7.2.Гидравлическая аппаратура для регулирования расхода

7.2.1. Гидравлические дроссели

Дросселем принято называть гидравлическое сопротивление, посредством которого устанавливается желаемое соотношение между перепадом давления и расходом жидкости. По характеру зависимости между перепадом давления и расходом дроссели делятся на линейные и квадратичные. Классическим примером линейного дросселя является капилляр, у которого длина во много раз превышает диаметр (рис.7.4.). В этом случае зависимость линейная:

,

где  - коэффициент кинематической вязкости (мм²/сек);

 - лотность (кг/м³);

L,d - длина и диаметр канала (м).

Классическим примером квадратичного дросселя является шайба, у которой d_к >>L_к. В этом случае зависимость квадратичная:

.

Характер зависимости между p и Q чаще всего определяется режимом течения рабочей жидкости в канале дросселя. В линейных дросселях - ламинарный режим течения жидкости, в квадратичных - торбулентный. В машиностроительном гидроприводе чаще других применяются щелевые регулируемые дросселя, режим течения рабочей жидкости в которых - турбулентный. Зависимость между p и Q для них квадратичная. По конструкции они могут быть щелевыми, игольчатыми и т.д. в некоторых случаях, особенно в системах гидроавтоматики при наличии турбулентного режима течения необходимо обеспечить линейную зависимость между p и Q. В этом случае используется линейные турбулентные дроссели, у которых автоматически изменяется площадь проходного сечения при изменении перепада давления. При изменении давления p на входе и выходе дросселя меняется площадь проходного сечения. Это происходит за счет упругой деформации диафрагмы. Этим достигается линейная зависимость между p и Q при турбулентном режиме течения жидкости. В системах гидро- и пневмоавтоматики применяются два типа регулируемых дросселей: пакетный и типа «сопло-заслонка» (рис. ).

В представленном дросселе при изменении перепада давления за счет деформации мембран происходит увеличение дросселирующей щели. При этом обеспечивается линейная зависимость между перепадом давления p и расхода Q.

В гидроприводах технологического оборудования применяются щелевые дросселя, обеспечивающие при турбулентном течении рабочей жидкости квадратичную зависимость между p и Q. Расход рабочей жидкости определяется зависимостью:

По отношению к гидродвигателю дроссель может подключаться на входе, на выходе, и параллельно гидродвигателю (рис.7.5.). Недостатком дроссельного регулирования скорости является зависимость расхода рабочей жидкости от перепада давления в гидродвигателе, который меняется при изменении внешней нагрузки R. В этом случае для регулирования скорости используются регуляторы расхода (рис.7.6.), представляющие собой комплексные аппараты, состоящие из двух элементов: редукционного клапана и регулируемого дросселя.

7.3.Гидравлическая аппаратура для распределения и управления потоками рабочей жидкости

Для реверсирования движения электродвигателя необходимо менять направление движения рабочей жидкости в трубопроводах. Эту функцию в гидроприводе выполняют распределители. По конструкции они могут быть трех типов:

а) золотниковые;

б) крановые;

в) клапанные.

В машиностроительном гидроприводе используются золотниковые распределители. Принцип их работы в следующем. В корпусе имеется центральная расточка, в которой размещается золотник цилиндрической формы со специальными вытачками. С торца корпус закрыт крышками, которые посредством пружин поджимают золотник в исходное положение. По числу каналов, соединяющихся между собой в каждой новой позиции, они могут быть двух-, трех-, четырех-, пятилинейные.

По виду управления:

а) с ручным управлением;

б) с механическим управлением;

в) с электромеханическим управлением;

г) с электромагнитным управлением;

д) с гидравлическим управлением.

По числу рабочих позиций: двух-, трех- и многопозиционные.

Внутри квадрата стрелками указываются соединяемые каналы. Основные типы распределителей, разделяющиеся по схемам соединяемых каналов и числу рабочих позиций, стандартизованы (см. Лабораторную работу). Если распределитель наряду с функцией распределения выполняет еще функцию дросселирования потока рабочей жидкости в зависимости от положения золотника, то такие распределители называются дросселирующими (рис.7.7.).

Г.А. с пропорциональным управлением.

