6.2 Элементы пневматических и гидравлических систем

6.2.1 Гидравлические и пневматические сопротивления

Элементы, создающие сопротивления в гидравлических и пневматических цепях, называют дросселями. Дроссели могут быть регулируемые и нерегулируемые. Простейший дроссель представляет собой втулку с одним или несколькими калиброванными каналами. В зависимости от режима течения, который хотят получить в дросселе, каналы выполняют длинными и узкими или очень короткими (шайба). Гидросопротивление ламинарных дросселей линейно зависит от длины канала и обратно пропорционально четвертой степени диаметра канала, что позволяет управлять гидравлическим сопротивлением, путем изменения сечения и длины канала. При значительных перепадах давления в длинных каналах и даже при малых перепадах в коротких каналах и шайбах течение становится турбулентным и сопротивление нелинейно зависит от давления.

Помимо дросселей с цилиндрическими каналами существуют разнообразные щелевые дроссели. В щелевых дросселях используется зазор между двумя поверхностями или кромками, на которых осуществляется дросселирование потока жидкости.

П римеры ламинарных цилиндрического и конусного (игольчатого) дросселей приведены на рис.6.2. Коэффициент передачи конусного дросселя в десятки раз больше, чем у цилиндрического.

Н аибольшее распространение получили щелевые дроссели с поступательным перемещением дросселирующих кромок. Дроссели такого типа используются в золотниках. Дросселирование происходит на щели, образованной кромками отверстия во втулке и кромками штока (Рис.6.3). Щелевые дроссели делятся на проточные и отсечные. Последние полностью перекрывают окна в нейтральном положении, но зато являются существенно нелинейными.

Широкое распространение получили дроссели с соплом и заслонкой (Рис.6.4). Они не имеют трущихся деталей, свободны от заедания и имеют стабильные передаточные коэффициенты.

В системах автоматического управления дроссели выступают в качестве распределителей и усилителей мощности, как элементы корректирующих и управляющих устройств. Последовательное соединение регулируемых дросселей

м ожет быть ис­пользовано для ре­гулирования давления в пространстве между дросселями (Рис.6.5). Учитывая равенство расхода через дроссели, можно записать , где: Q – расход, R₀ и R – сопротивления, P₀,P₁,P₂ – величины давления перед, между и за дросселями соответственно.

Коэффициент передачи k равен

Для того, чтобы коэффициент передачи не зависел от R необходимо выбирать R₀>>R. Тогда . В этом случае, когда Р₂=0 имеем Р₁=кR.

Мостовая схема включения дросселей позволяет изменять знак (направление) перепада давления аналогично перепаду напряжения в диагонали мостовой электрической схемы. Обычно для управления выходным сигналом используется изменение сопротивления не одного дросселя мостовой схемы, а нескольких, расположенных в различных плечах моста. Очень часто используется одновременное изменение сопротивлений дросселей в смежных плечах, причем, если одно сопротивление увеличивается, то другое уменьшается. Реализация такой схемы с дросселями типа сопло-заслонка приведена на рис.6.6.

Пневматические сопротивления имеют аналогичные конструкции.