книги / Элементы гидравлических систем и объёмного гидропривода
..pdfпан 5. Обратный клапан обеспечивает прохождение жидкости в одном направлении с минимальным гидравлическим сопротивлением с одновременной очисткой дроссельного зазора. Расходная характеристика дросселя зависит от температуры (вязкости) вследствие большой длины каналов.
а
б
Рис. 41. Дроссель резьбового монтажа (Rexroth): а – без обратного клапана; б – с обратным клапаном
121
Регулирование расходов до 0,05 м3/с при давлении до 32 МПа
обеспечивают дроссели и дроссели с обратным клапаном стыкового или фланцевого монтажа. Конструкции дросселей патронного исполнения не имеют собственного корпуса. Они ввинчиваются или вставляются в расточки монтажных плит, гидроблоков или корпусов для получения гидроаппаратов резьбового, фланцевого, стыкового или модульного монтажа без какого-либо изменения.
Дроссель с обратным клапаном вставного монтажа (рис. 42) содержит вставной патрон 3, корпус 2 с регулировочным маховиком 1, ЗРЭ 4 и обратный клапан 7 с пружиной 5. Дроссельный зазор образуется фасонным отверстием 6 ЗРЭ 4 и кромкой клапана 7 и изменяется вращением маховика 1. Поток рабочей жидкости из полости B в полость A проходит без дросселирования через обратный клапан 7.
Рис. 42. Дроссель с обратным клапаном вставного монтажа (Rexroth)
122
Сдвоенный дроссель модульного монтажа (рис. 43) монтируется на модульной плите и служит для регулирования или ограничения потока в одном направлении и пропускания жидкости с минимальным гидравлическим сопротивлением в обратном направлении. Рабочая жидкость из гидролинии A1 проходит к исполнительной гидролинии A2 гидродвигателя через дросселирующую щель 1 между клапаном 2 и запорно-регулирующим элементом 3. ЗРЭ перемещается в осевом направлении регулировочным винтом 4, что приводит к изменению рабочего проходного сечения дросселирующей щели 1. Рабочая жидкость от гидродвигателя подводится к отверстию B2, смещает клапан 2 по оправке ЗРЭ, преодолевающий малое усилие со стороны пружины 5, и свободно проходит к отверстию B1. В зависимости от установки дросселирование осуществляется на входе или выходе гидродвигателя.
Условные обозначения дросселей приведены на рис. 44 [22].
Рис. 43. Сдвоенный дроссель с обратными клапанами (Rexroth)
а |
б |
в |
г |
д |
Рис. 44. Условные обозначения дросселей: а, б – соответственно детальное и упрощенное обозначение; в– регулируемый дроссель; г – вентиль; д – дроссель с обратным клапаном
123
Из формулы (21) для квадратичного дросселя следует, что расход регулируемого дросселя зависит от площади открытия дросселя
Sдр и перепада давления ∆pдр, который определяется нагрузкой,
воспринимаемой выходным элементом гидродвигателя привода. При фиксированном положении запорно-регулирующего элемента с изменением нагрузки перепад давления не остается постоянным, что приводит к изменению расхода дросселя и, следовательно, скорости выходного элемента гидродвигателя. Для того чтобы исключить влияние нагрузки на расход дросселя, применяют гидроаппараты, поддерживающие постоянный перепад давления в дроссельном зазоре.
Эту функцию выполняют регуляторы расхода, предназначенные для поддержания заданного расхода рабочей жидкости вне зависимости от давления в подводимом или отводимом потоках.
Регулятор расхода включает в себя два гидроаппарата в одной конструкции: квадратичный турбулентный дроссель, обеспечивающий изменение расхода, и редукционный или напорный клапан, поддерживающий постоянный перепад давления в дросселе. Редукционный и напорный клапаны могут быть реализованы как по схеме прямого, так и непрямого действия (рис. 45). Кроме того, напорный клапан выполняет свои функции, работая только в режиме переливного клапана.