Рассмотренная ранее ГА в большинстве является дискретной, т.е. соответствующие каналы являются закрытыми или открытыми. В современном ГП часто требуется чтобы параметры РЖ (расход и давление) изменялись пропорционально какому-то сигналу. Эту задачу выполняет новое поколение ГА с пропорциональным управлением. Эта аппаратура обладает более высокими технико-экономическими показателями, надежностью, быстродействием, материалоемкостью. Сущность работы состоит в том, что положение регулируемого элемента – золотника определяется величиной поданного напряжения на электромагнит.

Условные обозначения:

1 – дросселирующий распределитель с пропорциональным электро- гидравлическим управлением.

2 - с электро-магнитным управлением.

С обратной связью

С двойной обратной связью.

Большинство ГА с пропорциональным управлением могут иметь электромагниты или электрогидравлическое управление. Наряду с дросселирующими распределителями в номенклатуру аппаратов с пропорциональным управлением входят: гидроклапаны давления.

А) с электромагнитным управлением

Б) с электрогидравлическим

В) с электрогидравлическим и ДОС.

Редукционые клапаны:

Дроссели:

Р егуляторы расхода:

Сегодня самым современным является ГАс микропроцессорным управлением в котором изменение параметров производится по заранее установленной программе, размещенной на плате микропроцессора.

Вспомогательная ГА.

Аппараты для фильтрации Р.Ж.

Необходимое условие нормальной работы ГП является наличие качественной РЖ, которая оценивается стабильным химическим составом и отсутствием механических примесей. Класс чистоты РЖ устанавливается ГОСТом 17216-71 и предусматривает 19 классов чистоты (00; 0; 1; …. 17).

В машиностроении используют РЖ 6 – 14 класса чистоты.

Для обеспечения соответственного класса чистоты проводят следующие мероприятия:

1). Производится предварительная очистка элементов и внутренних поверхностей гидробака, ГА, ГД.

2). Обеспечить герметичность элементов ГП.

3). Производится очистка воздуха поступающего в ГБ.

4). В процессе работы производится очистка жидкости.

Для очистки от примесей используют фильтры. Степень очистки определяется размером частиц.Различают грубую (размер частиц до 0,1 мм), нормальную (до 0,01 мм),мелкую (до 0,5 мкмк). Для нормальной работы станочного ГП и ГА размеры фильтруемых частиц не должны превышать 0,025 мм, что соответствует 11 – 12 классу чистоты. В качестве фильтров могут использоваться сетки, специальная ткань, бумага, войлок, фетр, специальные пористые материалы, металлокерамика.

В зависимости от способа фильтрации различают фильтры: поверхностные и объемные, а в зависимости от места установки – заливные, приемные, напорные, сливные.

П ри выборе места установки фильтра необходимо учитывать, что он защищает от загрязнения тот элемент ГП, непосредственно перед которым он установлен. В связи с этим в ГП чаще всего используются смшанные способы установки фильтров.

Современные фильтры используемые в ГП станков, имеют перепускные обратные клапаны, а так-же средства визуализации или автоматического контроля его засорения.

Теплообменники.

При работе из-за невысокого КПД ГП часть мощности затрачивается на ее нагрев. Это приводит к повышению температуры рабочей жидкости свыше 50⁰, что сильно сказывается на изменении ее вязкости. Для стабилизации температуры рабочей жидкости используются теплообменники.

Использовать теплообменники необходимо в том случае, если количество теплоты, выделяемое при работе ГП, превышает количество тепла рассеиваемого в результате конвекции бака. В станочных ГП чаще всего используются воздушные теплообменники, в которых избыток теплоты передается в воздух. В прецизионных станках, где температура рабоче жидкости должна быть в пределах +- 2 – 3 С⁰, для стабилизации температуры используется водяные теплообменники.

Аппаратура для контроля давления рабочей жидкости

Работа ГД должна осуществляться в определенном диапазоне рабочих давлений . Максимальное давление настраивается предохранительным клапаном , при этом визуально контроль осуществляется манометрами, которые подключаются к гидросистеме через переключатель манометра ПМ. ПМ могут быть 2-х или 6-ти ходовые, т.е. могу контролировать давление в 2-х или 6-ти различных точках ГП.

Для автоматического контроля давления в отдельных местах ГС могут устанавливаться реле давления РД.

Насосные агрегаты установки гидростанции

Насосный агрегат– это приводной электродвигатель и один или несколько насосов.

Насосной установкой называется совокупность элементов, в который входят:

1).гидробак, объем которого соответствует 2-м, 3-м минутным расходам.

2). Насос с приводным электродвигателем.

3). Устройство для очистки масла и поддержания его температуры.