулятора потока и состоит из корпуса 1, плунжера 2 и пружины 3, установленной с большим натягом h₀. Плунжер 2 находится в равновесии под действием упругой силы пружины жесткостью С и силы от разности давлений на его торцах - в полостях а и б перед дросселем 4 давление р₁, в полости d за дросселем - р₂. Полость е корпуса имеет расточку, относительно которой плунжер 2 установлен с зазором h, предназначенным для управления потоком масла. Если плунжер находится в состоянии равновесия, то зазор не меняется, и уравнение равновесия плунжера имеет вид

(3.11)

Если регулятор потока установлен за гидродвигателем и нагрузка на гидродвигателе изменяется, то будет изменяться и давление перед регулятором потока, будет нарушаться равновесие плунжера 2.

При уменьшении нагрузки на гидродвигателе увеличивается давление перед регулятором потока, плунжер смещается вверх, уменьшая зазор h, и поддерживается постоянное давление р₁ перед дросселем 4. При увеличении нагрузки давление перед регулятором потока уменьшается, плунжер смещается вниз, увеличивается зазор h и тем самым давление p₁ вновь остается постоянным. Так как давление р₂ не зависит от нагрузки на гидродвигатель, а зависит лишь от сопротивления сливной магистрали, то на дросселе 4 автоматически поддерживается постоянным перепад давлений поэтому расход через регулятор потока и скорость движения гидродвигателя будут постоянными независимо от нагрузки. Расход через регулятор потока

(3.12)

учитывая, что h << h₀ и решив (3.11) относительно , получим

т.е. Q_РП=Const (3.13)

Так как дроссельное отверстие – это ступенчатая щель, выполненная в полом цилиндрическом золотнике, то площадь дроссельного отверстия в диапазоне от 2^х до 10^и деления на лимбе дросселя определяется из выражения

Ω_др= 1,2 + κ₁ ∙0,5 [мм²], (3.14)

где К₁– коэффициент, изменяющийся в диапазоне от 1 до 9 (втрое деление по лимбу – к₁= 1, десятое - к₁= 9 ). Для делений по лимбу в диапазоне от 11 до 18 площадь дроссельного отверстия равна

Ω_др= Ω_др10 + κ₂ ∙0,125 [мм²], (3.15)

где К₂ – порядковый номер деления на лимбе после десятого, изменяется от 1 до 8.

Ω_др= 1,2 + 0,5 ∙ 9 = 5,7 мм²