Дроссели
Дроссели, которые представляют собой гидравлические сопротивления, устанавливаемые на пути потока рабочей жидкости, применяют в гидроприводах кранов с нерегулируемыми насосами для изменения скорости исполнительных механизмов.
Расход жидкости регулируют, изменяя проходное сечение дросселя. Дросселирование потока связано с нагревом жидкости, потерей напора и снижением КПД гидропривода. Однако гидроприводы с дроссельным регулированием отличаются простотой, сравнительно низкой стоимостью, незначительными усилиями, необходимыми для управления.
По принципу действия дроссели подразделяют на:
дроссели вязкостного сопротивления, в которых потери напора определяются вяз костным сопротивлением;
дроссели инерционного сопротивления, в которых потери напора определяются деформацией потока жидкости;
дроссели комбинированного сопротивления, в которых используется как вязкостное, так и инерционное сопротивление.
По виду регулирования дроссели могут быть регулируемыми (проходное сечение дросселирующего отверстия в процессе работы может быть увеличено или уменьшено) и нерегулируемыми (в процессе работы проходное сечение остается неизменным) .
По конструкции различают дроссели прямого действия, у которых расход жидкости зависит от перепада давления до и после дросселя, и дроссели непрямого действия (с регулятором), поддерживающие постоянный расход жидкости независимо от внешней нагрузки, действующей на гидропривод.
При регулировании на входе дроссель установлен на напорной линии. Рабочая жидкость от насоса поступает через дроссель в поршневую полость гидроцилиндра. Параллельно напорной линии насоса до дросселя установлен предохранительный клапан, с помощью которого поддерживается постоянное давление до дросселя. При регулировании проходного сечения дросселя 3 часть жидкости поступает через него в гидроцилиндр, а другая часть — через предохранительный клапан 2 в бак 6. Расход жидкости, поступающей в гидроцилиндр, соответствует проходному сечению дросселя и перепаду давления до и после него.
Давление до дросселя постоянно и зависит от настройки предохранительного клапана, а давление после дросселя определяется усилием, приложенным к штоку гидроцилиндра. Это усилие может изменяться. С увеличением усилия на штоке повышается давление в поршневой полости гидроцилиндра. Перепад давления до и после дросселя уменьшается, в результате чего снижается скорость движения поршня. При уменьшении усилия на штоке давление в поршневой полости гидроцилиндра снижается, перепад давления до и после дросселя увеличивается и скорость поршня возрастает.
Следовательно, установка дросселя на напорной линии насоса не обеспечивает заданной скорости поршня гидроцилиндра при изменении внешней нагрузки, действующей на шток, и постоянном проходном сечении дросселя.
При регулировании на выходе дроссель установлен на сливной линии. Если дроссель создает достаточное сопротивление, то давление в поршневой полости гидроцилиндра в любом случае определяется настройкой предохранительного клапана. Давление же в штоковой полости зависит от нагрузки, приложенной к штоку гидроцилиндра. Чем больше нагрузка, тем меньше давление в штоковой полости гидроцилиндра, перепад давления до и после дросселя и меньше скорость перемещения поршня гидроцилиндра. Таким образом, установка дросселя на выходе также не обеспечивает постоянной скорости перемещения поршня гидроцилиндра при изменении нагрузки, приложенной к штоку.
Схема с дросселем, установленном параллельно напорной линии насоса (рис. 42, в), наиболее распространена. В этой схеме предохранительный клапан й дроссель установлены параллельно напорной линии насоса. При полностью закрытом дросселе вся рабочая жидкость, подаваемая насосом, нагнетается в поршневую полость гидроцилиндра и скорость движения поршня максимальная.
При полностью открытом дросселе вся рабочая жидкость от насоса через дроссель поступает в бак и поршень гидроцилиндра не перемещается.
Когда дроссель открыт частично, одна часть потока рабочей жидкости поступает в гидроцилиндр, а другая — через дроссель в бак. Давление, развиваемое насосом при такой схеме, зависит от сопротивления перемещению штока гидроцилиндра. Чем ' больше сопротивление, тем больше давление перед дросселем и тем меньше скорость перемещения поршня. И в этом случае скорость перемещения поршня гидроцилиндра зависит от внешней нагрузки и, следовательно, перепада давления до и после дросселя.
Потери энергии на дросселирование в такой схеме значительно меньше, чем при установке дросселя на входе и выходе, так как насос большую часть времени работает при давлении, меньшем того, на которое настроен предохранительный клапан.
Для получения регулировочных характеристик гидродвигателя, не зависящих от внешней нагрузки на него, применяют дроссели с регулятором давления, создающим постоянный перепад давления до и после дросселя и, значит, постоянный расход жидкости через него, не . зависящий от внешних на- I грузок и давления в гидросистеме.
На рис. 43, а представлена схема гидропривода с дросселем 5, установленным на напорной линии 4 насоса 2 и регулятором давления 8, расположенным параллельно дросселю.