Гидроаппарат состоит из регулируемого дросселя 1, редукционного клапана 2 и демпфера 3. Редукционный клапан поддерживает
постоянный |
перепад давления |
в дросселе |
∆pдр = p2 − p4 или |
∆pдр = p3 − p2 |
в зависимости от |
расположения |
регулятора расхода |
относительно гидродвигателя. Давление p2 переменно и определяется нагрузкой, а давление p4 или p3 автоматически настраивается редукционным клапаном относительно давления p2.
124
|
p1 |
|
|
4 |
1 |
2 |
3 |
|
p2 |
|
p2 |
|
p4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p4 |
а
p1
|
T |
p1 |
|
|
p3 |
T |
3 2 1 p3 |
|
|
|
p2 |
|
p2 |
|
б
Рис. 45. Конструктивная схема и условное обозначение регулятора расхода с редукционным клапаном прямого (а) и непрямого (б) действия
Пружина, воздействующая на основной ЗРЭ редукционного клапана непрямого действия малой жесткости, поэтому точность поддержания перепада давления, а значит, и заданного расхода, выше, чем у регулятора расхода с редукционным клапаном прямого действия, и составляет 3...5 % [6].
125
Регулятор расхода с переливным клапаном прямого и непрямого действия, а также его условное обозначение показаны на рис. 46.
p2 ,q2
p2 ,q2
T |
x |
|
T |
p1,q1 p1,q1
а
p2 ,q2
p2 ,q2
T |
T |
|
p1,q1
p1,q1
б
Рис. 46. Конструктивная схема и условное обозначение регулятора расхода с переливным клапаном прямого (а) и непрямого (б) действия
126
Переливной клапан с некоторой точностью поддерживает постоянным перепад давления в дросселе, изменяя давление p1 в зависимости от давления p2 , определяемого нагрузкой, и направляя
часть расхода жидкости, который не может пропустить дроссель, на слив. Поэтому регулятор расхода с переливным клапаном является трехлинейным гидроаппаратом, в отличие от регулятора расхода с редукционным клапаном, который относится к двухлинейным аппаратам.
Регулятор расхода с переливным клапаном устанавливается в гидроприводе дроссельного регулирования только последовательно гидродвигателю до него. При этом от одного насоса невозможно обеспечить питание нескольких гидродвигателей, управляемых отдельными регуляторами расхода, вследствие переменности давления p1 на входе в гидроаппарат. Отпадает необходимость в напорном
клапане, предохраняющем гидропривод от перегрузок, так как эту функцию выполняет переливной клапан регулятора расхода.
На рис. 47 представлены статические характеристики регулятора расхода с редукционным и с переливным клапаном, представляющие зависимости расхода от давления нагрузки. Вид характеристики определяется изменением положения ЗРЭ при изменении давления нагрузки. Точность поддержания расхода обусловливается усилием деформации пружины при смещении золотника.
q |
p1 = idem |
q |
|
Sдрmax |
Sдрmax |
|
Sдр2 |
Sдр2 |
|
Sдр1 |
Sдр1 |
|
p2 |
p2 |
|
а |
б |
Рис. 47. |
Статическая характеристика регулятора расхода: а – с редукцион- |
|
|
ным клапаном; б – с переливным клапаном |
127
Синхронизаторы расходов предназначены для поддержания заданного соотношения расходов рабочей жидкости в двух или нескольких параллельных потоках. Они подразделяются на делители потока и сумматоры потоков.
Делитель потока применяют в тех случаях, когда предъявляются высокие требования по точности соотношения расходов, и необходимо один поток рабочей жидкости разделить на два и более с равными значениями расходов независимо от изменения давления в ка- кой-либо выходной гидролинии. Конструктивная схема делителя потока показана на рис. 48.