Рабочая жидкость от насоса 2 по напорной линии 4 через дроссель 5 поступает в гидроцилиндр 6. К регулятору давления 8 подведены две линии управления, первая из которых соединена с напорной линией 4 после дросселя 5 по направлению потока рабочей жидкости, а вторая — с напорной линией 4 до дросселя. Линии также соединены между Собой.
При полностью открытом дросселе 5 весь поток рабочей жидкости от насоса 2 направляется в гидроцилиндр 6. По мере закрытия дросселя часть потока рабочей жидкости через регулятор давления 8 сливается в бак. При этом на регулятор давления со стороны пружины (сверху) действует давление, создаваемое нагрузкой на шток гидроцилиндра, а снизу — давление в напорной линии до дросселя.
При перепуске части потока рабочей жидкости через регулятор давления 8 в бак 1 давление в напорной линии до дросселя всегда больше давления в напорной линии после дросселя на давление, соответствующее усилию пружины регулятора давления.
Поэтому независимо от изменения внешних нагрузок на шток гидроцилиндра 6 и соответственно давления в напорной линии скорость движения штока не изменяется при постоянном проходном сечении дросселя 5. Регулировочные характеристики дросселя также не зависят от изменения внешних нагрузок, действующих на шток гидроцилиндра.
Давление в напорной линии насоса определяется только нагрузкой, прикладываемой к штоку гидроцилиндра. Предохранительный клапан 3 работает эпизодически.
На рис. 43, б показана схема гидропривода с дросселем 12, установленным параллельно напорной линии насоса, и регулятором давления 14, расположенным последовательно с дросселем.
Линии 11 и 13 управления регулятором давления соединены соответственно со сливной линией 10 до и после дросселя. Регулятор давления обеспечивает постоянный небольшой перепад давления до и после дросселя независимо от изменения внешних нагрузок, действующих на шток гидроцилиндра.
Эту схему широко применяют в гидроприводах кранов для ограничения максимальных рабочих скоростей механизмов.
Дроссель прямого действия состоит из диска 3 с отверстием В, диаметр которого в зависимости от места установки равен 1...2,2 мм. Диск 3 размещен между двумя шайбами 2 и 4, расположенными в корпусе 1 и зажатыми штуцером 5. При движении рабочей жидкости из канала А в канал Б и наоборот расход ее через отверстие В определяется диаметром отверстия и перепадом давления до и после отверстия.
Дроссели этого типа устанавливают параллельно линиям управления гидроцилиндрами тормозов крановых механизмов, реле давления, некоторыми золотниками гидрораспределителей для перепуска части рабочей жидкости в бак. Это обеспечивает обмен жидкости в тупиковых полостях и повышает надежность срабатывания гидроэлементов.
Дроссель с обратным клапаном (рис. 45) заключен в корпус 2. Запорно-регулирующий элемент 3 с пружиной 4 обратного клапана находится во втулке /, которая при ввинчивании в корпус перемещается вправо, а при вывинчивании — влево. Проходное сечение Б дросселя полностью открыто при правом крайнем положении втулки и полностью закрыто при крайнем левом положении втулки.
При подаче рабочей жидкости в канал В она перемещает запорно-регулирующий элемент 3 влево и свободно проходит в канал А. Когда рабочая жидкость подается в канал А, то свободному ее проходу в канал В препятствует элемент 3, находящийся в крайней правой позиции. Рабочая жид- L кость через его отверстия и проходное сечение Б поступает в канал В. По мере увеличения или уменьшения проходного сечения изменяется и расход жидкости через дроссель.
В дросселе с регулятором (рис. 46) расход жидкости устанавливается путем поворота дросселя 4 вокруг оси, а постоянный небольшой (0,2. ..0,3 МПа) перепад давления до и после дросселя создается регулирующим элементом 3 с пружиной 1.
Рабочая жидкость подводится в канал Д и отводится из канала А. Полость Б перед дросселем 4 соединена каналами с полостями Г и Е нижних торцов регулирующего элемента 3 и каналом Д. Полость В соединена каналом с каналом А.
При равновесном положении регулирующего элемента 3 на него снизу действует давление, равное давлению в полости Б, а сверху — давление в канале А плюс давление, определяемое усилием пружины. Таким образом, давление в полости Б перед дросселем 4 больше давления в канале Л после дросселя на давление определяемое усилием пружины 1 и равное 0,2... 0,3 МПа.
При увеличении или уменьшении давления в канале Д и постоянном давлении в канале А регулирующий элемент 3 соответственно поднимается или опускается, создавая постоянное заданное давление в полости Б перед дросселем.
При изменении давления в канале А регулирующий элемент также изменяет свое положение, обеспечивая требуемое давление в полости Б. Таким образом, независимо от изменения давления в каналах А и Д автоматически поддерживается постоянный небольшой перепад давления до и после дросселя, а следовательно, и неизменный расход жидкости при данном проходном сечении.