1 |
2 |
p2 |
, q2 |
p1, q1 |
|
p3 |
p4 |
x01 |
x02 |
3 |
4 |
|
p, q |
Рис. 48. Конструктивная схема делителя потока
Делитель потока состоит из запорно-регулирующего элемента золотникового типа 2, свободно перемещающегося в центральном отверстии корпуса 1, и двух постоянных дросселей 3 и 4. Торцовые поверхности золотника с проточками в корпусе образуют два переменных дросселя с зазорами x01 и x02. К делителю потока рабочая
жидкость подводится с расходом q и давлением p. При равенстве давлений p1 и p2 золотник находится в нейтральном положении. На
128
его торцовые поверхности, в пренебрежении силами трения и гидродинамическими силами, действуют равные давления p3 и p4 , а рабочие проходные сечения переменных дросселей одинаковы. Следовательно, обеспечивается равенство расходов q1 и q2.
При изменении нагрузки в одной из выходных гидролиний ( p1 или p2 ) золотник сместится в сторону полости с меньшим давлением. Перемещение золотника будет продолжаться до выравнивания
давления в полостях |
p3 |
и p4 , восстановления равенства перепадов |
||||||||
давления ∆p = p − p3 |
и |
∆p = p − p4 на постоянных дросселях 3 и 4, |
||||||||
а значит, обеспечения равенства расходов q1 |
и q2. |
|||||||||
Уравнения расходов для постоянных дросселей 3 и 4 имеют вид |
||||||||||
|
qдр3 =µдр3Sдр3 2 / ρ p − p3 , |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(23) |
|
qдр4 =µдр4Sдр4 2 / ρ |
|
p − p4 . |
|||||||
Если принять µдр1 =µдр2 и учесть p1 = p2 , то из уравнений (23) |
||||||||||
следует |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qдр3 |
= |
q1 |
= |
Sдр3 |
. |
(24) |
|
|
|
|
q |
|
|
|||||
|
|
|
|
q |
S |
др4 |
|
|||
|
|
|
др4 |
2 |
|
|
|
Постоянные дроссели – это набор дроссельных шайб с разными диаметрами отверстий. Шайбы поставляются в комплекте с гидроаппаратом. Точность деления расхода определяется различием площадей отверстий и коэффициентов расхода постоянных дросселей, а также зависит от величины сил трения и гидродинамических сил, действующих на золотник.
Статическая характеристика представляет собой зависимость расхода в одной из выходных гидролиний от перепада между давлением питания p и давлением в одной из исполнительных гидроли-
ний, например, q1 = ϕ( p − p1 ). Из характеристики, представленной на рис. 49, следует, что при уменьшении перепада давления в одном
129
из постоянных дросселей, расход жидкости будет уменьшаться в каждой из выходных гидролиний до равных значений расходов q1 и q2.
q1
p − p1 |
а |
б |
|
||
Рис. 49. Статическая характери- |
Рис. 50. Условное обозначение |
|
стика делителя потока |
синхронизаторов расходов |
Конструктивная схема и принцип действия сумматора потоков аналогичны делителю потока. Условные обозначения синхронизаторов расходов показаны на рис. 50: а – делитель потока; б – сумматор потоков.
2.2.3. Дросселирующие гидрораспределители
Дросселирующие гидрораспределители предназначены для изменения расхода и направления потока рабочей жидкости в нескольких гидролиниях одновременно в соответствии с изменением величины внешнего управляющего воздействия.
Они применяются как промежуточные каскады усиления и преобразования сигнала управления гидравлическими приводами, а также входят в состав электрогидравлических усилителей мощности в качестве предварительных каскадов усиления.
Конструктивно различают дросселирующие распределители на управляемых дросселях сопло-заслонка, струйного типа и золотниковые с цилиндрическим или плоским золотником.
К гидравлическим характеристикам дросселирующих гидрораспределителей относятся расходная, перепадная и расходно-перепад-
130